*仅供医学专业人士阅读参考
实用干货
撰文|Jay
一、金属
由于具有良好的强度和延展性，金属一直是治疗骨折的主要材料。Venable、Stuck和Beach在1937年报道，某些金属在软组织的盐水溶液环境中形成电位并造成局部组织坏死、金属腐蚀，因而目前最流行的骨科内植物都是由316L不锈钢（含铁、铬、镍）、钛-铝-钒合金或商用纯（铁和氧）制成的。
新材料金属钽，是一种类似小梁结构的含碳钽合金，表面沉积着金属钽。这种具有小梁结构的多孔钜金属形成了一种新骨生成的生物支架。钽可以被制成高度多孔形态，与不锈钢和钻合金相比，其弹性模量更接近于骨。银已经用于骨标记物的研究但是，迄今还没被用于制造内植物。由于钽具有较强的抗腐蚀能力，因此，可作为生物性长入的合适装置，然而其有效性尚需长期的研究才能确认。
自应用铬和镍以后，人们开始对金属致敏性逐渐关心起来。目前对内固定器械的金属致敏性是否会影响骨折再生仍不清楚，但看起来这种并发症似乎非常低。
所有的金属与合金在盐水环境中都会腐蚀。这种腐蚀因金属组件（钢板、钉或螺钉）之间的应力所导致的磨损而显著增加。大多数内植物都是通过钝化来抗腐蚀的，所以在置入内植物的过程中应当注意不要刮擦其表面，并且要避免选用不同的金属，以减少腐蚀和电解作用。
二、生物可吸收材料
聚乙醇酸（polyglycolic acid，PGA）是第一个被用作人工合成的生物可吸收缝线的材料，随后出现了薇乔（Vicryl），是一种由92% PGA8%聚乳酸（polylactic acid，PLA）和聚二噁烷酮（polydioxanone，PDS）组成的共聚物，PDS是第一种用于制成螺钉的生物可吸收材料。目前PGA、PDS、聚左旋乳酸[poly L-lactic acid，PLLA]和外消旋聚乳酸[poly（D,L）-lacticacid，PDLLA]是用作生物可吸收内植物的主要的a聚醋。
PGA主要通过水解反应降解为丙酮酸最终以二氧化碳和水排出。与之相似，PDLLA通过三羚酸循环水解为二氧化碳和水，通过呼吸排出PDS也可以水解，但主要经尿液排出。另外，由于生物可吸收内植物具有较高的玻璃相变温度（Tg）在此温度化合物变得像玻璃一样坚硬，因此不能在术中塑形。内植物可以通过沿纵轴定位纤维的方向来获得更大的抗张力和抗屈曲强度（自身强化）。
这些可吸收多聚物的缺点是蠕变和应力释放。Claes证实，自身强化PLA（self-reinforcedPLA，SR-PLA）和PDLLA-PLLA螺钉在20min内丧失20%加压力。而在自然生理盐水环境中其丢失速度更快。 同样，由于内植物的可吸收性，其强度的丢失速度也相对较快。 SR-PGA 棒的强度在2周时还剩 50%，而4 周时仅剩13%。 PLLA的降解速度和强度丢失最慢。 这些多聚物的生物力学特性还受到其化学组成、加工过程、物理尺寸、环境因素和时间的影响。
并发症
PGA的并发症主要为非化脓性炎症和窦道形成。PLLA可能由于其降解缓慢，机体所需排出的局部残余物较少，因此还未发现类似问题。已有报道，在PGA周围发生骨溶解，可能是一种非特异性异物反应。在应用PGA和PLLA生物可吸收内植物固定骨软骨病变时，有报道发生了严重的滑囊炎。据悉，这也可能是由于大量生物降解残余物造成的；而高强度PLLA减缓的吸收速度可以避免此问题的发生。
生物可吸收内植物最常见的骨科用途是将软组织固定于骨，如在肩关节和膝关节手术那样，而应用生物可吸收内植物固定骨与软骨骨折则鲜有报道。在一项包含2500余例以生物可吸收内植物进行固定的骨折病例随访中，伤口细菌感染率为3.6%，非特异性异物反应发生率为2.3%，固定物失效率为3.7%。在一项包含3111例踝关节骨折的研究中，应用生物可吸收内固定物的感染率（3.2%）略低于金属内固定物（4.1%）。
在一项PLA螺钉与不锈钢螺钉固定内踝移位骨折的前瞻性随机对照研究中，两者在术中和术后并发症方面没有显著性差异。然而，最近的使用可吸收材料板，螺钉内固定治疗掌骨骨折的报道称，在12名患者中有4名出现了异物反应，并且这4名患者都需要进行外科病灶清除术。
生物可吸收内植物的优点是逐渐将负荷转移至愈合的组织上，不需要取出内固定物，可透X线从而便于术后进行X线评估。目前，生物可吸收内植物的使用局限于骨折愈合前非承受载荷的部位，例如，制动的关节周围骨折。生物可吸收材料在体内能逐渐降解，但是不会被骨组织替代。
对有生物可吸收性材料植入的骨组织术后进行CT扫描发现，骨折愈合后，在螺钉位置没有骨向内生长。这些材料碎裂在关节内，可能导致骨关节病变，并可能需要手术取出。生物可吸收性材料可以作为BMP-2和其他化学物质的载体，从而将生物可吸收材料的应用技术发挥到极致。
内植物设计和骨折固定的生物力学
在分析骨折时经常列举的因素为：负荷的类型大小和频率以及骨的材料和结构特性。骨是一种各向异性材料，依施加应力方向的不同而具有不同的应力-应变关系。由于它们各自的横截面有相应的孔隙结构和不同的直径，在体外，当应变超过原长度的2%时皮质骨即发生骨折，而松质骨则要超过7%才发生骨折。
