
医学的发展离不开材料、电子、机械、物理等相关领域的共同进步。本文回顾了创伤骨科的大数据、新理论、新技术和新内植物四个方面的研究成果,就智能微创、新型材料、三维打印技术、骨折复位手术辅助机器人、数字骨科等方面,展望创伤骨科诊疗技术的发展趋势。跟踪学科前沿,不断汲取国内外先进的创伤骨科治疗理念和先进技术,可进一步提升我国创伤骨科的救治水平。
版权归中华医学会所有。
未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
中国骨科的发展经历了从千年传统医学的经验积累到百年西医骨科的交流开放的转变,从20世纪80年代的"跟跑"到90年代的"并跑",如今已在部分理论、技术、材料领域"领跑"。近十年来,随着改革开放的不断深化,与国际内固定研究学会(Association for the study of internal fixation,AO)等国际骨科组织之间的学术交流日益增多,国内学者的研究与创新不断深入,中国创伤骨科的诊疗技术实现了跨越式发展和提高。在骨科机器人、城市急救、高位颈椎损伤的复位与固定、骨盆和髋臼骨折的微创手术、关节内骨折的微创技术、各种皮瓣技术等方面都有了长足发展。笔者对目前创伤骨科的诊治现状进行简要总结,对未来创伤骨科的研究热点进行展望。
骨科大数据是应用信息技术学、统计学、管理学等专业技术获取大量有价值的骨科信息的集合。在创伤骨科领域,我国一直缺少自己的骨折流行病学相关数据库,发表论文、撰写教科书主要引用国外数据。为了建立并完善我国骨折/脱位的发病率、危险因素及流行病学调查的权威数据库,我们团队在我国率先开展了全国范围内的骨折/脱位流行病学调查[1]。通过调查,我们获取了我国城乡居民骨折/脱位的发病率、变化趋势、损伤机制及其影响因素等数据,同时进行了社会经济学评价并提出有针对性的预防措施,为国家制定和评价相关政策及发展规划提供了及时、准确、可靠的数据,填补了我国骨折流行病学大数据的空白。
骨折顺势复位固定理论[2]的核心是顺应机体的自然生理特性,在精准复位的同时,切实保护骨折断端及周围软组织,最大限度减少医源性损伤。其主要内容如下:(1)复位方向与肢体轴线一致;(2)复位力量大且均衡持续并且符合软组织与骨关节的运行轨迹;(3)利用骨折周围的肌肉、韧带、关节囊等软组织的封套作用将牵引力转化为挤压、推顶力,使骨折自然复位;(4)骨对骨双向牵引,互为作用力和反作用力,直接作用在骨骼上;(5)减少对软组织的激惹和医源性损伤。骨折顺势复位理论广泛应用于骨折微创治疗之中,提高了锁骨骨折、四肢骨折及骨盆骨折的复位质量。例如,顺势双反牵引复位器联合顶棒通过隧道顶压、撬拨、研磨等复位方法,实现了各类型胫骨平台骨折的微创治疗,缩短了手术时间,减少了术中出血量。术后患者可以早期功能锻炼,长期随访结果显示患者膝关节功能良好[3,4]。
差异沉降理论[5]又称不均匀沉降理论,是笔者通过解剖学、影像学、生物力学的临床观察和研究总结出的。该理论的核心内容是骨质疏松和长期受力不均匀导致了膝关节、踝关节和脊柱等负重关节的慢性力线改变甚至畸形。不均匀沉降理论首先应用于膝关节内侧间室骨性关节炎的致病机制研究,骨质疏松是该病的始动因素,骨质难以承受巨大的压力发生微骨折,而外侧平台有腓骨支撑,导致平台内外侧沉降速率不一致。根据这一理论,笔者应用单纯腓骨近端截骨术治疗膝关节内侧间室骨性关节炎伴膝内翻畸形及疼痛,取得良好效果[6]。针对内翻畸形程度较大的患者,可行胫腓骨双截骨平衡支撑术,即在腓骨截骨的同时进行胫骨高位截骨并植入可吸收网状垫片,双重方式纠正力线改变。
北京大学人民医院姜保国教授团队率先提出在城市区域综合医院建立创伤救治团队替代独立的创伤救治中心的新模式。他们的"以综合医院为核心的闭环式区域性创伤救治体系"的核心理念发表在Lancet[7]。该体系主要内容如下:(1)建立和加强院前救治与院内救治的链接;(2)加强急诊与院内各专科团队的联系;(3)建立和强化院前急救团队、急诊急救团队和组建院内严重创伤专科急救团队;院前急救团队建设与培训包括,院前急救培训,降低院前时间,强化院前院内信息互动等;急诊急救团队建设包括院前院内信息互动、数据录入,病情交接,启动预警,生命支持等;严重创伤专科急救团队的建设和培训包含了急诊科、创伤骨科等多个科室。
骨科损伤控制(damage control orthopedics,DCO)指早期行简单、快速、有效的骨折临时固定,待生命体征平稳后再行Ⅱ期确定性处理,尽量避免手术不当带来的二次打击。DCO实施的具体步骤如下[8]:(1)控制出血,彻底清创,早期临时外固定不稳定的骨折;(2)送至ICU,纠正低体温、低血容量和凝血功能障碍以恢复稳定状态;(3)一旦患者病情稳定,则进行骨折的确定性治疗。依据损伤控制理念,解放军总医院唐佩福教授团队在国际上率先揭示了多器官损害发病的免疫负向调控机制,建立了新的多器官损害诊断标准、分级、预后评估系统等,在严重(战)创伤救治的研究方面取得了重大突破[9,10]。
