秦泗河　劉振東

20世紀(jì)骨科學(xué)進(jìn)展——六個(gè)里程碑分析

秦泗河劉振東

20世紀(jì)骨科在創(chuàng)傷修復(fù)、肢體畸形矯正與功能重建等方面取得了空前的發(fā)展，特別是顯微外科、脊柱矯形與內(nèi)固定技術(shù)、關(guān)節(jié)鏡技術(shù)、人工關(guān)節(jié)、骨折內(nèi)固定技術(shù)以及Ilizarov技術(shù)的發(fā)展成就了新學(xué)科，使醫(yī)學(xué)理論、臨床醫(yī)療發(fā)生突破性變化，故被認(rèn)為是20世紀(jì)骨科學(xué)發(fā)展的里程碑。這些發(fā)展促進(jìn)了骨科學(xué)從整體分化出多個(gè)亞學(xué)科，又從多個(gè)亞學(xué)科回歸到個(gè)體化肢體重建的新層次的整合，從主要關(guān)注骨與關(guān)節(jié)的損傷到關(guān)注整個(gè)肢體的運(yùn)動(dòng)健康。當(dāng)我們得益于前人所創(chuàng)造的技術(shù)成果時(shí)，更應(yīng)記住他們，激發(fā)我們自己的創(chuàng)造熱情。本文將對(duì)20世紀(jì)骨科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要回顧。

一、顯微外科

顯微外科一詞最早啟用于1892年，意指顯微手術(shù)。1897年Murphy做了首次血管吻合。Carrel于1902年發(fā)明了三定點(diǎn)血管吻合法，1908年在動(dòng)物上進(jìn)行了斷肢再植實(shí)驗(yàn)，1912年因血管縫合技術(shù)及發(fā)明器官移植而獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。

1960年，美國(guó)醫(yī)生Jacobson采用顯微鏡技術(shù)進(jìn)行吻合直徑＜2.0 mm的微血管，并采用了微血管外科的提法，開(kāi)啟了真正意義上的顯微外科［1］。1962年陳中偉教授治療的世界首例斷手再植獲得成功。1963年Kleinertand Kasdan報(bào)道了1例拇指不全離斷傷再植成功。1972年上海華山醫(yī)院完成世界首例游離皮瓣移植［2］。臨床上突破性地成功打開(kāi)了顯微外科發(fā)展的閘門(mén)。顯微外科的發(fā)展促進(jìn)了顯微解剖學(xué)的建立、顯微手術(shù)鏡的制造，其出現(xiàn)解決了許多傳統(tǒng)外科方法不能解決的問(wèn)題。

二、脊柱矯形與內(nèi)固定技術(shù)

脊柱外科的起步得益于18世紀(jì)中葉后逐步完善起來(lái)的麻醉技術(shù)和外科無(wú)菌技術(shù)。20世紀(jì)40年代，脊柱外科只能采用鋼絲或螺釘進(jìn)行簡(jiǎn)單的固定。20世紀(jì)50年代Harrington醫(yī)生用棒和鉤完成脊柱后路矯形固定，被稱為脊柱內(nèi)固定及脊柱矯形的先驅(qū)。1963年Roy?Camille首次成功將椎弓根螺釘應(yīng)用于臨床［3］。到了80年代，Cotrel等發(fā)明的C?D釘棒系統(tǒng)是脊柱外科的里程碑性的事件，奠定了如今的椎弓根內(nèi)固定的基礎(chǔ)。脊柱內(nèi)固定器包括前路的鋼板螺釘系統(tǒng)及椎體間融合器等。CT技術(shù)（1972年）、MRI（1981年）對(duì)脊柱外科的發(fā)展起到了巨大的推進(jìn)作用。脊柱內(nèi)固定的理論基礎(chǔ)是提供穩(wěn)定和促進(jìn)融合?，F(xiàn)代脊柱矯形與內(nèi)固定技術(shù)，幾乎能夠矯正所有復(fù)雜的脊柱畸形，做到穩(wěn)定、可靠的骨性融合，然而也因此出現(xiàn)了脊柱矯形與內(nèi)固定術(shù)擴(kuò)大化的現(xiàn)象。

三、關(guān)節(jié)鏡技術(shù)

