第二节　骨折固定技术简史

一、骨折固定技术的早期传播与记载

据记载，西医有系统地治疗骨折有将近2400年的历史。西医鼻祖Hippocrates（图1-1-2-1）及其弟子有很多医学著作，不少都记载了骨折和脱位治疗的情况。他采用徒手或机械整复骨折，木制夹板维持骨折整复后的位置。以后希腊学者Galen（图1-1-2-2）将Hippocrates的医学知识传到了罗马。9～12世纪期间，阿拉伯世界的医学比较发达，盛行用外敷药和木制夹板治疗骨折。13世纪，希腊和阿拉伯医学，包括治疗骨折的方法，迅速地传至意大利、法国和德国，并得到了发展，再由德国传入英国。16世纪初，英国学者开始系统整理自己的临床经验，编著成书。当时欧洲广泛采用木（柳）制夹板（也有用皮革、树枝等）固定骨折，夹板长度多不超过骨折段的上下关节，用浸透鸡蛋清的棉布包扎夹板，并且很重视局部外敷药和定期（每隔1周或10天）局部热敷或按摩。英国最早的两本医学著作均采用一问一答的形式介绍了相关的医学知识，与我国《黄帝内经·素问》的编写形式有相似之处，但《黄帝内经》成书年代较上述两书早450年。

二、休息与运动对骨折固定影响的早期认识过程

18世纪后叶，法国Jean Pierre David总结经验，第一个认识到适当地休息与运动对骨折愈合的积极意义，认为合理安排休息与运动对伤后组织修复很重要。但18世纪以后，西医治疗骨折愈来愈多地偏向于固定而忽视运动。“广泛固定、绝对休息”的学说观念在骨折治疗中占据了主导地位，其主要支持者有英国Pott（图1-1-2-3）等。他们采用固定骨折上下关节的方法或长期无间歇地牵引法，践行“骨折愈合需要完全休息”的学术理念。以后英国H.Owen Thomas（图1-1-2-4）成为广泛固定学说的继承和发扬者，他竭力主张持续无间歇固定一切骨折（或关节感染），否定运动对骨折愈合和功能恢复的积极意义，对以后骨科学有非常深远的影响。

法国Lucas championniere（图1-1-2-5）发现，骨折在不固定的情况下也能愈合，且愈合更快。因此，一反过去百年来“绝对休息”治疗骨折的学说，主张运动配合按摩治疗骨折。他认为，运动不但不妨碍且能促进骨折愈合，除股骨和胫骨仍少量局部夹板固定外，对其他骨折均废除局部固定，伤后立即进行运动及按摩疗法。此疗法固然缩短了骨折愈合期，但也带来畸形愈合，因此，未能推广。

三、Thomas固定学说的影响及危害

1895年，伦琴发现了X射线。X射线技术用于临床后，骨折的诊断、整复及术后观察有了极大的提高。因此，Lucas Championniere运动学说的失效和X射线的出现，更进一步巩固了Thomas固定学说在西医学中的地位，为了追求解剖对位，防止骨折再错位，西医逐渐全面地放弃骨折局部固定法，并代之以包括骨折上下关节的广泛固定法或持续牵引整复法。

在Thomas固定学说的影响和指导下，英国的A.Lane（1893）和美国的Shermann（1926）为了解剖整复和有效固定（图1-1-2-6，7），广泛采用了手术切开整复和内固定治疗闭合性骨折，这种新方法虽然治愈了不少手法或牵引不能处理的病例，但也给患者带来了新的麻烦，并加重了原有的问题。例如，手术把闭合性骨折变为开放，伤口有时发生感染，引起严重骨髓炎；手术使组织损伤加重，以致延迟愈合或不愈合。

另外，石膏绷带的出现，再一次给主张“绝对休息”者更多的便利。西欧学者认为，运用石膏固定骨折的想法来自东方。早在亚洲的印度和非洲的突尼斯，土著医师就有用黏土，或石灰和沙混合成泥，糊在骨折段肢体的外表，以固定骨折的方法。欧洲正式采用石膏绷带是荷兰军医Anfonius Mathigsen（图1-1-2-8）；俄罗斯的著名外科医师Pirogov（图1-1-2-9）在克里米亚战争中扩大了石膏治疗战伤及骨折应用范围。

在Thomas学说占绝对领导地位的70年中，西医处理骨折的理论没有多大改变。概括地说，西医认为，骨折主要是一个局部问题（有休克或其他广泛损伤者例外），它对全身或全身对它没有重要影响。除极少数有严重全身性疾病的病例外（如年老衰竭，极度营养不良等），骨折均能按期愈合。骨折愈合主要依靠整复和维持整复，整复越好，断端间相距越小，骨折面接触越大，骨折固定越坚强，骨折愈合越迅速。