在分析骨折类型时，根据负荷的方式可深入了解损伤的机制和可能伴有的损伤。负荷通常分为张力、压力、弯曲力、剪切力、扭曲力或这些力的联合。通过骨折的方式可以预测软组织损伤和骨折的稳定性。用来固定骨骼的装置承受负荷和变形力，但很少发生如骨折那样的急性负荷断裂，但是，如果骨没有再生以帮助承受负荷，这些装置就会因疲劳而发生断裂。
如图所示，材料的特性是以应力-应变曲线表示的，而结构的性质则是以负荷-形变曲线表示的。可通过改变区域性惯性矩和极性惯性矩的结构性质以得到所需的内植物的刚度和强度。
大多数内植物都在负荷-形变曲线的弹性阶段内发挥功能。理论上讲，内植物有一个形变的弹性范围可能有利于骨的再生，但是对于骨的直接和间接愈合方式，该范围是不同的。如使用髓内钉、钢板螺钉或外固定器，术前计划时必须考虑内固定或外固定将承受的力和内植物的疲劳寿命；这一点对决定术后康复计划也是必需的。
一
针和钢丝固定
Kintscher描述过用作骨折固定的针（pin）棒（rod）和钉（nail）之间的生物力学差异。针仅能对抗对线变化，棒能对抗对线和移位变化而钉则能对抗对线、移位和旋转的变化。克氏针（Kirschner wire）和斯氏针（Steinmann pin）通常既可用作临时性骨折固定，也可用作确定性骨折固定。
由于它们对抗弯曲负荷的能力很差，当单独应用时应辅以支架或石膏。在用作确定性固定时它们常经皮或通过有限的切开复位置入。为防止对骨及软组织造成热损伤，使用动力设备时应当将其缓慢置入并间歇钻动。我们倾向于采用光滑钢针.以便在骨折愈合后容易拔除。
带螺纹的钢针在一些地方的骨折能起到很好的临时固定的作用，但在钢针置入时骨折块必须被拢到一起，以防分散。如果骨皮质很坚硬，也有钢针折断的风险。钢针或钢丝通常适于固定干端或骨部的小骨折片，特别是足、前臂和手部远端的骨折，如Colles骨折，以及闭合复位后仍有移位的掌、指骨骨折。钢针通常是在X线透视的监控下打入的，这样做可以保护软组织不再遭到进一步的破坏。
理论上讲，它能允许最大限度的骨再生但必须小心操作，以避免在插入时周围的肌睫和神经缠绕在钢针上。钢丝（wire）固定可单独应用或与其他植入物联合使用，作为某些干端骨折的确定性固定，如脑骨近端、骸骨和颈椎。应避免钢丝有切痕，因为切痕缩短植入物的疲劳寿命,单独应用钢丝很少能提供肢体功能康复所需的足够的稳定性。
二
螺钉固定
螺钉是一种复合器械，由四部分组成：头、体、螺纹和尖。头部用来与螺丝刀连接，可有六角形、十字形、槽形或Phillips形设计；头部也可用作螺钉对骨组织加压的对抗力量。体部或钉杆是螺钉头部与螺纹之间的光滑部分。螺纹是由根（芯）径螺纹（外）径、螺距（pitch）（两相邻螺纹间的距离）和它的导程（lead）（螺钉每转一圈进入骨组织的距离）确定的。
根区（root area）决定了螺钉的抗拔出力，它与螺纹界面间的骨面积和攻丝（tappedthread）的根区有关。横断面设计通常为扶壁柱状（buttress）（ASIF螺）或V-螺纹（V-thread）（常用于机器螺钉）。螺钉尖端可呈圆形（需预先攻丝）或为自攻型（self-tapping）（槽形或套针形）。
临床上如果因为骨质较软而担心螺钉会被拉出时，以选用较大的螺纹径为宜；如果骨组织坚硬而更关心疲劳问题时，根径较大的螺钉对疲劳断裂有较大的抵抗能力。螺钉也常分为机械螺钉和ASIF螺钉。其他制造商目前所制作的螺钉和钢板都类似于ASIF小组的设计。
用螺钉将扭转力转变为骨折块间的压缩力是项有价值的技术。这项技术的成功，需要使螺钉近端在近侧皮质骨内滑动，同时螺纹抓住对侧的皮质，这样螺钉头将发挥负荷作用使骨折靠近。必须仔细选择螺钉与骨折之间的角度，以免在加压时骨折块间移动。
只要遵守原则，任何类型的螺钉都可用作骨折块间固定装置。任何螺钉经过骨折线时都应当采用骨折块间加压技术（interfragmentary technique）。将一内植物连接到骨组织的螺钉被称为位置（positional）或中和螺钉（neutralization screw）。
（一）机械螺钉
机械螺钉全长均有螺纹，可以自攻螺纹或需要在旋入前先攻出螺纹。大多数是自攻螺钉，尖端有一锐槽，当螺钉钻入时锐槽可切出螺纹。机械螺钉主要用于将毓部加压螺钉装置固定在股骨干上。机械螺钉钻孔大小至关重要；如果孔太大，将导致螺纹不能抓紧；如果孔太小，则不能钻人螺钉或钻入时造成骨的劈裂。所选择的钻头应略小于减去螺纹后的螺钉钉杆直径。对于自攻螺钉，用于在皮质骨上钻孔的钻头应较在松质骨上的大0.3mm，术前应检查螺钉和钻头的大小是否正确。
（二）内固定螺钉
根据瑞士的ASIF/AO学组发展的接骨技术和原则设计的螺钉已被广泛应用。它的螺纹比机械螺钉更水平，并且几乎全部都是自攻螺钉。对于非自攻螺钉而言，拧入螺钉前钻孔必须用丝锥攻出螺纹ASIF螺钉有为皮质骨、松质骨和踝部设计的螺钉.用于固定小骨折块和小骨的微型螺（mini-screw）及标准的松质骨和皮质骨螺钉有各种长度和直径（图53-21）。标准松质骨和皮质骨螺钉头有专用螺丝刀的六角形凹槽，而较小螺钉则为Phillip型钉头。
1.皮质骨螺钉：皮质骨ASIF/AO螺钉全长都有螺纹，有下列直径：4.5mm、3.5mm、2.7mm、2mm和1.5mm。皮质骨螺钉可用作位置螺钉，也可用作拉力螺钉。在用作拉力螺钉时，将近侧皮质扩孔，即可在骨折块间产生加压作用。