關(guān)節(jié)鏡最早起源于日本。1919年?yáng)|京大學(xué)Takagi教授首次使用膀胱鏡探查了1具尸體的膝關(guān)節(jié)，1920年研制出第1套關(guān)節(jié)鏡器械，1931年研制出直徑3.5 mm的關(guān)節(jié)鏡，成為現(xiàn)代光學(xué)關(guān)節(jié)鏡設(shè)備的雛形。

1957年，現(xiàn)代關(guān)節(jié)鏡之父Watanabe教授追隨其師Takagi教授的研究工作，研制出的21#關(guān)節(jié)鏡被視為能真正成功檢查及治療關(guān)節(jié)病變的內(nèi)鏡系統(tǒng)。

關(guān)節(jié)鏡的外科體系是20世紀(jì)70年代在歐美國(guó)家得以形成，以Jackson和O’Conner為代表的醫(yī)生在日本進(jìn)修后進(jìn)行了總結(jié)創(chuàng)新，使歐美在理論、技術(shù)及設(shè)備等方面超越了日本［4］。微創(chuàng)化、有限化、再生修復(fù)與重建是關(guān)節(jié)鏡外科的理論基礎(chǔ)。關(guān)節(jié)鏡的應(yīng)用已經(jīng)從膝關(guān)節(jié)推廣到髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)等部位，并從關(guān)節(jié)內(nèi)發(fā)展到關(guān)節(jié)外?，F(xiàn)代光源技術(shù)及等離子射頻技術(shù)等為關(guān)節(jié)鏡技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，將來(lái)會(huì)有更多的關(guān)節(jié)內(nèi)外疾病在關(guān)節(jié)鏡下得到治療，達(dá)到微創(chuàng)治療與更好療效的目的。

四、人工關(guān)節(jié)

人工關(guān)節(jié)置換最初采用非骨水泥型。1938年，Wiles用不銹鋼作髖臼與股骨頭。爾后Moor開(kāi)展了人工股骨頭置換術(shù)。1940年Wder兄弟用合成樹(shù)脂制造人工關(guān)節(jié)。1951年開(kāi)始人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。1952年Habowsh用固定牙的丙烯酸脂固定人工髖關(guān)節(jié)，由此合成樹(shù)脂開(kāi)始用于人工關(guān)節(jié)的結(jié)合。1958年Charnhey提出低摩擦概念，用聚四氟乙烯髖臼和金屬股骨頭制成低摩擦的人工關(guān)節(jié)。1962年Charnley把高密度聚乙烯髖臼和直徑為22 mm的股骨頭組成全髖人工關(guān)節(jié)，并用骨水泥固定，獲得較滿意的效果，他也被譽(yù)為“人工關(guān)節(jié)之父”［5］。自此，人工關(guān)節(jié)置換術(shù)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的新階段。到20世紀(jì)80年代，通過(guò)研究假體表面孔隙與骨長(zhǎng)入的關(guān)系，非骨水泥生物型全髖關(guān)節(jié)置換技術(shù)逐步成熟，目前的全髖關(guān)節(jié)置換已經(jīng)以生物型全髖為主［5，6］。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著醫(yī)用生物材料改進(jìn)、外科手術(shù)技術(shù)進(jìn)步、醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的介入，人工關(guān)節(jié)置換術(shù)正在走向精確化、微創(chuàng)化，手術(shù)成功率得到極大的提升，假體的遠(yuǎn)期生存率也在不斷改善，人工關(guān)節(jié)置換術(shù)成為骨科關(guān)節(jié)疾病治療領(lǐng)域的一個(gè)常規(guī)治療手段。人工關(guān)節(jié)使骨關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能障礙的重建由既往依靠藥物、自然的有限修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了程序化的手術(shù)替代重建。

五、骨折內(nèi)固定技術(shù)

骨折內(nèi)固定主要包括髓內(nèi)釘技術(shù)和鋼板固定技術(shù)。真正意義的金屬髓內(nèi)釘由Smith?Petersen于1931年報(bào)道。德國(guó)人Küntscher在二戰(zhàn)期間發(fā)明了“V”形髓內(nèi)釘和不銹鋼三葉草髓內(nèi)釘，對(duì)髓內(nèi)釘?shù)陌l(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。50年代出現(xiàn)了擴(kuò)髓和不擴(kuò)髓行帶鎖髓內(nèi)釘技術(shù)。髓內(nèi)釘?shù)脑O(shè)計(jì)目前已經(jīng)有多種改進(jìn)，包括：倒打髓內(nèi)釘、多向鎖定釘、股骨近端髓內(nèi)釘?shù)?。髓?nèi)釘?shù)倪m應(yīng)證幾乎擴(kuò)展到股骨全長(zhǎng)及大部分脛骨骨折，微創(chuàng)的閉合復(fù)位穿針技術(shù)更提高了骨折的治療效果。其良好的治療效果被譽(yù)為是治療下肢長(zhǎng)骨骨折的金標(biāo)準(zhǔn)。

