2.1  胫骨骨缺损的治疗现状  骨缺损是指由创伤、肿瘤、感染、骨不连及先天畸形等引起的骨丢失，并导致骨、关节甚至周围软组织发生继发性病理改变，继而出现肢体功能障碍^[2]。根据骨缺损的病因、长度、波及范围等诸多因素，胫骨骨缺损可按照四度十分法进行分型^[2]。不同类型的胫骨骨缺损，可对应不同的治疗方法，如骨缺损范围较小且未合并软组织损伤时，可采用自体或异体骨移植；骨缺损范围较大且合并软组织损伤时，可用带血管的腓骨移植、Ilizarov骨搬移技术及膜诱导技术；若骨缺损合并感染，则Ilizarov技术可做为首选的治疗方式，因为Ilizarov外固定架可为胫骨提供坚强固定，从而能最大限度的切除感染骨段，彻底治愈感染，而又不影响患者的功能锻炼。

2.2  骨搬移技术的应用现状

2.2.1  骨搬移技术的原理  Ilizarov技术是指由前苏联骨科医生Gavrril A Ilizarov发明的环形外固定架及发现的牵拉成骨现象^[3]，又称之为牵拉组织再生技术。其原理为根据张力-应力法则，给予活体组织持续、稳定、缓慢的牵拉应力刺激，激活机体再生信号系统，促进骨、血管及软组织的再生^[4-6]。目前该技术的大体操作为：将Ilizarov环形外固定架与胫腓骨坚强固定后，在胫骨骨缺损的远端或近端应用微创截骨器低能量截骨，形成滑移骨段；经过7-12 d的潜伏期后，开始按照1 mm/d的调节速率牵拉滑移骨段，向骨残端靠近，逐步填充骨缺损区；而在牵拉应力的作用下，机体再生信号系统被激活，新生骨痂逐渐产生、增多、聚集、矿化、塑性，填补搬移区，最终治愈骨缺损。

2.2.2  骨搬移技术的优势  Ilizarov技术在治疗胫骨骨缺损方面优势明显。Ilizarov技术属于微创技术，无需过度剥离组织，对局部的血运及软组织损伤程度轻；环形外固定架稳定性好，可消除肢体各个方向的扭转、剪切应力，同时可提供轴向应力，利于骨痂的生成，减少骨不愈合的发生；患者可早期负重活动及功能锻炼，改善关节活动度，防止关节进一步僵直^[7]；对于各种复杂类型的胫骨骨缺损，如大段骨缺损，合并软组织损伤及感染的骨缺损，合并复杂畸形的骨缺损，也可作为其他治疗方式失败后的补救治疗措施^[8]，降低截肢率。

Ilizarov技术可用于治疗各种缺损范围的胫骨骨缺损，但常用于胫骨缺损6 cm以上者，特别是当骨缺损范围达10 cm以上，Ilizarov技术可作为较好的选择方式^[9-11]。邱鹏^[12]应用Ilizarov技术治疗18例胫骨大段骨缺损患者，平均缺损长度(6.53±1.79) cm，随访1.5年后，18例患者的胫骨骨缺损全部恢复，根据Paley骨折愈合评分标准：12例愈合为优，5例为良，1例为可。SEN等^[13]对17例胫骨大段骨缺损患者应用Ilizarov技术治疗，疗效确切。相对于其他治疗方式，该技术治疗大段骨缺损只需牵拉滑移骨段即可促进新骨形成，无需植骨、手术创伤小、且可纠正下肢短缩、成角等畸形^[14]，恢复下肢长度及力线，减少了后遗症的发生。

对于合并软组织损伤及感染的胫骨骨缺损，Ilizarov技术可先去除感染坏死的骨及软组织，再联合应用抗生素骨水泥有效控制骨缺损区的感染^[15]，待感染完全控制后再行截骨骨搬移，从而在无菌微环境中促进骨与软组织的再生，逐渐修复损伤。历孟等^[16]应用Ilizarov技术治疗了8例感染性胫骨骨缺损合并软组织缺损，去除外架后5个月后疗效根据Asami评价标准评定，优6例，良2例。有学者应用Ilizarov技术加敏感抗生素治疗下肢大段感染性骨缺损60例，除13例关节僵硬、1例合并髋内翻外，全部达到骨愈合标准，炎症全部消除，感染无复发^[17]。该技术较传统的治疗方式感染控制佳、复发率低、手术次数少、截肢风险低、疗效高。