2.松质骨螺钉：这种螺钉有较大的螺纹，可以更牢固地抓住较软的骨松质，因此它更常用于干髓端。松质骨螺钉有6.5mm和4mm两种直径、螺纹长度有16mm和32mm两种。空心松质骨螺钉有6.5mm、7.0mm、7.3mm直径，螺纹长度有16mm和32mm两种。无论螺钉有多长，只有这两种螺纹长度。踝螺钉为一种4.5mm螺钉，也包括在此组螺钉内，但它是唯一具有自攻环钻钉尖（self-tapping trephine tip）的螺钉。选择正确的直径钻头和钻孔攻丝是确保螺钉固定牢固的关键。这类螺钉通常要用塑料和金属垫圈，以便重新连接撕裂韧带或通过为螺钉提供较大的压迫骨皮质的接触面来给骨折块加压。
3.自攻自钻螺钉：自攻螺钉与皮质骨螺钉的大小相同，这些螺钉的尖端设计成一小的凹槽，利于骨屑的清除。受设计结构的影响，自攻螺钉抗拔出的力量较弱，最好用作外固定针。
4.锁定螺钉：锁定螺钉是钉帽带有螺纹的自攻螺钉。这些螺钉需要精确的预钻孔，从而与钢板锁定达到紧密的固定，置入时需要特殊的改锥。
（三）螺钉固定技术
对于横行或短斜行骨折，螺钉必须与钢板或其他类型的内固定联合使用。使用骨折块间加压技术比螺钉位置固定作用更受医师们的青睐。如果螺钉的全长都有螺纹，则只起固定作用，除非在近侧皮质扩孔，必须螺纹只抓住远侧皮质；然后当旋紧螺钉时就形成了经过骨折线的压力。如螺钉仅有部分螺纹，靠近钉头的部分没有螺纹，则不用近侧皮质扩孔就可获得经骨折线的加压，但咬合的螺纹部不应跨在骨折线上，否则不可能在骨折块间加压。
空心螺钉（cannulated screw）有数家制造商可以提供，对于固定小骨折块，其理想的临时固定位置要与确定性固定的位置相同。其与普通的拉力螺钉技术的最大区别在于要用空心钻沿导针钻孔。关于旋入螺钉的方向、临时性固定及所有螺纹仅把持对侧骨折块或皮质骨等，仍必须遵循骨折块间拉力螺钉固定原则。
螺钉用于固定各种类型的股骨颈骨折。早期髋螺钉的设计，如Jewett钉，是由固定在股骨头内并与固定在股骨上的侧板连按在一起的钉或螺钉构成。更现代的设计是在侧板上有一套筒，允许钉或螺钉在其内滑动，以适应骨折愈合过程中不可避免的塌陷。加压髋螺钉遵循张力带原则，即螺钉位于张力侧承受张力，在骨折部位的骨承受压力。侧板和螺钉或钉之间的角度决定了这些装置承受的弯曲力矩，以及疲劳强度。生物力学研究显示，角度较大而力臂较短产生的力矩小于角度较小而力臂较长产生的力矩。
三、钢板螺钉固定
对骨折的钢板螺钉固定一直进行着设计上的改良和完善。Pauwels首先在骨折和骨不愈合的固定方面定义和应用了张力带原则。这一技术的原理是：偏心负荷下骨的凸侧产生的张力转变为压力，其办法是在骨的张力侧（或凸侧）跨过骨折处放置一个张力带（固定钢板）。这样张力受此处张力带的对抗作用而转变为压力。
钢板如放置在骨的压力侧（或凹侧）则会弯曲、疲劳和断裂。所以，应用张力带钢板固定的一个基本原则是：必须把它放置在骨的张力侧，这样骨本身将承受压力，因而所使用的张力带不必太重和太坚固。利用张力带原则，可以用钢针或螺钉与钢丝治疗尺骨鹰嘴和骸骨骨折。
轴向加压促进松质骨骨折的愈合，现在已得到普遍接受。然而，压力对皮质骨的作用却曾有过争论。这些加压钢板自1963年问世以来，不断在发展，已经进行了数次改进。
钢板的好处是能在开放性手术下使骨折达到解剖复位，并能为肌肉-肌腿单元和关节的早期功能锻炼提供稳定性，但必须防止过早负重。钢板固定的缺点包括：拆除钢板后发生再骨折，钢板下方的应力保护和骨质疏松，钢板的激惹作用，以及少见的免疫反应。
钢板能中和单独使用螺钉时不能抵消的变形力。钢板需要塑形以维持骨折复位的最大稳定性螺钉的应用也有严格要求，因为放置的位置或顺序不正确可导致移位或形成剪力及复位的丢失。任何类型的钢板要发挥其功能都需要有足够的螺钉固定。除支撑钢板（buttress plate）外在骨折的上方和下方通常需要6~8枚螺钉固定最常见的错误是：选用的钢板长度不够。
骨愈粗应力愈大，选用的钢板就应越长。对于严重的粉碎性骨折，如果粉碎部分超过骨周径的 1/3，就应行松质骨植骨。在旋入螺钉时应避免螺钉的过度扭转在闭合伤口前，应当重新拧紧所有螺钉，使螺钉骨界面间有应力松弛的时间。
特殊的钢板设计包括半管型、1/3管型和1/4管型、T型和L型、匙状（spoon plate）、动力加压和眼镜蛇样关节融合钢板。对于大骨，如股骨使用带偏置孔（offset hole）的所谓的宽钢板，以减少应力集中。众多不同类型和设计的钢板按功能可分为四类：中和钢板（neutralization plate）加压钢板支撑钢板和桥接钢板。近年来，特殊解剖塑形的钢板发展迅速，用于关节周围骨折的尤为突出。
中和钢板与骨折块间可加压螺钉固定联合应用，可抵消扭转力、弯曲力和剪力。这种钢板常用于有蝶形或楔形骨片的骨折，在楔形部分经骨折块螺钉固定后再用钢板固定。骨折块间螺钉能明显改善钢板的稳定性。常见的用中和钢板固定的骨折为脑骨、烧骨、尺骨及腓骨的B型楔形骨折。除不经钉孔进行加压以外，中和钢板固定的技术要点与加压钢板相同。