四、Thomas固定学说地位的动摇和AO学派的兴起

然而Thomas固定学说的疗效反不如15世纪Giovanni（图1-1-2-10）局部骨折固定法。根据Giovanni记载，当时骨折愈合时间是：肩部骨折24天，肱骨骨折40天，大腿骨折50天，小腿骨折40天。1958年E.F.Cave统计，当时骨折愈合时间比15世纪长，原因是骨折治疗中的并发症，如关节僵硬、肌肉萎缩、肌腱粘连、骨质疏松、骨折延迟愈合或不愈合等。实际上，上述并发症绝大多数与治疗有关。人们逐渐对“广泛固定，完全休息”的治疗原则产生怀疑。

一些学者从内固定用具、手术方法上开始改进。Eggers（1948）（图1-1-2-11）认为压力对骨折愈合有良好效应，设计了槽沟钢板，试图通过功能性加压使螺钉在钢板槽沟内滑动来达到骨折稳定及促进骨折愈合的目的。Danis（1949）（图1-1-2-12）的拉力器对骨折断端沿骨干长轴加压，除保持骨折断端的稳定外，并使骨骼承受一定的应力，促进骨折愈合。Bagby（1956）对Danis 钢板进行了改进，形成了动力接骨板的雏形（图1-1-2-13）。

1958年，在瑞士以Müller（图1-1-2-14）为首的 AO学派（Association for Osteosynthesis）成立，该学派在英美又称为ASIF（Association for the Study of Internal Fixation），设计了全套内固定用具，几乎全身骨折都可施用内固定治疗。通过大量的临床实践及系统的随访，总结出四条治疗原则：①骨折解剖对位；②坚强内固定；③无创手术操作；④无痛功能活动；以避免骨折病的发生，使骨折治疗提高了一大步。AO理念开始向全球传播。但由于伤肢活动时的传导应力大都不通过固定部位的骨质，缺乏生理性应力刺激，改变了骨骼生物性能，使骨折愈合迟缓，骨折愈合所必需“改建”也不能正常地进行，因而往往导致骨质疏松和管状骨的皮质骨变薄。骨折断端被坚强的内固定用具强行架接在一起，当临床及X线判断骨折愈合后，将内固定物去除，很容易发生再骨折，可高达20%。即使按AO学派制订的常规，在1.5～2年内去除内固定用具后，有的骨折也还需要用外固定加以保护，以免再骨折。坚强的内固定是为骨折治疗创造了有利条件，还是带来了新的麻烦？AO学派近20年又开始研制新型内固定材料及新型钢板，以适应骨折愈合所需要的应力刺激即BO（biological osteosynthesis）概念。

五、髓内钉固定技术的应用与发展

19世纪80年代，美国Nicholas Senn（图1-1-2-15）用象牙栓、骨钉、铁钉对猫的股骨颈骨折进行了实验研究。Senn建议，在人体也使用这类髓内固定，并为此设计了相应的器械。同时，还设计了一种用牛骨制成、有孔的髓内夹板，以固定假关节，目的是使毛细血管长入髓内钉，以促进骨折愈合。在临床，他用带孔的骨环套在皮质外面，以重建骨折端的稳定性。

（一）早期髓内钉（针）

1907年，比利时Albin Lambotte（图1-1-2-16）对锁骨骨折采用了金属髓内固定术。1910年，Lambotte提及用螺钉沿轴向固定治疗移位骨折，并在专著（1913）中阐述了用“木工钉”（carpenter nails）治疗掌骨头骨折的方法。

1903年，Hey Groves（图1-1-2-17）对可吸收和不可吸收髓内固定物进行了大量的动物实验，并于1910年开始临床应用，同时对骨、钢、铝等不同内固定材料进行了比较。他认为，金属坚强且易于置入，是首选的内固定材料，而骨或象牙质脆易断。但他始终未能找到具有良好性能的可吸收内固定材料。Hey Grooves对骨折治疗方面所做的工作对现代矫形外科有着不可磨灭的贡献。对于转子间骨折，提出先钻隧道再置入髓内钉的观点。

（二）髓内钉（针）轴向固定应用

1937年，美国J.Hack Rush，Leslie V.Rush，H.Lowry Rush（图1-1-2-18）父子三人，报道了用斯氏针（Steinmann pin）髓内轴向固定治疗孟氏骨折的经验。方法是用斯氏针从尺骨鹰嘴顶端顺行打入尺骨到达骨折端，再骨折复位，并用钢丝对骨碎片进行捆扎，并取得了成功。 1939年，他们又根据自己的体会设计了一套固定钉，这就是后来广为应用的Rush钉。这种Rush钉截面为实心圆形，一端制成钩状以防止Rush钉固定以后进入骨内，并方便打入和取出，Rush钉的原理为 三点弹性固定。

大多数骨科学家都把现代髓内钉的发明归功于德国Gerhard Küntscher（图1-1-2-19）。Küntscher兴趣广泛，特别是对骨折内固定技术更是孜孜以求。通过对犬进行髓内固定的实验研究，Küntscher发现，骨痂的形成受内固定材料的影响，即使无骨折，金属内固定物也可刺激骨痂形成。1939年11月，他首次对1例转子下骨折患者行髓内钉固定。

（三）髓内钉（针）材料和设计改进

Küntscher与器械制造商、冶金学家Ernst Pohl密切合作，成功地运用生物力学方面的丰富知识，将V2A不锈钢材（1Cr18Ni9）制成V形钉，从此诞生了第一根真正意义上的髓内钉。1939年12月，在首例患者尚未痊愈前，Kuntscher就首次在医学会议上作了髓内钉固定治疗骨折的报告。

