橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)的應(yīng)用及研究進(jìn)展

楊兵 何忠 楊博

橋接組合式內(nèi)固定系統(tǒng)（bridge combined fixation system, BCFS），以下簡稱橋接系統(tǒng)，是昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院熊鷹教授受內(nèi)固定AO及BO理論啟發(fā)，創(chuàng)新研制成功的一種新型骨骼內(nèi)固定裝置，從2004年立項(xiàng)研發(fā)至2012年推廣應(yīng)用于臨床，前后經(jīng)歷8年時(shí)間。橋接系統(tǒng)設(shè)計(jì)巧妙，符合生物固定力學(xué)理念，兼具鎖定鋼板、交鎖髓內(nèi)釘及外固定架的優(yōu)勢，自臨床推廣應(yīng)用以來就備受廣大骨科醫(yī)師推崇。隨著橋接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)和臨床實(shí)踐的深入，其適應(yīng)證不斷擴(kuò)大，臨床應(yīng)用日益廣泛?，F(xiàn)將橋接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、生物力學(xué)特性、相關(guān)基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用及進(jìn)展等做一綜述，為臨床使用提供參考。

1 橋接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

橋接系統(tǒng)主要由固定棒、連接塊、掛鉤、鎖定螺釘、固定螺釘、異型塊等部件組成。固定棒為圓柱形，根據(jù)直徑大小分2.5、3、4、5、6 mm五種型號(hào)，長度多種規(guī)格，能滿足不同部位和長度固定的要求。連接塊有大、中、小3種型號(hào)，有雙棒雙孔、雙棒單孔、單棒雙孔、單棒單孔等多個(gè)種類，每個(gè)連接塊設(shè)計(jì)有棒孔和螺釘孔，用于連接固定棒、螺釘。掛鉤有雙孔掛鉤、單孔掛鉤，分大、中、小3種型號(hào)，用于側(cè)方加強(qiáng)固定。螺釘固定之前，連接塊、掛鉤可在棒上隨意滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，螺釘固定之后，釘、棒、塊即形成完整的固定體系。異型塊根據(jù)固定部位分為脛骨遠(yuǎn)端、脛骨近端、股骨遠(yuǎn)端、股骨近端、肱骨近端異型塊，設(shè)計(jì)有單孔洞和雙孔洞兩種規(guī)格，用于四肢長管狀骨兩端固定，形狀類似解剖鋼板，與固定棒相連接，鎖定螺帽鎖緊后形成整體。同時(shí)配套彎棒器、連接棒剪、復(fù)位鉗、撐開鉗、塑形條等專用器械，方便操作。橋接系統(tǒng)主要組件及輔助工具如圖1所示，橋接系統(tǒng)骨折固定示意圖如圖2所示。

圖2 橋接系統(tǒng)骨折固定示意圖：A、B. 股骨骨干骨折固定正、側(cè)位；C、D. 脛骨近端骨折連接異型塊固定正、側(cè)位；E、F. 肱骨近端骨折連接異型塊固定正、側(cè)位

