我是一名骨科醫(yī)師，我沒有做過木匠。這個題目的緣起必須要從我還在協(xié)和念書的時候說起。

那時候我還在婦產科做畢業(yè)課題，導師是我國著名的婦科腫瘤專家沈鏗教授。每逢婦科手術旁邊有骨科手術同時進行的時候，即使隔著墻壁也能隱約聽到隔壁的電鉆、電鋸、金屬敲擊的聲音，每逢此時大家會打趣道：「隔壁又在裝修了」！

于是 「骨科 = 裝修隊 = 木匠」的印象就深入我的腦海，而當時醉心于腫瘤學的我，自然對這個科室也有了一絲鄙夷：「腫瘤學是基于現(xiàn)代生物科學知識的，而骨科學是基于牛頓時代便已經(jīng)成型的力學的」！這是我當時的粗淺認識。

然而，造化弄人，畢業(yè)一年后，我自己卻成了一名骨科醫(yī)師。是被逼的么？不！正是一點點深入學習，讓我知道了先前認識的偏頗，讓我領略了骨科的「美妙」。

骨科醫(yī)生，究竟是怎么跟木匠劃清界限的呢？

外科的祖師爺們想要進行安全的手術，首先免不了的就是麻醉和無菌術。

1846 年美國牙科醫(yī)師莫頓（Morton）首先采用了乙醚作為全身麻醉劑，此后麻醉技術逐漸完善。

而巴斯德（Pasteur）于 1836 年發(fā)現(xiàn)微生物，1867 年英國李斯特（Listor）采用石炭酸溶液沖洗手術器械，并用石炭酸溶液浸濕的紗布覆蓋傷口，使他所施行的截肢手術的死亡率自 40% 下降到 15%，從而奠定了抗菌術的基本原則。

這兩項重大進展，保證了外科手術的安全性，從而使得手術治療骨折成為了可能。

那么最早想到用「木匠的手藝」來治療骨折的又是誰呢？

最早使用鋼板螺釘固定骨折，可以回溯到 1886 年，Hansmann 報道了一種用鋼板螺釘固定骨折的器械和技術?，F(xiàn)代內固定之父（還會有好幾個父親）Albin Lambotte（1866–1955），在十九世紀末提出了骨折固定穩(wěn)定性的重要性，并且設計了一整套手術器械和鋼板螺釘。

另一位「之父」Robert Danis（1880-1962），開始了從木匠到醫(yī)生的偉大之旅，他仔細研究了骨折的愈合過程，發(fā)現(xiàn)如果骨折的兩端完全恢復解剖位置，并且在斷端施加壓力，在愈合的過程中，不會形成骨痂而是直接愈合，這被 Danis 稱為「自焊接」，也就是后來所謂的一期愈合。Dannis 提出的解剖復位、斷端加壓的原則，影響了之后幾十年內的骨折固定理念。

圖 1. Danis 設計的加壓鋼板：上圖可以見到鋼板特寫照片的右側，有一個橢圓形的釘孔和一枚側方向的螺釘，該釘孔和螺釘被設計用來完成骨折端的加壓；下圖演示了使用的方法，在骨折的一端（圖中左側）首先固定，在另一側（圖中右側）首先在橢圓孔靠近右邊的位置擰入螺釘，然后擰入側方螺釘，側方螺釘會推動橢圓孔內的螺釘，讓骨折斷端進一步靠攏并產生壓力，然后擰入右邊的第二枚螺釘完成固定。

在這里我們也可以開始看出骨科醫(yī)生用鋼板和螺釘固定骨折，與木匠用鋼板螺釘固定椅子腿是有所區(qū)別的，雖然這兩者都會關心固定的牢固問題，但是醫(yī)生所固定的骨骼乃是活物，是會生長的，醫(yī)生所追求的牢固、穩(wěn)定是為骨的生長創(chuàng)造條件。因此，除卻對固定的牢固性的關心，醫(yī)生更多的關注于如何能夠讓骨折更好地愈合。

對于骨折的固定，另外一件很有意義的事情發(fā)生在 1958 年，當時 4 名瑞士的骨科醫(yī)師成立了一個「研究小組」（AO Arbeitsgemeinschaft fur Osteosynthesesfragen，Association for the Internal Fixation，內固定研究協(xié)會）。

這是一個集醫(yī)、教、研、產、商于一體的組織，以醫(yī)生為主體，從臨床出發(fā)，本著「骨科臨床需要什么，AO 就提供什么」的原則，依托伯爾尼大學解剖系進行了骨折內固定的力學、生物學基礎理論研究，依托瑞士的冶金工業(yè)等先進技術，研究、制造了一系列的骨科內固定器材，建立教育組織推廣先進的內固定方法，同時獲得了巨大的經(jīng)濟上的成功。