加压钢板除了可消除扭力、弯曲力和剪力外，还能在骨折部加压，这种加压是通过外部张力装置或通过在动力加压钢板设计中专门设计的自身加压孔（self-compression hole）而实现的，这种孔可在螺钉旋入时使钢板发生移动而形成加压。动力加压钢板用于A型骨干骨折、横行或短斜行骨干骨折或楔形骨折片经骨折块固定后的B型骨折。手术方法的变化包括：在钢板之外拧入骨折块间螺钉，先旋入两个距离最近的螺钉通过钢板进行加压，然后自骨折处和钢板中部开始偏心旋入其余的螺钉。半管状钢板也能用作加压钢板，常用于固定腓骨骨折。
AO-ASIF有限接触性动力加压钢板（LCDCP）系统是为了解决生物学相容问题而设计的将钢板塑形以改善钢板下的血液循环，允许在骨折处形成一个狭窄的环状骨痴区，从而有利于骨再生钢板上的孔均匀排列，以便在骨折处最恰当地放置钢板。孔的下方倒角斜面使螺钉旋入时有较大的成角能力，其范围可达40°。螺钉孔的加压特性还允许通过孔向两个方向加压。该钢板上市的有商用纯钦钢板和不锈钢钢板。
支撑钢板可消除骨-干端骨折时常产生的压力和剪力,如胫骨平台骨折和胫骨远端骨折（Pilon骨折）。它常与骨段间螺钉固定联合应用。与其他功能型钢板不同，此类钢板锚入主要的稳定骨折片中，而不必进入它所支持的骨折段。必须进行正确的塑形，旋入螺钉时必须使螺钉靠近孔的骨折线侧，从而防止在承受负荷时发生轴向变形。
用桥接钢板横跨不能获得解剖复位，并且无法恢复骨折坚强稳定性的不稳定粉碎性骨折或骨缺损进行固定。对钢板来说，维持这种功能最为困难这类固定通常需要自体植骨进行生物学加强。推荐使用间接复位技术，以便在骨折处保持最大的骨再生能力。
有了足够的骨再生后，因为患者的要求可能是为了恢复骨骼本身的强度，可能应取出置入物。可在骨折部位进行多方位的X线摄片予以评估，将钢板取出后发生再骨折的风险降低至最小。骨髓腔的再通和所有骨折线的消失提示骨折已充分愈合但是仍可经螺钉孔处发生再骨折。AO-ASIF报道的取出置入物的一般指导原则会有所帮助。
锁定钢板
锁定钢板复合了钢板固定技术和经皮桥接钢板技术，应用锁定螺钉形成一种成角固定装置研究表明，锁定钢板比普通钢板承受的负荷更大。微创稳定系统（LISS）（Synthes，Inc，WestChester，PA）使用单皮质锁定螺钉固定比传统的钢板固定系统允许更多的弹性形变。锁定钢板有锁定和非锁定两种设计，根据Gardner的理论，锁定钢板力学上近似于单纯的锁定结构。锁定钢板具有更好的抗拔出性能，特别适用于骨质疏松骨折的患者。锁定钢板可提供足够的力学强度，不需要在股骨远端、胫骨近端和胫骨平台的内外侧联合放置钢板。
四、髓内钉固定
20世纪50年代中期以来，骨折的髓内钉固定技术得到了广泛的认可。在北美地区的大多数创伤中心，闭合交锁髓内钉固定是治疗股骨干骨折的首选方法，尤其是对多发性创伤患者。由于对髓内血液循环的破坏、发生脂肪栓塞的可能性以及缺乏对髓内钉固定生物力学原理的了解而造成手术操作不当引起并发症等问题的担心，这种治疗方式出现以来就存在争议。通过科学研究，这些问题已逐一得到了解答，髓内钉固定技术已成为多种骨折的标准治疗选择。
在下列情况下使用髓内钉可获得满意的骨折固定。
1.髓腔最狭窄段的非粉碎性骨折可考虑用非交锁钉，它不仅能消除侧向力或剪力，也能很好地控制旋转力。如果一侧骨折段的髓腔较另一侧骨折段宽得多，通常难以控制旋转力，在这种情况下需要用交锁技术。
一般来说，交锁螺钉应放在离骨折线至少2cm以上的位置，以便为术后主动的功能活动提供足够的稳定性。对于轴向不稳定骨折，最好用静力性或双重交锁髓内钉来治疗。
2.在选择钉的类型和决定扩髓的程度时，必须考虑骨的弧度，从生物力学上讲，非交锁髓内钉是依靠钉和骨之间的弧度不匹配而获得稳定的，从而形成纵向挤压。如果弧度不匹配的程度较大，则需要更多地扩髓。
对于所有的钉来说，入口都是关键必须选在插入时用力最小的部位。
对于股骨，选用直钉时应选择梨状窝内与髓腔在同一条线上的位置而选用近端外侧弯曲的髓内钉时，其位置选择应在股骨大转子内侧。
对于胫骨和脑骨，人口与髓腔线间的偏距会对相应的后侧和内侧皮质产生巨大的作用力。在胫骨，钉从腓骨头平面进入时用力最小。
3.髓腔有足够的直径和连续性是应用髓内钉技术的前提，应避免过度扩髓，因为这样会使骨质明显减弱且增加热坏死的风险。建议扩髓至骨皮质发出声”，也就是“扩髓恰到好处”。不能插入直径大于髓腔的钉。通常会选用直径比所用最粗的扩髓钻小0.5~1.0mm的髓内钉。
4.带锁髓内钉技术允许髓内钉固定关节周围2~4cm范围的骨折，这项技术要求使用锁钉或阻挡钉（“poller”螺钉）（图53-32）。应用更新型的带有斜行导向远端锁定螺钉和能够锁入钉内形成固定角结构螺钉的髓内钉，能够增加干端骨折固定的稳定性。
现在还未设计出完美的内钉。由于骨的形状轮廓各异，因而不可能设计出这样的一种钉，但髓内钉的设计还在不断地改进。对于每一块骨、每一类骨折或同一骨的不同部位的骨折，均可设计专门的髓内钉。髓内钉应当满足下列要求：
1.要有足够的强度并提供足够的稳定性以保持骨折的对线和对位，包括防止旋转。必要时它应包括横行交锁螺钉。
2.它的结构应能使骨折面受到接触压力，这是骨愈合所需要的生理性刺激。
3.它应放置在容易取出的位置，要提供连接结构以协助取出。
在选择这种方法前，外科医师应当认识到，髓内钉与任何其他内固定一样会发生并发症。它不是一种可临时随意采用的手术方法。我们建议考虑下列情况：