2 橋接系統(tǒng)的生物力學(xué)特性和優(yōu)勢

橋接系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合BO理念和原則，主要有以下特性和優(yōu)勢。①生物動(dòng)態(tài)固定，避免應(yīng)力遮擋：固定棒與連接塊之間具有一定滑動(dòng)，受縱向應(yīng)力時(shí)可產(chǎn)生輕微軸向移動(dòng)，應(yīng)力能通過骨折端傳導(dǎo)，使骨折端產(chǎn)生軸向加壓作用，避免了應(yīng)力遮擋。這種應(yīng)力和骨折端軸向微動(dòng)，有效促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)，促進(jìn)毛細(xì)血管的再生，促進(jìn)骨折愈合[1-2]。軸向微動(dòng)刺激早期還能形成大量含豐富膠原的礦物質(zhì)沉積，并促使膠原纖維有序排列，避免骨質(zhì)吸收導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松，增強(qiáng)骨質(zhì)強(qiáng)度，減少再骨折幾率[3]。②三維立體固定，固定可靠：固定前可隨意滑動(dòng)連接塊，選擇最適合螺釘?shù)墓潭ㄎ恢?；可使用多個(gè)掛鉤，調(diào)整掛鉤位置可實(shí)現(xiàn)不同部位、不同方向側(cè)方置釘固定；擰緊螺釘后連接棒、連接塊、螺釘整體鎖緊，形成多方向鎖定的三維立體橋接結(jié)構(gòu)，因此具有很強(qiáng)的抗旋、抗剪切作用[4]。③應(yīng)力分散，避免內(nèi)固定失效：縱向應(yīng)力通過骨折端和連接棒兩條途徑傳導(dǎo)，釘棒承受力減輕；經(jīng)釘棒傳導(dǎo)的應(yīng)力分散，主要集中在棒的兩端，可明顯減輕橋接系統(tǒng)在骨折部位承受的應(yīng)力[5]，避免了應(yīng)力集中，能減少內(nèi)固定疲勞性斷裂、拔釘?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)。④微創(chuàng)性，軟組織和血運(yùn)損傷?。菏中g(shù)切口小，骨折部位僅需有限顯露，不需要或僅少量剝離骨膜，內(nèi)置物經(jīng)兩端小切口插入固定，對軟組織損傷小；連接棒置于骨膜外，骨膜和骨皮質(zhì)不受壓迫，避免破壞連接棒下方的骨折端血運(yùn)和骨質(zhì)[4]，同時(shí)能減少排異或電解傳導(dǎo)對骨折端的反應(yīng)，降低固定材料對骨生長環(huán)境的影響[6]。⑤橋接跨越式固定，抗折彎力強(qiáng)：連接棒為長條形均勻圓柱體，壓力分布均勻，遠(yuǎn)近端螺釘間隔較寬，呈橋式固定，有一定的彈性和變形能力，發(fā)生彎曲變形和斷裂的幾率遠(yuǎn)低于釘板系統(tǒng)[7]。⑥操作靈活，使用方便：可根據(jù)不同部位的骨折選擇不同種類的固定棒和連接塊，連接棒可隨意塑形和裁剪長度，適應(yīng)不同部位的固定要求；移動(dòng)連接塊很容易避開原有釘?shù)篮涂缭焦钦鄱?，?shí)現(xiàn)理想化固定；可以邊復(fù)位邊固定，利用撐開鉗、加壓鉗輔助骨折復(fù)位[8]，可進(jìn)行加壓、撐開、旋轉(zhuǎn)等操作，提高手術(shù)質(zhì)量和效率。

3 橋接系統(tǒng)的生物力學(xué)基礎(chǔ)研究

目前，橋接系統(tǒng)的生物力學(xué)基礎(chǔ)研究主要方向是該系統(tǒng)是否能提供骨折生長所需的穩(wěn)定性、是否具備動(dòng)態(tài)固定的生物學(xué)特性、應(yīng)力分布、對局部血運(yùn)的影響，以及對機(jī)體產(chǎn)生的生化反應(yīng)等。熊鷹等[9]利用20條家犬建立雙側(cè)脛骨骨折固定模型，分為鋼板固定組和橋接系統(tǒng)固定組，比較兩組的治療效果，結(jié)果表明，橋接系統(tǒng)可提供牢固、動(dòng)態(tài)的固定，能減少血運(yùn)破壞，可對骨折端主動(dòng)持續(xù)施加縱向應(yīng)力刺激，更利于骨折愈合和塑形。另外，熊鷹等[7]利用“虛擬人”股骨模型，分別進(jìn)行橋接系統(tǒng)與鎖定接骨板固定，對結(jié)果進(jìn)行有限元分析發(fā)現(xiàn)，爬樓梯時(shí)鎖定鋼板最大應(yīng)力出現(xiàn)在中間螺釘，比步態(tài)時(shí)增加48.6%，橋接系統(tǒng)最大應(yīng)力出現(xiàn)在固定棒中間略遠(yuǎn)端附近，比步態(tài)時(shí)增加34.1%，骨折斷端的應(yīng)力橋接系統(tǒng)小于鎖定鋼板，結(jié)論認(rèn)為，橋接系統(tǒng)具有生物力學(xué)特性，可避免應(yīng)力集中，斷裂的幾率更少，有利于骨折愈合。汪亮等[10]用短聚甲醛材料模擬人體長管狀骨骨折，分別采用橋接系統(tǒng)混棒與雙棒結(jié)構(gòu)固定，比較兩組治療長骨干骨折的生物學(xué)特性，結(jié)果顯示混棒固定更牢固，骨折端容易產(chǎn)生微動(dòng)，最大抗扭轉(zhuǎn)力及抗疲勞性優(yōu)于雙棒結(jié)構(gòu)。龐文彬[11]通過比對橋接系統(tǒng)和鎖定鋼板固定治療骨盆骨折對患者堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)化生長因子-β、白介素-1β的影響，發(fā)現(xiàn)術(shù)后兩組觀察指標(biāo)均先升高后降低，橋接組堿性磷酸酶水平顯著高于鋼板組，轉(zhuǎn)化生長因子-β、白介素-1β水平顯著低于鋼板組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），因此認(rèn)為橋接系統(tǒng)治療骨折能減輕炎癥反應(yīng)、減少機(jī)體損傷、降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。以上研究結(jié)果表明，橋接系統(tǒng)具備動(dòng)態(tài)固定的生物學(xué)特性，應(yīng)力分散，固定牢固，抗旋轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，能減少血運(yùn)破壞，機(jī)體炎癥反應(yīng)輕，能減少治療風(fēng)險(xiǎn)。