受Smith-Petersen三翼钉治疗股骨颈关节囊内骨折的启发，Johnson发明了一种空心髓内钉关节外穿钉治疗股骨颈骨折，随后Kiintscher又在Johnson发明的基础上通过改进，成功地将其用于股骨干骨折的治疗。在第64届德国外科学会上，Küntscher的髓内钉手术报告引起了争议。他提出的这种具有创新精神的全新方法震惊了创伤界。他将髓内钉固定的方法用于股骨、髋部、肱骨和胫骨，并强调了其潜在的军事价值。

（四）阻挡钉

Küntscher髓内钉的固定作用是钉与髓腔内壁紧密接触，使之互相紧密相嵌，从而控制骨折旋转和消除骨折端的剪力，因此对于髓腔峡部的横断形、短斜形骨折最为适合；而对于峡部粉碎性、长斜形或螺旋形骨折，以及髓腔较宽的近1/3及远1/3骨折，则不宜用Küntscher髓内钉固定。由于这些局限性，某些时候被钢板内固定术所取代。为了扩大髓内钉的手术适应证，Küntscher进行了不懈地探索。1968年，他报道了在治疗股骨干粉碎性骨折时，在Küntscher髓内钉上横向钻了2～3枚横孔，以提高其抗旋转和短缩移位的能力（图1-1-2-20），并称之为阻挡钉（detention nail）。

1972年，K.Klemm（图1-1-2-21）和W.Schellmann用阻挡钉治疗因感染而发生股骨骨不连的病例取得成功，并将其加以改进，在征得Küntscher同意后，冠以更贴切的名称—— 交锁髓内钉（K-S钉）。

（五）交锁髓内钉（G-K钉）

20世纪70年代后期，Grosse和Kempf（图1-1-2-22，23）对交锁髓内钉做了进一步改进。为了增加插入转子间拉力螺钉的直径，将髓内钉的近端扩大为子弹形，近端的螺钉与髓内钉成130°角，其远端螺钉与K-S钉极其相似。配套的器械及手术操作也与K-S钉相似，增加远端锁钉导向器无需借助X线图像增强器即可锁定。

1.Gamma钉

1989年，法国Grosse首先应用Granmma钉治疗股骨转子间骨折。该钉将Grosse-Kempf交锁髓内钉股骨上端斜向内下方的锁钉改成平行股骨颈轴线方向的拉力螺钉，使股骨上段与头颈部通过髓内钉紧密固定成一体，远端两个横向的钉道不变。由于其外形似希腊字母“γ”，故称为Gamma钉（图1-1-2-24）。该钉由于受剪力时折弯力矩小，因而具有较强的抗剪力和扭转作用，尤其适用于股骨转子间、转子下骨折。

2.交锁髓内钉

保留了普通髓内钉的优点—作为骨折的内夹板固定在髓腔内并与髓腔内壁相嵌，固定骨折的力线处于中轴线上，力臂从骨折端延伸到骨干的两端，较钢板大得多，可以闭合穿钉，髓内钉的取出手术也较钢板取出损伤小得多。交锁髓内钉近端、远端的锁钉具有防止骨折的短缩和旋转，起到相对稳定作用，可根据骨折固定需要采取静力固定（static fixation）或动力固定（dynamic fixation）两种模式（图1-1-2-25）。有些骨折早期需要静力固定，当骨折愈合达到一定程度后，可先拔出一侧的锁钉，然后改为动力固定。因此交锁髓内钉扩大了普通髓内钉的治疗范围。

3.不扩髓型髓内钉

交锁髓内钉应用于临床以后，其卓越的生物力学性能，得到了广大医师的认可。但是也出现了一些并发症，如脂肪栓塞、骨坏死等，尽管并无确切的研究表明所发生的并发症与扩髓有关，但扩髓过程中产生的高压还是引起了学者的关注，于是诞生了不扩髓型髓内钉。不扩髓型髓内钉为实心的髓内钉，手术时将髓内钉直接打入髓腔（图1-1-2-26），无需扩髓。然而两种髓内钉孰优孰劣，尚有待于进一步的临床观察。

纵观近、现代百年骨折固定技术发展历史，从早期的凭经验非手术治疗到开放复位内固定手术治疗，形成了很多学派。伴随着灭菌术、输血技术、抗生素的发现和推广应用，特别是影像学、材料学、生物力学的发展，骨折手术治疗已经成为当前的主流方法。AO/ASIF的成立使骨折内固定治疗更加规范化和普及化，AO技术在复杂骨折治疗上，获得了前所未有的成功。但是，不能错误地认为骨折治疗发展的方向就是手术。AO学派目前也未放弃骨折的非手术治疗，尤其是对儿童骨折的治疗，成人骨折AO经典技术向BO技术的转变就是很好的例证。任何公认的适应证或禁忌证均是相对的，对骨折应具体情况具体分析，如此才能选择最合理的治疗方法。