1.要求有适当的手术前计划，以确保在髓内钉的作用范围内妥善地稳定骨折。
2.患者应能耐受大的手术。由于手术脂肪栓子的增加，可能引起肺部损伤，对于肺部有严重创伤的患者，应当予以特殊考虑。
3.手术前必须获得并确认有合适长度和直径的髓内钉。
4.成功的髓内钉手术必须具有合适的器械训练有素的助手及最佳的医院条件。
5.金属钉并非骨愈合的替代物，如果在恢复期发生过度的应变，可发生弯曲或折断。
6.应当尽可能使用闭合穿针方法。据报道，应用这种方法的骨折的愈合率较高且较少发生感染。但外科医师必须熟悉切开和闭合两种手术方法。随着对闭合方法的经验增多，需要切开复位的骨折将越来越少。限制性切开复位较低质量的闭合复位更受青睐。这种情况常见于高能量的股骨转子下骨折，采取闭合复位牵引力不足以完全纠正屈曲和外展。
一
髓内钉的类型
与钢板一样，髓内钉也可按解剖部位和功能进行命名。中心髓内钉（centromedullarynail）沿髓腔进入骨内，它们通过纵向多点抵触（interference）与骨接触，依靠恢复骨段间的接触和稳定性来避免骨折的轴向和旋转畸形。中心髓内钉包括经典的克氏（Kintscher）三叶钉和Sampson钉。
课头钉（condylocephalic nail）在干端的踝部进入骨内，通常进入对侧的骨-干区。经常打人一组踝头钉以增加旋转稳定性。踝头钉包括Ender针和Hackenthall针（pin）。头髓钉（cephalomedullary nail）有一个中央髓腔段但也能向上进入股骨头内进行固定。克氏Y形钉和Zickel粗隆下钉都属于这类髓内钉。
交锁技术（interlocking technique）进一步改进了这些经典髓内钉，增加了交锁型中央髓内钉和交锁型头髓钉。增加交锁螺钉对抗骨折的轴向、旋转形变，延长了髓内钉的工作长度。Modney设计了第一枚交锁髓内钉。Kintscher也设计了一种交锁钉[锁销钉（detensor nail）]，由Klemm和Schellman加以改良，后来由Kempf等又进行了改进。这些先驱者们开发的技术和置入物形成了目前正在使用的几个髓内钉设计和技术的基础。
交锁头髓钉是为治疗复杂骨折设计的，此类骨折的骨折线扩展到股骨近端，有轴向或旋转不稳定，如复杂的粗隆下骨折、病理性骨折以及同侧的髓部和股骨干骨折。这些髓内钉可通过螺栓、钉和专用拉力螺钉进行交锁固定,典型的如Russell-Taylor重建钉WilliamsY形钉和Uniflex钉。
目前，股骨髓内钉的设计主要表现在入钉点的不同，为股骨骨折设计的髓内钉置入的区域不同。顺行髓内钉可以通过梨状窝或大粗隆尖入钉，逆行髓内钉通过股骨课之间入钉。
交锁固定（interlocking fixation）可分为动力交锁、静力交锁和双重交锁。
动力固定（dynamicfixation）控制弯曲和旋转畸形，但允许骨进行按近完全的轴向负荷传递。动力固定适用于轴向稳定的骨折和某些骨不愈合。
静力固定（static fixation）控制旋转、弯曲和轴向负荷，能使置入物更多地承受负荷，但可能缩短疲劳寿命静力固定在胫骨、股骨的非峡部粉碎性骨折中尤其有用。
双重交锁（double-locked）固定可控制弯曲力、旋转力和一些轴向畸形，因为螺钉可在髓内钉内轴向移动，可出现一些短缩。这种类型的固定用于眩骨骨折，偶尔也用在骨延迟愈合或不愈合。
交锁髓内钉的动力化（dynamization）最初被用来避免对骨折愈合的损害，这是因为从理论上讲静力交锁会使骨折修复中止。这种技术通过从最长的骨折段上除去交锁螺钉而使静态模式转为动态模式。
动力化减少了髓内钉承受的负荷，但增加了髓内钉的疲劳，同时也增加了骨折处的压力。如果在动力化之前没有足够的皮质予以稳定或骨再生，就会出现短缩。目前静力锁定动力化很少使用。髓内钉的具体手术方法将在相应的章节中讨论。
二
扩髓和不扩髓髓内钉
应用髓内钉治疗多发损伤患者的长骨骨折时是否扩髓一直存在争议。支持不扩髓髓内钉的研究强调了扩髓带来不利的生理影响，例如，髓内脂肪造成肺栓塞，并且实验证据表明，扩髓对肺功能有不利影响。
然而，这对大多数患者来说没有临床意义，一些学者认为，肺部并发症的发生与相关胸部损伤的严重程度的关系比与扩髓的关系更为密切。而支持扩髓髓内钉的研究则通常报道，采用扩髓和不扩髓髓内钉的患者之间的肺部并发症没有统计学差异。因为有很多因素与成人呼吸窘迫综合征（ARDS）的发生有关，所以与可能因扩髓造成损害的患者很难区分。
另一个争论是长骨骨折行扩髓髓内钉固定是否增加感染率。现有的临床资料显示，扩髓与不扩髓股骨髓内钉之间的感染率没有差别。我们行髓内钉手术的经验也证实了这一点：在125例开放性股骨骨折患者中，95例行扩髓髓内钉固定，30例行不扩髓髓内钉固定，总感染率为4%，扩髓髓内钉的感染率为3.2%，不扩髓髓内钉的感染率为6.4%在50例以不扩髓髓内钉治疗的开放性胫骨骨折中感染发生4例（8%），4例全部为亚型损伤。
五、外固定
外固定在创伤治疗中很有用，无论是损伤控制，还是终极治疗。尽管外固定相比内固定需要更多的临床和影像学监管，但其应用和治疗的一般原则相对简单，且其灵活性允许其用于很多类型的骨折但外固定并非对所有类型的骨折都是合适的，尤其是当存在其他更合适的固定方式时，如螺钉、接骨板或髓内钉。