2.2.3  骨搬移技术的不足  尽管骨搬移技术在治疗胫骨骨缺损方面疗效显著，但由于该技术存在外固定架自身笨重、佩戴外架时间长、并发症的发生率高(如针道感染、胫骨对位对线不良、搬移区骨痂矿化不良、拆架后搬移区新生骨变形及再次骨折、对合端愈合困难、关节畸形、活动受限等)、手术次数多、治疗周期长等缺点，导致患者的心理负担加重、生活质量下降，制约Ilizarov技术的进一步推广应用。其中搬移区骨痂矿化不良、对合端愈合困难是最常见、最重要的制约因素，决定着骨搬移治疗周期的长短^[18]，是最终骨搬移成功与否的关键，急待解决。

2.3  骨搬移技术的改进策略  近年来，随着骨搬移技术的改进、新技术的应用及外固定架调整过程中客观指标(辅助检查如彩色多普勒超声、能谱CT)的不断完善，骨搬移技术的不足逐步得到改善，这为骨搬移技术的进一步临床推广提供了极大的帮助。

2.3.1  骨搬移技术的改进

(1)骨搬移方式的改进：目前的骨搬移方式可分为单向骨搬移、双段骨搬移、腓骨横向骨搬移、骨短缩-延长治疗等方式。单向骨搬移通常于胫骨近端或远端干骺端截骨，并以1 mm/d的速度向缺损区移动，逐步填充骨缺损。该方式是目前临床最常用的治疗胫骨骨缺损的方式，是已被证实的有效的治疗方式。双段骨搬移采用了双段截骨的方式进行搬移，可分为3种截骨方式，若缺损区为胫骨中段，则可采用胫骨近端及远端干骺端双段截骨，若缺损区位于胫骨近端，则可采用胫骨远端骨块双段截骨，若缺损位于胫骨远端则可于胫骨近端双段截骨^[19]。该方式可使搬移速度翻倍，达到1.5-2.0 cm/d，明显缩短了搬移时间，使搬移区尽快愈合；但该方式可导致骨不愈合及搬移区骨痂矿化不良的发生。腓骨横向骨搬移是截取较缺损区范围长2.0-3.0 cm的腓骨，以  1 mm/d的速度横向牵拉腓骨至胫骨骨缺损，以求腓骨胫骨化^[20]。该方式可用于胫骨缺损区两端残留的骨段过短或表面的软组织条件差的胫骨骨缺损，但该方式具有腓骨的支撑力有限、稳定性不足及易出现胫骨畸形等缺点。骨短缩-延长治疗是先将肢体短缩以填补骨缺损区，再行胫骨延长术；该方式将采用桥接骨与软组织而非重建的方法治疗骨缺损，更易于创面的修复、降低对合端不愈合的发生率，但同时导致邻近关节的活动度受限、胫骨畸形、足下垂畸形等并发症的发生^[21]。

因此，对于一般的胫骨骨缺损可采用单向骨搬移治疗；对于骨缺损范围较小时，可采用胫骨短缩-延长术；对于缺损范围大时，可采用双段骨搬移；若胫骨缺损区两端残留的骨段过短或表面的软组织条件差，可采用腓骨横向骨搬移。

(2)外固定架构型的改进：环形外固定架是临床常用的外固定架，具有稳定性好，可消除扭转、剪切应力，同时可提供轴向应力等优点，但同时存在外观笨重、不利于护理等缺点。单臂外固定架较环架更简单、便捷，但存在稳定性差、容易出现轴线偏移、抗扭转及剪切力差等缺点。Taylor空间支架较外固定架具有轻便、固定牢靠、可利用计算机辅助来矫正各种畸形等优点，但该架价格昂贵，会加重患者的经济负担。若患者经济条件允许可选择Taylor外固定架固定，若条件受限，可选择环形外固定架固定。