4 橋接系統(tǒng)的臨床應(yīng)用

橋接系統(tǒng)適用于骨盆、四肢、脊柱等骨折及矯形內(nèi)固定，是國內(nèi)外單系統(tǒng)適應(yīng)證最廣的內(nèi)固定產(chǎn)品，可替代目前近80%的內(nèi)固定裝置[4]。其手術(shù)適應(yīng)證主要包括：①不規(guī)則骨骨折固定，如骨盆、髖臼、鎖骨、肩胛骨、肋骨等骨折；②四肢長管狀骨干骨折固定，包括新鮮骨折、陳舊性骨折、骨不連；③四肢長管狀骨兩側(cè)骨端骨折固定，涉及關(guān)節(jié)部位骨折；④先天和后天四肢畸形矯形固定；⑤人工關(guān)節(jié)假體柄周圍骨折固定；⑥開放性骨折外固定；⑦先天性假關(guān)節(jié)固定；⑧關(guān)節(jié)融合固定；⑨病理性骨折固定。另外，橋接系統(tǒng)設(shè)計(jì)初衷還可用于脊柱骨折內(nèi)固定，但目前尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

4.1 在骨盆、髖臼骨折中的應(yīng)用

由于骨盆和髖臼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀不規(guī)則，手術(shù)操作難度大，鋼板塑形困難，置釘位置很受限制，容易出現(xiàn)固定不牢固的情況。橋接系統(tǒng)的連接板可根據(jù)骨盆和髖臼精準(zhǔn)塑形，滑動(dòng)連接塊能找到最佳螺釘固定位置，因此應(yīng)用于骨盆、髖臼等不規(guī)則骨折時(shí)能實(shí)現(xiàn)理想化固定，能充分體現(xiàn)其萬向鎖定的優(yōu)勢[12]，經(jīng)臨床實(shí)踐，療效優(yōu)越。高加智等[13]應(yīng)用橋接系統(tǒng)經(jīng)不同部位和方向置入治療骨盆骨折，通過有限元分析其生物力學(xué)性能，認(rèn)為橋接系統(tǒng)是骨盆骨折治療的一種很有價(jià)值的新方法。熊鷹等[12]采用橋接系統(tǒng)治療不穩(wěn)定型骨盆骨折共29例，肢體功能依據(jù)Majeed標(biāo)準(zhǔn)評分優(yōu)良率為93%，故認(rèn)為橋接系統(tǒng)治療骨盆骨折具有固定牢固、操作靈活、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)，效果滿意。劉聰?shù)萚14]分別采用橋接系統(tǒng)與鎖定鋼板治療不穩(wěn)定型骨盆骨折各34例，結(jié)果表明橋接組在手術(shù)時(shí)間、出血量和切口長度均顯著優(yōu)于鋼板組，負(fù)重行走時(shí)間更早，療效明顯優(yōu)于鋼板組。黃佳軍等[15]利用3D打印聯(lián)合橋接系統(tǒng)和傳統(tǒng)方法治療髖臼骨折患者各46例，結(jié)果顯示前者手術(shù)時(shí)間和出血量明顯減少，在骨折復(fù)位滿意度、并發(fā)癥發(fā)生率等方面優(yōu)于后者，因此認(rèn)為橋接系統(tǒng)治療髖臼骨折具有深入研究和臨床推廣價(jià)值。關(guān)翔[16]采用3種手術(shù)入路、橋接系統(tǒng)固定治療髖臼骨折患者27例，根據(jù)Matta影像學(xué)評分優(yōu)良率達(dá)92.6%，作者認(rèn)為橋接系統(tǒng)適用大部分髖臼骨折的內(nèi)固定治療，療效確切。