一、外固定的优点
外固定可为那些因这样或那样的原因而不适合应用其他固定形式的骨骼提供坚强的固定。这种情况在严重的I型和亚型开放性骨折中最常见，此时如果采用石膏管型或牵引方法，则无法对软组织你口进行处理，而且若显露和分离进行内固定物置入则会使较大的区域失去活力并受到污染，可明显增加感染或丧失肢体的风险。
1.按骨折的形态通过外固定可以对骨折断端进行加压、中和或固定性撑开。非粉碎性横行骨折最适合加压；在粉碎性骨折中，通过近侧和远侧主要骨折段上的钢针能维持肢体长度（中和模式）在成对骨中，一侧骨有骨折并伴有缺损时可用固定性撑开法，例如：尺、挠骨或小腿延长术。
2.外固定可直接对肢体和伤口的情况进行监管，包括伤口的愈合、神经血管情况、皮瓣存活情况及肌间室的张力。能够在不干扰骨折对线和固定的情况下进行相关的治疗，如更换敷料、皮肤移植骨移植和伤口灌洗。坚强的外固定允许同时对骨及软组织进行积极的治疗。
3.允许立即进行远、近侧关节的活动，这样有助于减轻水肿并使关节面获得营养，推迟关节囊纤维化、关节僵硬、肌肉萎缩和骨质疏松的发生。
4.可在不压迫后侧软组织的情况下抬高肢体钢针和支架可用绳悬挂在床的头顶架上，这样有助于水肿的消退和消除对后侧软组织的压迫，
5.允许患者早期活动。在坚强的固定下，肢体能活动和换位，而不用担心会使骨折移位。在稳定的非粉碎性骨折，常能够早期下床，这是采用牵引或石膏治疗时所做不到的。应用外固定还能允许移动某些骨盆骨折患者。
6.需要时可在局部麻醉下进行外固定。如患者的一般医疗情况对腰椎麻醉或全身麻醉有禁忌，那么可在局部麻醉下穿入固定针，虽然这并不是最好的方式。
7.可对感染性骨折、新鲜骨折或骨不愈合进行坚强的固定。对于感染性骨折或感染性骨不愈合骨折端的坚强固定是控制和消除感染的关键因素应用石膏管型或牵引方法极少能做到这一点，而置人内固定装置常是失策的做法。现代的外固定器在这些情况下能提供其他方法所不能提供的强度。
8.当感染的、失败的关节成形术不能再做关节重建和打算做关节融合时，外固定可提供坚强的固定。
二、外固定的缺点
1.需要有细致的穿针技术以及皮肤和针道的护理，以防止针道感染。
2.对于没有基本操作训练的外科医师来说在安装针和固定架时会遇到困难。
3.外固定架笨重，患者可能会因美观的原因而拒绝使用。
4.可能经针道发生骨折。
5.外固定架拆除后可发生再骨折，除非对肢体加以足够保护直至该骨已重新适应应力作用时为止。
6.价格昂贵。
7.依从性差的患者可能会妨碍器械的调整。
8.如骨折需要用固定器对邻近关节加以制动可能发生关节僵硬。这种情况最易发生在包括骨的近端或远端在内的骨折，由于主要骨折碎块不能给钢针提供足够的抓持而需在关节上方用一组钢针和支架进行固定。
9.外固定器组件可能干扰MRI检查。电流感应的产生和可能的外固定器发热是引起关注的两个问题。但是，目前对于这两种现象还没有确切的临床数据，而且对于携带外固定器的患者还缺乏使用MRI的临床“安全”行业标准。其他考虑包括可能对MRI机器的损伤，以及外固定器组件干扰引起的MRI扫描失败。
三、并发症
外固定的广泛应用已带来了一系列特有的并发症。然而，像其他技术一样，遵守基本的原则和运用正确的技术可使并发症减少到最低限度。
1.针道感染：如果没有正确的穿针技术和细致的针道护理，针道感染可能是最常见的并发症，约发生于30%的患者。针道感染的严重程度也各不相同，轻度炎症仅需局部伤口处理即可治愈，浅表感染需要应用抗生素和局部伤口处理，偶尔需要拔除钢针，而骨髓炎则需要行死骨切除术。
一项关于针道护理的研究综述发现了一个随机对照研究该研究表明，未行针道清洁而发生的感染率低于采用盐水或乙醇（酒精）清洁的感染率；另一项研究发现，每天和每周行针道护理的感染率相同。因为穿针部位激惹会引起炎症反应而导致感染，故在预防感染方面，使穿针部位的皮肤活动最小化可能比使用特殊清洁物品或程序更为重要
2.神经血管损伤：外科医师必须熟悉肢体的断面解剖及穿针的相对安全区和危险区（图53-35）。目前已有数本非常好的断面解剖学手册，在术前学习这些手册应作为外固定术前计划的一部分。上臂远侧半和前臂近侧半的挠神经，恰在腕近侧的烧神经背侧感觉支，小腿近侧3/4与远侧1/4交界处的胫前动脉和腓深神经，这些都是易被损伤的结构。血管穿破、血栓形成、晚期腐蚀、动静脉痿和动脉瘤形成也都曾出现过。
3.肌肉或肌腿损伤：钢针穿过肌睫或肌腹时会使肌肉正常的滑动受到限制，并可导致肌腿撕裂或肌肉纤维化。胫骨骨折时如果应用多枚横行钢针，常发生踝关节僵硬。通过肌腿和肌肉穿针固定时肢体必须摆在合适的位置以避免挛缩。
4.延迟愈合：坚强的钢针和支架能使骨折处失负荷（unload），如果固定物在骨折处保留数周或数月，就会如坚强加压钢板一样导致皮质骨松质骨化和减弱。文献已报道，长期使用坚强固定器时骨痴完全由骨内膜产生，骨折延迟愈合率达20%~30%（有时高达80%）。
5.筋膜间室综合征：钢针穿过肌间室时，在紧张的肌间室内可使室内压增加数毫米汞柱，造成典型的间室综合征。
6.再骨折：坚强外固定下的愈合大都是骨内膜性的，只有极少量的周围骨痴形成。坚强外固定所造成的骨皮质去应力（destressing）会导致皮质骨骨松质化，这样在取出固定器后，除非用拐杖辅助石膏或其他支持物妥善地保护肢体，否则可发生再骨折。