2.3.2  针道感染护理的现状及改进  Ilizarov外固定架是通过穿针的方式与患肢固定，其针道破坏了皮肤及深部软组织的完整性，导致机体内部与外界相通，细菌容易经针道入侵机体，从而引发感染。针道感染是外固定术后最常见的并发症^[22]，国外报道针道感染的发病率为10%-100%^[23-27]。ANTOCI等^[28]对安装不同外固定架(Ilizarov环形外固定架、单臂外固定架和组合式外固定架)的88例患者进行骨延长手术，研究发现针道感染的发生率为96.6%。SCHALAMONA等^[29]在其研究中对30例发生骨折的患者应用外固定架进行治疗，结果发现针道感染的发生率为52%。

对于针道感染的预防，常规护理方法为用体积分数70%的酒精棉签消毒针道及周围皮肤，但此方法的有效性并不高。有研究者认为碘伏是一种安全有效的消毒剂,渗透强、稳定性好^[30]，所以每天0.5%碘伏涂擦针道及周围皮肤来预防针道感染^[31]，但碘伏的浓度不易控制，且消毒后易在针道口形成膜状物，阻碍分泌物流出，从而形成新的感染^[32]。

近年来，经过对比多种消毒剂的消毒效果，目前认为葡萄糖酸氯已定醇是一种更优的选择。葡萄糖酸氯已定醇消毒剂由1.8%-2.2%的葡萄糖酸氯已定和63%-77%的乙醇构成，是一种长效消毒剂，具有杀菌强、皮肤刺激性小、作用迅速等特点^[33]。其杀菌机制为：葡萄糖酸氯已定是一种阳离子表面活性剂，可以破坏细菌胞膜的渗透屏障，使细菌胞浆渗漏或变性，达到杀菌效果^[34]；乙醇在此起促进和协同作用，能快速杀灭细菌繁殖体，此外乙醇还具有长期抑菌作用。因此，目前来说葡萄糖酸氯已定醇可以作为一种优先考虑的护理试剂，用于降低针道感染率。

2.3.3  搬移区新骨矿化不良的治疗现状及改进  在胫骨远端或近端截骨后，形成滑移骨段，按1 mm/d牵拉速率牵拉滑移骨段向骨缺损区移动时，机体的再生信号系统被激活，骨组织不断再生、聚集、矿化、塑形，最终充满搬移区。但因截骨方式、滑移骨段骨膜损伤程度、外固定架的稳定程度、患者的全身疾病、负重锻炼情况等存在差异，同样的调节方式下骨组织的再生速率也不同。为加快搬移区的新骨矿化速度，降低矿化不良的发生率，术中可应用微创截骨器低能量截骨，减少截骨位置热烧伤，并注意尽量减少对骨膜的损伤，减少血运的破坏；术后应定期检查外固定架的稳定性，鼓励患者负重行走，功能锻炼。

此外，在术后调节中，应根据患者的个体情况，制定个性化治疗方案，而方案的制定则需要客观指标来支撑。因X射线检查在牵拉早期不能及时反映新骨的再生情况，所以需引入新的检测手段。近年来随着彩色多普勒超声及能谱CT的不断应用，新骨形成的早期阶段也能得到及时监测，根据超声及CT的反馈结果，可及时调节治疗方案，预防新骨矿化不良的发生。

超声监测搬移区的骨痂矿化：随着超声科肌骨超声的不断发展，彩色多普勒超声逐渐被应用于骨科疾病的诊断。超声技术是利用超声探头发射一定强度的超声波，同时接收遇到不同阻抗和衰减的组织后反射回来的不同强度的声波而成像的^[35]。超声虽不能穿透高密度的皮质骨，但对于新生骨痂来说，密度较低，声波可穿透并能观察搬移区内部的情况。因此超声可用于监测搬移区骨痂的生长矿化，见图2。超声下观察骨痂生长矿化一般要经历纤维骨痂、点状骨性骨痂、片状骨性骨痂、线状骨性骨痂等几个阶段^[36-37]；上述阶段是连续的变化过程，随着牵拉时间的延长，骨痂的形态由散在点状逐渐聚集、塑形，密度也逐渐升高。此外，超声还具有独特的优势，可以观察到搬移区骨痂矿化过程中的血流信号，见图3，进而发现血流信号的变化趋势，而血流的强弱直接影响骨痂的生长速度。另有文献报道超声发现部分患者在牵拉过程中搬移区出现囊泡，且周围骨痂生长缓慢^[37-38]，超声监测下及时发现抽出淡黄色液体后，骨痂逐渐填充囊泡区^[39]，说明囊泡抑制骨痂的生长矿化，见图4。至于囊泡出现的原因是否与牵拉速率有关仍有待进一步研究。