4.2 在四肢骨折中的應(yīng)用

橋接系統(tǒng)在四肢長管狀骨骨折中的應(yīng)用最為廣泛，特別是嚴(yán)重粉碎的復(fù)雜類型骨折，最能體現(xiàn)其生物力學(xué)特性和優(yōu)勢。聯(lián)合異型塊應(yīng)用，適應(yīng)證可擴(kuò)展至兩側(cè)骨端骨折，如肱骨近端、股骨兩端、脛骨兩端等，固定安全牢固，同時(shí)具備生物學(xué)固定和立體三維固定特性，臨床實(shí)踐顯示效果優(yōu)越。孔慶利等[17]和張會(huì)增等[18]報(bào)道應(yīng)用橋接系統(tǒng)治療復(fù)雜四肢骨折分別32例、24例，隨訪期間無內(nèi)固定失效、感染、骨不連、關(guān)節(jié)僵硬等并發(fā)癥，認(rèn)為橋接系統(tǒng)具有固定可靠、操作靈活簡便、效果優(yōu)良等優(yōu)勢，適合復(fù)雜四肢骨折的治療。王偉等[19]采用橋接系統(tǒng)治療10例股骨髁間粉碎性骨折患者，結(jié)果認(rèn)為橋接系統(tǒng)治療股骨髁間粉碎性骨折符合生物學(xué)固定原則，是治療股骨髁間粉碎性骨折的一種新方法。楊俊宇等[20]使用橋接系統(tǒng)治療復(fù)雜肱骨近端骨折26例，肩關(guān)節(jié)功能Neer評分平均（85.2±6.8）分，優(yōu)良率為84.6%，結(jié)論認(rèn)為橋接系統(tǒng)可根據(jù)不同類型骨折進(jìn)行三維立體固定，治療復(fù)雜肱骨近端骨折安全、有效。

4.3 在骨不連治療中的應(yīng)用

骨不連患者大都經(jīng)前期手術(shù)治療，與固定不夠牢固、軟組織和血運(yùn)破壞等因素有關(guān)。橋接系統(tǒng)固定棒與連接塊具有一定滑動(dòng)，負(fù)重時(shí)能產(chǎn)生縱向加壓，可促進(jìn)骨折愈合；其微創(chuàng)性對骨折附近血運(yùn)破壞少，利于骨折愈合；三維固定減少了內(nèi)固定失效的風(fēng)險(xiǎn)。由于橋接系統(tǒng)優(yōu)異的性能，已經(jīng)成為治療骨不連普遍認(rèn)可的新選擇。陳建軍等[21]應(yīng)用橋接系統(tǒng)治療17例肱骨骨不連患者，所有病例均獲得骨性愈合，肘關(guān)節(jié)功能良好，故認(rèn)為橋接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)骨膜外固定，不損傷骨折區(qū)域血運(yùn)，固定棒的彈性把剪力轉(zhuǎn)換為軸向應(yīng)力，能刺激斷端骨痂生長，促進(jìn)骨折愈合。何忠等[22]采用自體髂骨移植分別橋接系統(tǒng)固定、鋼板固定治療股骨干骨折術(shù)后骨不連各治療30例，結(jié)果橋接組骨折全部愈合，鋼板組3例不愈合，骨折愈合時(shí)間橋接組明顯優(yōu)于鋼板組，根據(jù)Johner-Wruh標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)，患肢功能優(yōu)良率橋接組91.43%，鋼板組優(yōu)良率83.33%。張會(huì)增等[23]應(yīng)用橋接系統(tǒng)治療長骨骨折術(shù)后骨不連患者25例，骨折全部愈合，無內(nèi)固定失效，肢體功能Sanders評價(jià)優(yōu)良率96%，臨床療效滿意。

4.4 在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著臨床實(shí)踐的深入，橋接系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，如開放性骨折外固定、矯形、超長度跨越式固定、人工關(guān)節(jié)假體柄周圍骨折等，還擴(kuò)展至一些難治性骨科頑癥，如脆骨病類骨折、先天性假關(guān)節(jié)等，取得滿意療效，已經(jīng)成為適應(yīng)證最廣泛的內(nèi)固定裝置。汪亮等[24]采用橋接系統(tǒng)外固定治療11例脛骨開放性骨折患者，結(jié)果骨折、傷口全部愈合，僅1例出現(xiàn)釘扣感染。張海峰等[25]應(yīng)用外側(cè)閉合脛骨高位截骨橋接系統(tǒng)固定結(jié)合關(guān)節(jié)鏡清理治療30例膝骨關(guān)節(jié)炎伴輕中度膝內(nèi)翻畸形患者，結(jié)果無血管、神經(jīng)損傷，無髕骨軌跡異常，下肢力線均恢復(fù)正常，截骨處愈合，股骨脛骨角由術(shù)前的185.0°±2.5°恢復(fù)至術(shù)后的172.8°±0.7°，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，結(jié)果認(rèn)為該治療方法具有良好的應(yīng)用前景。王英彪等[26]應(yīng)用橋接系統(tǒng)治療人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后股骨柄假體周圍骨折11例，骨折均愈合，無骨折畸形愈合、內(nèi)固定物失效或假體松動(dòng)等并發(fā)癥，功能恢復(fù)滿意。肖仕輝等[27]報(bào)道了橋接系統(tǒng)治療成人脆骨病畸形并股骨骨折3例，骨折均獲得愈合，功能恢復(fù)良好。