7.限制了将来的其他选择：如针道发生了感染，其他一些方法，如切开复位等，就变得困难甚至无法施行了。
四、适应证
外固定的适应证是比较具体和少见的，但没有绝对的适应证。每个病例都需要区别对待。对于那些能够应用其他经时间考验的常规方法的患者，如石膏固定或切开复位内固定，没有理由常规应用外固定。适应证可分为三类：1.公认的；2.可能的；3.尚待商榷的。
1.公认的适应证
（1）严重的亚型和亚型开放性骨折。
（2）合并严重烧伤的骨折。
（3）随后需要做交叉小腿皮瓣、吻合血管游离组织移植或其他重建手术的骨折。
（4）一些需要骨折断端牵开的骨折（如有明显骨缺损的骨折，或同一肢体的成对骨的骨折，因为保持双骨等长是很重要的）。
（5）肢体延长。
（6）关节融合。
（7）感染性骨折或骨不愈合。
（8）畸形愈合的矫形。
2.可能的适应证
（1）一些骨盆骨折和脱位。
（2）感染的开放性骨盆不愈合。
（3）重建性骨盆截骨术（即膀胱外翻）。
（4）根治性肿切除并用自体或同种异体骨植骨后的固定。
（5）儿童的股骨截骨术（可免除术后取出钢板螺钉这类内固定的需要）。
（6）需同时行血管、神经修复或重建的骨折。
（7）肢体再植。
3.多发性闭合性骨折的固定： 当多发伤患者的骨折可以单用牵引、石膏或切开复位内固定处理但在组合使用难以实现稳定时，外固定架技术是个不错的替代方法。它是一个可实现快速复位固定，并能跨关节固定关节周围骨折的技术（图5336），被称为“损伤控制骨科”（damage controlorthopaedics）。
4.严重的粉碎性骨折： 外固定架可以作为非坚强内固定的补充治疗，例如，在粉碎性骨折中，当大骨块已使用克氏针、螺钉进行固定但固定尚不够坚固时，可以使用（图53-37）。
5.韧带整复术（ligamentotaxis）这一术语常见于欧洲文献中，是指用外固定器对关节周围的关节囊和韧带结构进行牵引来治疗某些关节内骨折（见图53-37）。此方法非常适用于烧骨远端的粉碎性关节内骨折，该骨折通常用石膏和钢针进行固定。
6.头部损伤患者的骨折固定：对于因头部严重损伤而发生颅内压增高、癫发作或持续性痉挛，无法采用牵引、石膏或其他固定方法固定的患者，可用坚强的外固定做临时性骨折固定。对这类患者，除非应用坚强固定，否则癫发作、频繁严重的肌肉痉挛会造成复合性骨折。一旦头部损伤得到改善，便可拆除外固定器，换用其他形式的骨折治疗方法。
7.对因诊断性检查、治疗或其他外科处置而需要频繁运送的患者进行骨折固定，用外固定可以在不干扰骨折复位的情况下运送患者，而用牵引则不允许运送患者。
8.漂浮膝骨折的固定：对于不适合切开复位内固定的同侧股骨和胫骨骨折，采用外固定可允许早期膝关节功能锻炼。
9.对胫骨上段或股骨下段的骨折，当难以判断膝关节韧带的完整性时，采用外固定后可以进行膝关节韧带稳定度的评估，应用外固定器稳定邻近的骨折：检查受累膝关节有无韧带断裂。当需要修复或了建合并骨折的膝关节韧带时，外固定器可用来固定骨折和修复的韧带。对这类病例，膝关节的坚强固定可能不需超过3~4周，此后即可换用较链式固定装置开始活动关节。当关节制动的总时间达6~8周时，常会导致一定程度的关节强直。
10.很少用的适应证：对于闭合骨折，如果传统方法已经证实很成功，此时采用外固定应受到质疑。尽管针道感染、延迟愈合和再骨折这些潜在的问题可以通过严格遵循基本的外架使用原则来减少，但实际上还是会发生。外固定技术对于长骨骨折的治疗很有价值，故对于无法通过传统技术实现复位和固定的患者应予以保留。
不管选用何种固定器，都要有基本的外固定操作技术。如果要获得外固定的最大收益，最大程度的减少严重并发症的发生，必须注重细节。以下是一些一期处理首先考虑选择外固定的情形：严重开放性骨折的灌洗、清创和复位；感染或不愈合骨折的引流、清创和死骨切除；感染失败关节成形术假体和骨水泥的去除。对于这些以及其他情形的一期处理，在使用外固定之前必须要有适当的监管考量。
五、外固定器的设计和应用
外固定器是由钢钉或钢针等骨锚定系统、连接杆和纵向支撑杆组成的。Behrens将外固定器分为两种：针式和环式。
针式固定器又进一步分为单针独立起作用的简单固定器和可对钢针组进行立体控制的钳夹固定器。钢针的钳夹常通过“万向”连接与支撑杆固定，可在安装后进行调节。针式固定器有四种基本构型。带一个支撑杆和一个平面上的半针单侧支架构成单侧单平面构型。另加第2个支撑杆和第2个平面上的半针即形成单侧双平面构型。横穿的钢针在其两端均与支撑杆相连接则构成双侧单平面构型再增加第2个平面的半针横穿针即形成双侧双平面构型。
环式固定器由整环或半环与棒或连接器相连组成。用直径为1.5~2mm的半针或高张力钢针将环与骨锚定固定。除能固定新鲜骨折外还可制作精心设计的较链式框架来治疗骨不愈合和畸形愈合。
为了防止针的松动、针道感染和穿钉时可能伤及血管神经等问题，专门设计了无针外固定器，它是通过直接固定在皮质上的钳夹而不是通过穿过髓腔的钢针进行连接。
在动物和人类尸体上进行的研究显示，无针外固定器有足够的强度，可用作骨折临时固定，此装置并被认为是一种理想的急救固定工具，因为它的操作简单易学，能很快安装完毕（在他们的研究中平均只需20min），而且不妨碍其他操作治疗（如反复清创、软组织覆盖和骨折的内外固定等）。