因此在早期监测方面，超声优势明显。在一定时间内定期观察搬移区内骨痂的生长矿化趋势、血流信号的变化趋势及是否有并发症的发生，可以预测骨痂矿化速度的走向，并及时的调整搬移速率或采取相应的措施治疗并发症，从而避免骨痂矿化不良的发生。但因超声探头大小及频率的限制，超声对患肢的皮肤条件及外固定架的构型要求高，若探头放置部位出现皮肤破损或因外固定架阻挡，超声观察的内容将受到影响。此外，在骨痂矿化后期，骨痂的密度逐渐升高，超声波大部被阻挡，当密度达到正常密度的45%时，超声已不能穿透骨痂^[40]，之后超声的应用将极大受到限制。

CT监测搬移区的骨痂矿化：近年来能谱CT被用于评价搬移区的成骨质量。其原理是：利用能谱CT中的单能量成像提高组织的密度分辨率，利用能谱曲线鉴别物质、分析物质的同源性，利用物质分离技术可定量测定物质组成成分的浓度及含量^[41]。能谱CT不仅可早期监测骨痂的形态、密度、数量，预测骨痂矿化的走向，见图5，从而及时的更改搬移速率，还可通过定量测定羟基磷灰石的含量来间接反映新生骨的骨密度，以此评价搬移区的成骨质量，为外固定架的最终拆架时间提供客观指标^[42]，避免拆除外架后搬移区新骨变形及再骨折的发生。此外能谱CT的监测不受患肢皮肤条件影响，弥补了超声监测的不足。但CT存在辐射强、费用高、监测时间间隔大、外固定架条件下金属伪影重，对骨痂矿化的及时性及准确性不及超声。因此二者相互配合后，监测结果对骨搬移调节方案的改进更有利。

若经过彩色多普勒超声及能谱CT的监测，调节外固定架牵拉速率后，搬移区的骨痂矿化仍较慢，则可在牵拉的基础上应用手风琴技术，该技术也可加快骨痂的生长矿化^[43-44]，减少骨痂矿化不良的发生。此外，物理治疗(如脉冲电磁场、低频超声波)、生长因子的应用(骨形态发生蛋白、转化生长因子β、胰岛素样生长因子1)、组织工程技术(骨髓的基质干细胞)等方法也可作为辅助手段促进搬移区新骨的形成^[45]。

2.3.4  对合端的骨愈合困难的治疗现状及改进  胫骨骨搬移完成后，滑移骨段与骨残端接触，形成对合端。对合端的延迟愈合甚至不愈合是较为常见的并发症^[46-47]，发生率较高。MORA等^[48]报道对合端不愈合的发生率为10%，CHARALAMBOUS等^[49]报道不愈合率为50%。对合端愈合困难的原因较多，患者的全身疾病、对合端软组织的嵌顿、对合端对位对线不良、低毒性感染、血运不良等因素均可导致愈合困难的发生^[50-51]。对合端愈合时间的长短在一定程度上决定骨搬移治疗周期的长短^[46]，因此解决此问题对于Ilizaorv技术的临床推广有很大帮助。目前的治疗主要方法包括切开手术治疗、手风琴技术及生物物理方法(高压氧、冲击波等)。

手术治疗主要为去除嵌顿于断端的软组织、瘢痕组织及硬化骨，植入自体或异体骨，促进对合端愈合。骨皮质剥脱也是一种已被证实有效的治疗方法^[52]，该方法将对合端的皮质骨剥离成小骨片，但不破坏小骨片与骨膜、肌肉原有的附着，相当于带血管的自体骨移植，造成微骨折也可重启骨愈合，从而加快对合端的骨愈合。上述方法虽能有效促进骨愈合，但由于大多数患者对合端的软组织条件较差，一旦切开，对合端感染及切口不愈合的风险会增加，同时增加了手术次数，加重患者的负担，因此该方法并不作为首选的治疗方式。