在 1962 年版本的 AO 出版物上就提出了至今仍廣為應用的 AO 原則：解剖復位、堅強固定、保護血液供應、早期功能鍛煉。

后面我們可以從 AO 下屬的 Synthes 公司一代一代的內固定產品中，看出生物學和生物力學是如何逐漸地占據(jù)更重要的位置，如何讓骨科的鋼板螺釘逐漸地不同于木匠們使用的鋼板螺釘。

在 1960 年 AO 就制造了圓形釘孔的鋼板，那時候的鋼板，可以說跟用來釘椅子腿的差別不大。此后為了實現(xiàn) Danis 所提出的骨折斷端加壓理念，AO 設計了帶有動力加壓螺釘孔的鋼板（Dynamic Compression Plate，DCP），利用球形的螺釘尾部和螺釘孔接觸時候的擠壓作用，完成骨折斷端向骨折線的加壓，其原理如圖 2。

圖 2. A：DCP 原理圖：DCU 螺釘孔的遠離骨折線一側設置了一個斜坡，當半球形的螺釘尾部隨著螺釘逐漸擰入的時候，會擠壓該斜坡，螺釘會帶著骨塊有一個水平的滑行，該距離為 1 mm；B：DCP 鋼板使用方法：首先在骨折一側擰入一枚螺釘，然后在骨折線的對側，偏心地擰入第二枚螺釘，利用螺釘對鋼板的擠壓，完成骨折斷端加壓。

這是一個漂亮的根據(jù)臨床提出的問題指導器材改進的范例，這樣的進步從來沒有停止過。

截止到 1980 年左右，所有的鋼板都是利用了 F =μN 這個著名的摩擦力公式，將螺釘對鋼板和骨的壓力轉化為鋼板與骨之間的摩擦力，從而完成固定的。

然而 Perren 等人研究發(fā)現(xiàn)鋼板底面對骨的壓力和對骨膜表面血供的破壞作用會導致鋼板下方的骨壞死。通過這個公式我們可以發(fā)現(xiàn)，摩擦力與壓力成正比，與摩擦系數(shù)相關，但是同接觸面積的大小是沒有關系的，因此對鋼板的底面又做了重要的修飾，減少了鋼板和骨骼表面接觸的面積，從而減少了這種醫(yī)源性的骨壞死。

這樣在 1981 年推出了新的有限接觸動力加壓鋼板（limited-contact dynamic compression plate，LC-DCP），減少了接觸面積，保護了更多的骨組織，如圖 3。

圖 3. 左側為 DCP 鋼板，底面的紅色為鋼板與骨表面接觸的面積；右側為 LC-DCP 鋼板，可見紅色的接觸面積大為減少。

如果說前面的是一次次的進步，后面的這一次應該被稱做一次飛躍。

此時臨床上發(fā)現(xiàn)鋼板和螺釘之間的角度是可以變化的，這帶來了一個問題，那就是當一個彎曲的力作用于骨和鋼板，隨著螺釘?shù)穆菁y把持的骨骼失效，螺釘會像翹起的汽水瓶蓋子一樣被鋼板拔出，從而造成固定失效，特別是骨質疏松的老年患者，更容易發(fā)生這種現(xiàn)象，成為了內固定的一個難題。

在 1970 年代，波蘭人最早制作了一種外固定鋼板，鋼板放置在皮膚外，具有帶螺紋的釘孔，螺釘尾部有螺紋與之匹配，這樣的鋼板螺釘系統(tǒng)具有角穩(wěn)定性，獲得了良好的效果。

AO 借鑒了這個設計，將它用在了內固定鋼板的設計上，由于鋼板和螺釘之間成角穩(wěn)定，該鋼板徹底擺脫了 F =μN 這個公式的魔咒，從此不需要對骨表面產生任何壓力，因此只需要點狀的接觸維持旋轉穩(wěn)定即可，該鋼板被稱為點狀接觸鋼板（Point Contact-Fix，PC-Fix）。該鋼板實際上是一種內固定支架，力通過螺釘、鋼板傳遞到骨折的另一端。

圖 4. A：點狀接觸鋼板（PC-Fix），鋼板有螺紋與螺釘尾部的螺紋相匹配，實現(xiàn)鋼板和螺釘之間的角度穩(wěn)定；B：PC-Fix 鋼板底面與骨表面接觸更少，僅紅色的點狀區(qū)域。

圖 5. A-B：DCP 鋼板與螺釘角度不固定，彎曲應力作用下螺釘把持失效后被依次拔出；C-D：鎖定鋼板與螺釘角度固定，彎曲應力作用下，螺釘必須切割更多的骨組織才有可能被拔出，因此抗拔出能力更強。