骨科机器人具有自主操作、精确度高、抗疲劳、抗辐射等优势,目前分为定位机器人和复位机器人两类。定位机器人主要用于简单的骨通道定位;复位机器人只能进行简单的长骨及骨盆骨折复位等。北京积水潭医院田伟教授团队利用导航/机器人精准定位,消除了长期以来微创手术的致命短板。其自主研发的骨科手术机器人成功完成了世界首例骨科机器人辅助Magerl螺钉内固定术和世界首例骨科机器人辅助齿状突骨折内固定术[11,12]。此外,双平面机器人应用于股骨颈骨折空心钉内固定手术[13],损伤控制理论联合骨科机器人微创手术治疗合并骨盆骨折的多发伤[14]等均取得了良好的手术效果,值得进一步研究探索。
上颈椎骨折内固定技术包括枕颈固定技术和寰枢椎固定技术。西安交通大学附属红会医院郝定均教授团队认为,对于常规枕颈固定的患者,使用枕骨钛板联合C2椎弓根螺钉固定即可,但对于需要枕骨较大范围减压或翻修的患者,应选用枕骨髁螺钉、C0~1跨关节螺钉和前路枕寰枢关节螺钉行前路固定[15]。在寰枢椎固定中,Magerl螺钉仍为"金标准",而随着钉棒系统逐渐风靡,钩-钉系统可作为备选方案。对于AO分型的下颈椎骨折,减压+复位+固定植骨是"金标准"。随着内固定器械和技术的发展,很多前后路联合手术现在可以通过单纯前路或后路完成。但无论固定技术怎么变化,生物力学稳定性的重建及有效的神经减压这一治疗目标是不变的[16]。
随着新技术、新理念、新型内植物的出现,微创治疗骨盆骨折的手术方式不断完善。经皮骶髂关节螺钉固定具有创伤较小、螺钉固定可靠和手术操作简便等优点。Hou等[17]通过S1椎弓根轴位的特殊投照体位,实现经皮快速准确置入骶髂螺钉,并减少了术者接触放射线的强度。微创可调式接骨板[18]是一种根据骨盆后环解剖特点和顺势复位理念而设计的新型内植物,用于骶骨骨折的治疗,可有效复位骨折并实现坚强固定,同时缩短手术时间和术中透视时间。笔者研发的W型安全角度接骨板和导向器与髋臼后柱适形,可用于后壁/后柱骨折的固定,术中无需预弯,显著提高置钉安全性。此外,动脉造影和栓塞治疗已被广泛应用于诊治骨盆骨折引起的血管损伤,并获得良好的效果,是诊治骨盆骨折患者动脉损伤的有效措施。
关节内骨折的微创技术主要建立在顺势双反牵引技术的基础上,关节镜技术、计算机导航技术等起辅助作用。顺势双反牵引技术[19]由笔者原创,利用自主研发的顺势牵引复位器,在术中保持牵引力线与下肢机械轴线一致,不仅能够依靠软组织挤压作用间接复位侧方移位骨折块,还可以快速纠正下肢力线及关节脱位。顺势双反牵引技术主要应用于胫骨平台骨折、股骨髁间/髁上骨折、踝关节的双踝/三踝/Pilon骨折、跟骨骨折以及上肢各关节的微创复位。此外笔者提出的跟骨内加压理论[20],促进了跟骨关节内骨折的微创治疗的发展,并被应用于跟骨骨性损伤的治疗中。
用于骨折治疗的新型内植物主要包括微创钉板系统和髓内固定装置。微创钉板系统主要包括:锁定接骨板、解剖锁定接骨板、有限接触加压接骨板和微创内固定稳定系统(less invasive stabilization system,LISS)。笔者团队在LISS钢板的基础上设计了自定位微创钢板和解剖式适形跟骨钢板,具有钢板和钉孔定位更准确、操作简单和学习曲线短等优点。髓内固定装置主要用于长骨和髋部骨折的治疗,尤其以股骨近端髓内钉系统、胫骨髓内钉最为常见。与传统髓内钉相比,孙家元等研发的尾丝髓内钉进一步缩短了手术时间,取钉更方便。此外,我们团队发明的"金钥匙"髓内复位器[28]解决了粉碎骨折以及牵引后骨折残留的难题。在内植物材料的研究方面,北京大学第三医院敖英芳教授团队的新型软骨支架研究成果发表于国际材料学顶级期刊Adv Mater[29]。骨组织和软组织材料常涉及支架、细胞和再生医学的应用,拥有广阔的研究空间。
随着骨科大数据时代的到来,中国规范化骨折诊疗标准、个体化治疗方案及骨科大数据库必将建立和完善。在智能微创方面,随着术中导航技术、骨科定位技术和人工智能的快速发展,高级别的智能微创骨科手术必将替代一般微创手术成为创伤骨科的主要技术之一。在新型内植物的研究方面,研发出符合国人骨和关节解剖生理特点的新型内植物是必然趋势。在数字化骨科技术方面,医学影像处理与三维建模技术,计算机辅助导航技术(骨科鹰眼系统),增强现实技术(光眼系统)等迅猛发展,它们对创伤骨科的术前规划、术中引导和术后康复具有深远的意义,已逐渐成为未来研究热点。三维打印技术的主要发展方向是手术的实时规划设计和研发符合国人的精准化植入物等,未来可能实现整个活性器官的打印。骨科机器人是推动骨科创伤手术发展和普及的核心智能化装备之一,其技术涉及医学图像处理、机器人、传感器、医疗大数据、手术规划、虚拟现实以及遥操作等多学科内容,在提高手术诊断与评估的准确性、靶点定位、精密操作等方面有广阔前景,已成为现代骨科未来发展的必然趋势。
本文作者声明不存在利益冲突





