生物物理方法如高压氧疗法、低频率冲击波、电磁场刺激、基因治疗等虽为非侵入性治疗方式，但其对骨愈合系统的激活作用有限，无法作为单一治疗手段应用于治疗中，仅可作为辅助性治疗手段。

基于牵拉组织再生技术衍生出的手风琴技术，改变了原有的单纯的牵拉应力，在此基础上引入压缩应力，使对合端受到交替性的牵拉-压缩应力刺激，以期达到对合端骨愈合的目的。该方法是一种非手术、无需植骨、治疗过程可控的、能一定程度矫正对合端对位对线异常的方法，是一种有效的、首选的治疗对合端愈合困难的方法。卢炎君等^[53]应用手风琴技术治疗11例胫骨骨折不愈合患者，11例均达到了骨愈合标准。其大体的机制为：通过对对合端施加压缩应力，对合端的瘢痕组织坏死，形成局部无菌性炎症^[54]，继而释放各种炎性递质和骨生长因子募集骨祖细胞^[55]，激活骨愈合系统；之后将压缩应力转变为牵拉应力，不断促进骨痂的再生及矿化，此过程类似于骨搬移过程；交替性压缩-牵拉可以重复上述过程，而使骨痂不断累积最终达到骨愈合。但由于目前手风琴技术的具体操作方案尚未形成共识，临床医师只能根据经验制定调节方案，导致手风琴技术治疗对合端不愈合的成功率在文献中报道不一。GIOTAKIS等^[47]报道，5例仅用“手风琴技术”治疗骨不愈合，2例成功。HATZOKOS等^[56]报道应用“手风琴技术”治疗8例骨折不愈合患者，其中6例达到了骨性愈合。MADHUSUDHAN等^[11]报道在2例胫骨不愈合病例中，应用“手风琴技术”获得了成功的骨愈合。ZHANG等^[57]应用断端切新+皮质剥脱+“手风琴技术”治疗20例骨折不愈合患者，其中19例获得了骨性愈合。为提高手风琴技术治疗的有效性，选择出最佳操作方案，应选择客观指标作为参照，这一点作者认为可参照彩色多普勒超声、能谱CT对骨搬移技术的反馈作用，但最终的结果仍需下一步研究。

2.3.5  其他不足的治疗  在搬移过程中因负重锻炼不佳等原因出现的踝关节活动受限、足趾下垂、马蹄足等畸形，可通过加强功能锻炼或安置足环、固定足趾，逐步矫正。滑移骨段在搬移过程中因调节不当，出现骨段偏移，当与骨残端接触后会出现对位对线不良，此并发症可调节固定滑移骨段的螺纹针纠正骨块轴线；若仍难以纠正，则需手术条件下复位。通过观察大量的安置小腿五环构型的环形外固定架患者，作者发现大部分患者与近端半环连接的克氏针的内侧针道会出现疼痛，且伴有不同程度的膝关节活动受限；作者认为可能克氏针贯穿胫腓骨，导致肌肉收缩时出现疼痛，但目前尚无研究证实这一点。

此外，对于佩戴外固定架的患者，因其疾病本身的难治性、佩戴外架的长期性及多次手术带来的创伤，患者的心理负担极大、生活质量偏低，极易使患者在治疗过程中的依从性变差，导致治疗周期延长，继而进一步阻碍治疗。因此应加强对患者的教育，增加与患者的沟通，使患者消除心理障碍，积极配合治疗，从而缩短治疗周期，尽快治愈疾病。