圖 6. A：DCP 鋼板螺釘通過鋼板與骨之間的壓力完成固定；B：鎖定鋼板不需要同骨接觸，通過支架的作用完成固定。

此后 AO 又對 PC-Fix 做出了多種改進，包括 2002 年研制了集合兩種鋼板優(yōu)勢的鎖定加壓鋼板（Locking Compression Plate，LCP），通過一個一個葫蘆形的結合孔，囊括了兩種固定方式的優(yōu)點，讓醫(yī)生可以更靈活的選擇固定方法。同時為了克服鎖定鋼板螺釘方向過于單一，不能適合特殊部位骨骼形態(tài)的弊端，開發(fā)了多角度鎖定鋼板（Variable Angle LCP，VA-LCP），讓螺釘可以在±15 度的范圍內由醫(yī)生選擇更合理的角度。

圖 7. A：LCP 鋼板使用了葫蘆形的結合孔，既可以按照 DCP 鋼板的使用方法置入螺釘，也可以按照鎖定鋼板的方法置入螺釘；B：VA-LCP 前端的鎖定孔通過特殊的設計，可以在 ±15 度的范圍（藍色區(qū)域）內靈活置入螺釘。

經(jīng)過 n 次改進和 1 次飛躍——鎖定鋼板的出現(xiàn)，為另一個飛躍創(chuàng)造了條件。

回想一下，前面的 AO 原則有兩條：解剖復位和堅強固定（斷端加壓固定）。這樣的手術需要醫(yī)生做一個很大的切口，把粉碎骨折的每一塊都盡量拼接回去，并且用螺釘和鋼板盡量獲得他們之間的加壓，結果發(fā)現(xiàn)盡管術后 X 線片上面觀察骨折復位形態(tài)非常好，但是一段時間后骨折并沒有愈合而是發(fā)生了壞死吸收，失去骨骼支撐的鋼板、螺釘由于金屬疲勞最終出現(xiàn)斷裂。

痛定思痛，醫(yī)師們再次想起了骨折愈合的另外一個重要因素——生物環(huán)境，其中最重要的一條就是保護骨折部位的血液供應！

骨折愈合重要的血液來源是骨膜內的血管，為了追求解剖復位和斷端加壓，醫(yī)生人為的去除了骨膜讓裸露的骨成為了無根之木，可想而知效果會是如何。而此時出現(xiàn)的鎖定鋼板為解決這一問題提供了物質基礎，醫(yī)生通過間接復位骨折，恢復近端遠端的力學對線和長度，在骨折的兩側各切一個小切口，在兩個小切口之間插入一根 LCP 鋼板，經(jīng)過皮膚上完成螺釘?shù)逆i定，這種技術被稱為經(jīng)皮接骨板固定術（Minimally Invasive Percutaneous Plate Osteosynthesis，MIPPO）。

這樣的技術改變了解剖復位的要求，僅需要維持功能所需要的力學對線和肢體長度，不干擾骨折斷端，因此被稱為生物學固定（Biological Osteosynthesis，BO）。

圖 8. MIPO 技術：A：在骨折兩端分別做切口，將鋼板從骨折遠端插入通過近端調整位置后固定；B：術后皮膚切口；C：術后 X 線片，可見手術不追求骨折的精確對位，不對骨折端進行分離等操作，而保護了血液供應，為骨折愈合創(chuàng)造了良好的生物學環(huán)境；D：術后復查可以看到骨折線模糊，骨折愈合。

隨著生物學固定的興起，更多不同類型的內固定物和相關手術方式涌現(xiàn)出來，這是骨折治療的又一次大的飛躍。

近年來骨折的治療也越發(fā)的把分子生物學的一些研究進展引入臨床，包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白 2（bone morphogenetic protein 2，BMP-2）等具有成骨誘導作用的生物因子置于骨折斷端，刺激骨折斷端修復。

我們可以看到在骨折治療過程中的每一次變革，都是從臨床上的問題出發(fā)，通過基礎的生物學研究、生物力學的研究，結合了冶金、機械制造、測試分析等技術，將最新的成果轉化為新的內固定器材、手術術式，從而發(fā)展了治療技術，提高了治療效果。

就這樣，在一次次的變革之中，骨科醫(yī)生雖然依然揮舞著錘子、鋸子，手術過程中依然發(fā)出裝修手術室的轟響，但已經(jīng)不同于原來的裝修隊和木匠，而是靠最新的生物學、力學、材料學、分子生物學的進展武裝起來，為了讓創(chuàng)傷造成的骨折患者早日康復而戰(zhàn)的全能戰(zhàn)士了！

本文轉自清華大學醫(yī)學中心，作者趙喆，來自北京清華長庚醫(yī)院骨科。