骨折最早的鋼板固定始于1895年，由Lane設(shè)計(jì)。1929年Lambotte設(shè)計(jì)了兩邊橢圓縮窄的船型鋼板。1948年Egger設(shè)計(jì)了帶單側(cè)滑槽螺孔的鋼板?；垆摪宓膯?wèn)世帶來(lái)了最早的鋼板設(shè)計(jì)理念，即骨折斷端間應(yīng)該形成有效靠近接觸。1949年Danis提出了骨折加壓固定的概念，并設(shè)計(jì)了一款加壓鋼板。帶橢圓形動(dòng)力加壓孔的鋼板由Bagby和Janes于1958年設(shè)計(jì)提出，成為現(xiàn)今動(dòng)力加壓鋼板的原型基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代以后，應(yīng)力遮擋效應(yīng)問(wèn)題的深入討論使骨折彈性固定原則逐步得到公認(rèn)，并把鋼板設(shè)計(jì)引入如下幾個(gè)方向：①采用相對(duì)輕便、彈性模量較低而生物相容性更好的金屬材料，目前主要是鈦合金；②減少鋼板與骨骼的接觸；③降低鋼板的厚度和改變鋼板的幾何形狀設(shè)計(jì)。鋼板設(shè)計(jì)的改進(jìn)使長(zhǎng)骨骨折愈合率提高，在90%以上［7］，鎖定鋼板在治療復(fù)雜粉碎骨折方面取得了良好的效果。

骨折內(nèi)固定的發(fā)展無(wú)疑是骨科發(fā)展的里程碑之一，但也是20世紀(jì)骨科學(xué)臨床爭(zhēng)議最多的領(lǐng)域，在這一領(lǐng)域，商業(yè)利益在某種程度上可以左右臨床決策［8］，使許多閉合骨折人為的變成開(kāi)放性骨折治療，因內(nèi)固定手術(shù)可能發(fā)生的骨感染、骨不連、骨缺損與拆除鋼板后再骨折等問(wèn)題，沒(méi)有從根本上解決。

六、Ilizarov技術(shù)

Ilizarov技術(shù)由前蘇聯(lián)骨科醫(yī)生Ilizarov創(chuàng)立，他最偉大的貢獻(xiàn)在于揭開(kāi)了組織應(yīng)對(duì)適量的牽拉刺激會(huì)表現(xiàn)出增生和重建的性質(zhì)，即Ilizarov效應(yīng)。由此外固定肢體延長(zhǎng)與重建學(xué)科在世界范圍的大發(fā)展。回顧歷史，1903年意大利Codivilla用脛骨斜行截骨加跟骨牽引延長(zhǎng)小腿，被認(rèn)為是現(xiàn)代骨延長(zhǎng)技術(shù)的先驅(qū)［9］。到20年代中期，肢體延長(zhǎng)手術(shù)在美國(guó)已經(jīng)積累了較多的病例［10］。Abbott等［11］對(duì)肢體延長(zhǎng)手術(shù)做出了杰出的貢獻(xiàn)，他在臨床上已經(jīng)觀察到牽拉具有刺激骨痂形成的作用，并觀察到延遲1周牽拉具有一定的好處，在器械的設(shè)計(jì)上已經(jīng)具有環(huán)式外固定架的初步構(gòu)型。Ilizarov完善了環(huán)式外固定的設(shè)計(jì)，在臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)出了牽拉成組織的張力-應(yīng)力法則。張力應(yīng)力法則不但適用于牽拉成骨，還適用于軟組織的修復(fù)與形態(tài)重建［12］。在隨后的臨床應(yīng)用中完善了斷層解剖學(xué)及成角與旋轉(zhuǎn)中心的畸形矯正原則。Ilizarov技術(shù)以緩慢牽拉為基礎(chǔ)，依靠生命組織的自我修復(fù)能力，使時(shí)間成為臨床治療的第四維空間，已經(jīng)逐漸觸及組織再生的最基本的細(xì)胞法則，在組織修復(fù)、畸形矯正方面創(chuàng)造了無(wú)數(shù)的奇跡［13］。