近年来随着高能量损伤导致的四肢开放骨折频发，骨缺损的发病率也逐渐增多，而胫骨因其特殊的解剖特点^[1]，胫骨骨缺损的发病率较其他四肢长骨骨缺损更高，且因胫骨周围软组织薄弱，若出现损伤，极易合并感染，因此其治疗难度大，周期长，并发症多，给患者带来了极大的经济及心理负担，严重影响患者的生活质量。骨搬移技术在治疗胫骨骨缺损尤其是复杂类型的胫骨骨缺损方面具有独特的优势，目前已被广泛应用于临床，并取得了显著的疗效。尽管如此，由于该技术存在外固定架自身笨重、佩戴外架时间长、并发症的发生率高、手术次数多、治疗周期长等缺点，导致患者的心理负担重，阻碍了该技术的进一步推广。近几年，随着新技术的应用及治疗过程中辅助检查的不断完善，该技术的许多不足被逐渐纠正，这使得Ilizarov技术重新站在了新的制高点，并更好的服务于临床。因此文章就近年来Ilizarov技术治疗胫骨骨缺损的最新研究进展作一综述，从而为Ilizarov技术的进一步改进、完善提供帮助。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1  资料来源  第一作者应用计算机检索PubMed、CNKI及万方数据库中1971至2019年关于Ilizarov技术治疗胫骨骨缺损的文献。以“bone defect，bone transport，accordion maneuver，ultrasonography， energy spectrum CT，pin site infection”为英文检索词，以“胫骨骨缺损，骨搬移技术，手风琴技术，超声，能谱CT，针道感染”为中文检索词，应用摘要检索进行检索，最终选用中英文文献共57篇。

1.2  入选标准

纳入标准：①文章所述内容需与Ilizarov技术治疗胫骨骨缺损的优势、并发症及最新改进措施相关的文献； ②文章具有原创性及科学性。

排除标准：①与课题内容不一致的文献；②内容较陈旧、结论重复性文章。

1.3  质量评估  计算机共检索到500余篇文献，其中中文文献422篇。阅读标题与摘要进行初筛，排除无关文献，粗略阅读文章后排除水平较低、内容重复的文献，最后共纳入57篇文献进行归纳综述。其中包含了关于Ilizarov技术及手风琴技术的基础性研究，这些研究阐述了Ilizarov技术牵拉成骨的机制、超声条件下骨愈合趋势及并发症、骨搬移牵拉速度、手风琴技术具体操作方案等。文献检索流程图见图1。

综上所述，Ilizarov技术因其突出的优势被临床广泛应用，对于胫骨骨缺损，特别大段骨缺损、合并软组织损伤、感染及畸形的骨缺损，Ilizarov技术可被优先考虑使用。但是其缺点的不断出现，导致其治疗受到局限，随着新技术及辅助检查的应用，缺点逐步得到改善。骨搬移方式的选择可根据具体的缺损范围、软组织的损伤程度缺定；外固定架构型的选择可根据患者的经济条件决定；外固定架针道的护理可选用葡萄糖酸氯已定醇消毒剂，杀菌效果好、皮肤刺激性小、作用迅速；搬移区新骨矿化不良可通过彩色多普勒超声及能谱CT的反馈结果，及时调整搬移速率，也可利用手风琴技术加快骨愈合；对合端的愈合困难可优先考虑手风琴技术，当对合端的微环境改善后，再加用生物物理理疗治疗，若仍未愈合，可考虑采用手术治疗；早期功能锻炼也是减少并发症的发生的有效方法，需格外注意。但目前仍有一些并发症需寻找新的解决办法，如外固定架近端的针道疼痛。在今后的研究中，手风琴技术的具体操作方案及机制研究可作为一大重点，同时也需研究新的方法以进一步降低并发症的发生，从而完善Ilizarov技术，使其在临床工作中应用中更加规范、标准。另外，需加强与患者的沟通，减轻患者的心理负担，使患者能以向上的心态来治疗疾病，有利于患者的康复。

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文题释义：

骨搬移技术：将Ilizarov环形外固定架与胫腓骨坚强固定后，在胫骨骨缺损的远端或近端截骨，形成滑移骨段；按照既定调节速率牵拉滑移骨段，向骨残端靠近，逐步填充骨缺损区；在牵拉应力的作用下，机体再生信号系统被激活，新生骨痂逐渐产生、增多、聚集、矿化、塑性，填补搬移区，最终治愈骨缺损。

手风琴技术：基于牵拉组织再生技术衍生出的手风琴技术，改变了原有的单纯的牵拉应力，在此基础上引入压缩应力，使断端受到交替性的牵拉-压缩应力刺激，从而刺激新骨及血管再生，以期达到断端骨愈合的目的。

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