尽管此装置在美国已不作为商业应用但在2015年，一篇中国报道称，96名使用该技术的患者经过平均2年的随访均表现出了良好的预后已开发的混合外固定技术把针式和环式结合起来。这些装置最常用于伴有软组织损伤骨折线扩展至骨干及有微小的关节内粉碎性骨折的胫骨近端或远端骨折。
一些学者报道，应用混合外固定治疗胫骨近端骨折收到了良好的效果。但他们都强调，无论是切开复位还是经皮复位，都必须准确复位关节面。
据报道，联合应用内、外固定可有效治疗严重粉碎性骨折：解剖上稳定、软组织切开较少和无大型置入物。采用闭合复位、关节内骨片间螺钉固定和单侧半针外固定，同样也获得了良好的效果。
应用有限内固定结合外固定治疗复杂的胫骨平台骨折、胫骨远端骨折（Pilon骨折）、开放性胫骨干骨折均有满意的临床报道。一项比较单独应用外固定治疗与联合应用外固定和拉力螺钉治疗胫骨干开放性骨折的研究发现，两者在完全负重时间、愈合时间或发生延迟愈合、骨髓炎、畸形愈合、感染和针松动的频率等方面均无统计学差异。
在再骨折和需做植骨以获得愈合这两方面，拉力螺钉固定组的发生率高出2倍以上。我们在用螺钉固定关节内骨折片的同时结合外固定获得了良好的结果，但没有将此技术用在骨干骨折上，因为这些骨折通常能通过标准的内固定或外固定方法获得足够的稳定。
采用外固定治疗可以出现各种类型的骨折愈合方式，从一期愈合到裂隙愈合及梭状二期骨痴愈合。虽然通过固定可以使愈合的初始阶段得到改善，但在愈合的晚期，包括代表二期骨愈合的骨痴生长在内，则可通过降低支架的稳定程度来促进愈合。轴向微动或动力化可能特别有益。
大多数学者推荐在伤口愈合后早期至少应部分负重。必须以增加骨折稳定性来作为衡量负重的标准。在节段性缺损或粉碎性骨折中，应尽量减少负重，使其不超过针骨界面的临界压力，否则会引起骨吸收和松动。在骨折愈合后期，除轴向动力作用外，一些学者还建议逐渐调整或“削弱”支架，以便继续刺激骨折愈合。
1.半针固定器的一般操作方法，务必小心处理皮肤和其他软组织。应当沿安全区纵行短切口锐性切开皮肤。如果不利用胫骨皮下缘，要轻柔地钟性剥离到达骨质，在钻孔、攻丝（如需要时）或穿针的过程中需要用套管加以保护。
每一步骤都需要用新的钻头。最好用手摇钻或低速电钻间歇钻孔，将钢针经套管插人。热坏死可能是导致针松动和感染的初始因素。预钻（predrilling）能使骨温度减低50%左右。应每日用毛巾和肥皂水清洗钢针处通常用淋洗，再用纱布稍加压覆盖，以减少针与皮之间的活动。
2.环形钢针固定器的一般操作方法，一般而言，直径为1.5~1.8mm的钢针不需切口或套管而穿入直径>2mm钢针时需要切口和套管。使用Olive钢针仅需在皮肤上做一个小切口。若钢针有特殊的可自动钻孔的尖端，则不需预先钻孔。
同样，钻孔时应该用低速间歇电钻（或更倾向振动钻）或手摇钻。在给定的横断面水平当确定了穿刺针的安全角度后，将钢针经皮、肌肉穿刺至骨。然后用低速电钻将钢针钻过两侧皮质骨，当针钻透远侧皮质后，再用锤子捶击使其穿过对侧软组织。应注意准确地穿过软组织，使皮肤与针之间没有产生压力或张力。钢针固定在外架上时不能使其弯折以触及支架，有时需要用小的衬垫。
一般来说，大的骨折片需要在两个水平固定，每一水平需要用2根针。小骨片可用1个环和1根下垂针固定，或者用1根与主环有数厘米偏距的钢针来固定。在解剖允许的限度内增加每个水平的针之间的角度，可使稳定性加强。
3.Iizarov外固定器Iizarov通过应用革新的带张力钢针的可调节式环形外固定器发展了这项技术，用于治疗骨科的各种问题，包括骨折、骨不愈合和畸形。近年来，在外固定器的设计和应用上又有了很多改进，最重要的转变是应用半针支架和保留外固定器直至不稳定性骨折完全愈合。
在获得初期坚强固定以维持骨折对线、减少开放性骨折的感染风险和获得轴向微动以刺激骨折愈合这两者之间需要权衡取舍。虽然lizarov外固定器的轴向刚度仅为单侧固定器的25%，但在对抗弯曲和剪力方面与针式固定器相仿。钢针的直径和张力是影响框架稳定性的最重要因素。
其他影响框架刚度的因素包括：环的大小、数量和位置、横穿针的分散度、应用Olive钢针、骨折或不愈合处的撑开或加压负荷。对每个患者来说，内在的生物力学因素都是特有的，包括体重、皮质的连续性和软组织的完整性。lizarov外固定器能在保持高能量骨折稳定性的同时，减少对软组织的手术损伤，保留关键的血液供应（见图53-38）。
允许并鼓励早期肢体活动包括负重。应用lizarov技术常可免去广泛的软组织操作和骨移植的需要。张力性钢针固定器在治疗慢性骨不愈合和畸形愈合中特别有用，不论是否有感染。在多数复杂情况下，成角、移位、旋转和长度畸形都能被纠正并能使骨愈合。lizarov装置的另外一个应用是可对膝关节、踝关节和后足关节进行补救性关节融合。
lizarov外固定架的针与环之间概念的最新改变是其立体框架结构。应用计算机辅助，可明确骨折的部位，通过计算（应用电脑程序），可在不返回手术室的情况下纠正略形、复位骨折。
本文来源：骨肌生物力学研究
责任编辑： 小叶
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