在本人主導(dǎo)下完成了Ilizarov技術(shù)的中國(guó)轉(zhuǎn)化，融入了達(dá)爾文自然選擇進(jìn)化論、中國(guó)道法自然文化思想，提出了骨科（肢體）自然重建理念［14］。就是因地、因時(shí)、因人選擇符合生命自然規(guī)律的醫(yī)療模式，控制適當(dāng)?shù)膽?yīng)力刺激，應(yīng)用適合個(gè)體的醫(yī)療方法，當(dāng)應(yīng)力推拉符合肢體不同層次的組織生命代謝平衡時(shí)，生命組織就會(huì)順應(yīng)醫(yī)療目標(biāo)的要求，沿著正常形態(tài)的方向再生、修復(fù)、重建。自然重建理念指導(dǎo)下，能用簡(jiǎn)單方法治愈許多疑難骨科雜癥，降低醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，使醫(yī)患容易和諧共處。

回顧20世紀(jì)矯形外科發(fā)展的里程碑事件，我們發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷骨科修復(fù)與矯形外科的發(fā)展主要得益于兩個(gè)方面：

1.現(xiàn)代科技及工程技術(shù)方面的發(fā)展，比如材料制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密加工、現(xiàn)代光源技術(shù)、顯微鏡技術(shù)、各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助成像技術(shù)等。借助現(xiàn)代科技，人類可以進(jìn)行高仿生型解剖型假體及鋼板的設(shè)計(jì)，各種科技手段已使各種腔鏡及通道下的微創(chuàng)手術(shù)成為可能，并取得良好的療效。微創(chuàng)矯形外科將成為21世紀(jì)的重要發(fā)展方向，現(xiàn)代科技的發(fā)展也必將為21世紀(jì)矯形外科的發(fā)展提供強(qiáng)大的推動(dòng)力。

2.矯形外科的發(fā)展得益于生物學(xué)基礎(chǔ)研究及基本理論的發(fā)展，比如顯微解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)的建立，張力應(yīng)力法則、骨折彈性固定原則的確立等。人體再生修復(fù)的生物學(xué)理論研究在20世紀(jì)也取得了重大進(jìn)展，其代表性成果是骨形成蛋白的發(fā)現(xiàn)及牽拉成組織理論的提出。展望21世紀(jì)，組織再生的干細(xì)胞學(xué)理論已經(jīng)從基礎(chǔ)研究過(guò)渡到應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)表明血管內(nèi)皮細(xì)胞最適合做為損傷及力學(xué)脈沖的感受器，將力學(xué)脈沖轉(zhuǎn)化為骨修復(fù)的生物學(xué)脈沖。現(xiàn)有的證據(jù)高度提示骨折愈合過(guò)程并非是一個(gè)漫長(zhǎng)的連續(xù)過(guò)程，而是一個(gè)間斷脈沖式的重復(fù)過(guò)程［15］。干細(xì)胞在組織修復(fù)中的地位基本確立。Wolff定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)將在不久的將來(lái)得以揭示。有關(guān)骨形態(tài)發(fā)生蛋白的研究也高度提示一個(gè)嶄新的概念，即細(xì)胞種植。

在未來(lái)，人類有可能將某種組織形成蛋白種植到肌肉或大網(wǎng)膜上，進(jìn)而誘導(dǎo)干細(xì)胞的定向轉(zhuǎn)化，這或許意味著對(duì)糖尿病和肝衰竭的嶄新治療方式，也意味著燒傷病人將告別植皮手術(shù)。可以展望21世紀(jì)將是生物學(xué)的世紀(jì)，創(chuàng)造人類符合自然生態(tài)環(huán)境的世紀(jì)，設(shè)計(jì)與維護(hù)人體健康的世紀(jì)。

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10.3969/j.issn.1674?8573.2016.02.001

100176北京，國(guó)家康復(fù)輔具研究中心附屬康復(fù)醫(yī)院矯形外科（秦泗河）；解放軍第二三零醫(yī)院骨科（劉振東）

秦泗河，E?mail：qinsihe@163.com

（2015?11?30）