5 橋接系統(tǒng)固定的常見并發(fā)癥及不足

5.1 并發(fā)癥

橋接系統(tǒng)固定有其特定的并發(fā)癥，但文獻(xiàn)資料鮮有報(bào)道，可能跟使用時(shí)間相對較短有關(guān)，目前僅有脫棒并發(fā)癥的相關(guān)報(bào)道，可以預(yù)見的斷棒、斷釘、拔釘?shù)炔l(fā)癥未見文獻(xiàn)報(bào)道，發(fā)生上述情況即內(nèi)固定失去固定作用。脫棒類似鎖骨鋼板的斷裂，屬于內(nèi)固定失效，固定棒存在滑動(dòng)的可能性，這與固定棒與連接塊之間的摩擦力小、螺釘固定不牢固、螺釘與單棒把持力不夠等因素有關(guān)[28]，也可能是術(shù)后過早活動(dòng)、嚴(yán)重骨質(zhì)疏松雙重原因?qū)е?。脫棒部分為人為因素所致，如連接塊與固定棒選擇不配套，固定棒徑過小，導(dǎo)致固定失效；鎖定螺釘和固定塊之間未正確鎖定、固定不牢固等。

5.2 不足

橋接系統(tǒng)屬于偏心固定，固定塊和固定棒與骨骼的無接觸，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力主要集中在骨接觸面與近端鎖釘，相比于髓內(nèi)釘和鎖定鋼板，抗扭轉(zhuǎn)力和穩(wěn)定性較差，不宜早期過度進(jìn)行關(guān)節(jié)功能康復(fù)訓(xùn)練[29]。固定棒和連接塊的穩(wěn)定性是通過鎖定螺釘與連接塊間的螺紋加壓產(chǎn)生的，與鎖定鋼板相比較低，存在連接塊在固定棒上滑動(dòng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。固定棒塑形有一定難度，若不能嚴(yán)格按照塑形棒形態(tài)塑形，會(huì)造成固定棒距離骨折兩端表面過大，降低骨折斷端的穩(wěn)定，導(dǎo)致骨不連。如固定棒跨越骨折線的跨度過大，斷端的穩(wěn)定會(huì)降低，造成骨折斷端的微動(dòng)，不利于骨折愈合。釘、棒固定前連接塊可任意滑動(dòng)，插入過程由于軟組織阻隔，連接塊容易從固定棒滑出，導(dǎo)致手術(shù)時(shí)間延長、出血增多。膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)處軟組織覆蓋少，異型塊較大、較厚，可出現(xiàn)感覺不適甚至皮膚受壓壞死。橋接系統(tǒng)零部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求較高，需要較長的學(xué)習(xí)曲線。橋接系統(tǒng)價(jià)格偏貴，增加醫(yī)療負(fù)擔(dān)，限制其使用范圍。

6 展望

橋接系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用時(shí)間不長，優(yōu)越性仍有很大的拓展空間。目前相關(guān)基礎(chǔ)理論研究還比較薄弱，在臨床應(yīng)用過程也暴露出較多不足。鑒于此，筆者認(rèn)為橋接系統(tǒng)的發(fā)展方向可以從以下幾方面展開：①深入開展基礎(chǔ)生物力學(xué)研究，進(jìn)一步完善相關(guān)理論；②開展臨床大樣本安全性和有效性研究；③器械設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)；④開展增加連接塊和固定棒之間的穩(wěn)定性的研究；⑤進(jìn)一步探討潛在的并發(fā)癥和研究應(yīng)對策略；⑥加強(qiáng)聯(lián)合其他新科技的應(yīng)用，如3D打印、計(jì)算機(jī)虛擬復(fù)位、復(fù)雜骨折計(jì)算機(jī)導(dǎo)航應(yīng)用等。