中醫小夾板作用機理及發展

孔 博 顏 威 李飛躍 奚小冰

(1 上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院，上海，200025； 2 上海市中西醫結合防治骨與關節病損重點實驗室，上海，200025)

小夾板作為重要的骨折外固定工具有著數千年的歷史，有關其最早的歷史記載見于漢代的《中藏經》，其中包含有關于骨折固定的記載，即“大段折傷者，上更以竹片夾之”。晉代葛洪在《肘后救卒方》中則詳細記載了用竹板固定治療骨折，拓展了小夾板治療骨折的歷史。隨著現代醫學的發展和科學技術的進步，小夾板受到西方內固定技術的沖擊，已經失去了原有的優勢；另一方面，傳統的醫用小夾板一般是木板或者樹皮改造而成的，在使用過程中存在笨重、透氣性差以及板間壓力僅能靠醫生多年經驗確定等缺陷。因此，迫切需要利用新的科學技術對傳統小夾板進行改良，進而研發出能夠在臨床中被廣泛使用的新型小夾板。現通過對醫用小夾板固定機理進行總結，并對小夾板的現狀及其改良緊張中存在的問題進行分析討論，以求促進新型小夾板的研發，為臨床更好的治療橈骨遠端骨折提供更加優良的治療方案。

1 醫用小夾板的固定機理

晚唐時期的骨傷科大家藺道人于《仙授理傷續斷秘方》所記載的“凡由轉腳凹之類不可夾縛，恐后伸不得”“將絹片包之，后時時運動”奠定了“動靜結合、筋骨并重”的骨折治療原則，充分體現了小夾板“簡、便、效、廉”的優點。同時，也指出了小夾板外固定在臨床使用中的注意事項，有力推動了其規范化的發展。近年來，基于對夾板固定骨折生物力學機理的研究，小夾板固定技術的機理得到了進一步補充和發展。

1.1 動靜結合原則 “動靜結合”不僅是骨折治療的重要原則之一，中國接骨學的理論基石，更是小夾板彈性固定治療骨折的重要機理。

“靜”即靜止不動，小夾板固定治療骨折時，尤其強調固定牢靠，保證骨折部位不發生移位，為骨折正確復位和早期愈合創造有力條件。夾板固定技術是通過扎帶、夾板和壓墊的外部作用力固定患部以對抗骨折的成角移位和側方移位。同時，“靜”的原則還強調患者要多注意休息、靜養。眾所周知在，固定在骨折治療中的重要作用。到了19世紀，石膏繃帶外固定技術的出現，使固定治療骨折的觀點得以推廣和廣泛應用。當前，“靜”仍然是骨折固定治療中的重要原則之一。

“動”即運動，指患者在骨折治療和恢復的過程中，自身一切宏觀和微觀的運動。宏觀運動是指患者針對患部進行的主動及被動的運動，包括適度的功能鍛煉及醫生的手法治療；微觀運動是指患部的血流循環的變化及肌肉自主性收縮活動。春秋戰國時期的著作《呂氏春秋·季春紀》認為：“流水不腐，戶樞不蠹，動也；形不動則津不流，津不流則氣郁”充分體現了“動的重要性”。在唐代醫籍《仙授理傷續斷秘方》中，就有關于患部固定后要進行功能鍛煉的記載，即“凡曲轉，如手腕腳凹手指之類，要轉動，用藥貼，將絹片包之，后實施運動，蓋曲則得伸，得伸則不得曲，或屈或伸，時時為之方可”。

歷代醫家皆重視“動”與“靜”的關系，認為二者之間不是孤立，而是相互協調發揮作用的，因此不能單方面強調“動”或者“靜”。祖國傳統骨傷科學受古代哲學思想影響，在治療骨折時，非常注重動靜結合的原則。“靜”是“動”的基本要求和前提，“動”是“靜”的根本目的，亦為臨床治療的最終目標。相關的生物力學研究和臨床研究表明[1-2]，生理范圍內適當的活動有助于骨折斷端的康復。患部的適當活動必須以骨折斷端良好的固定為基礎。如果固定不牢，不僅不能充分發揮早期功能鍛煉在骨折治療中的積極作用，更會引起骨折斷端再移位，繼而導致骨折斷端畸形愈合，延期愈合，甚至引起骨不連等嚴重后遺癥。在治療早期，如果過分強調“靜”的觀點，為了預防骨折部位固定器具的松動，對患肢進行絕對固定，強調絕對休息，反而不利于患肢的恢復，容易引起患處皮膚壓瘡及相鄰關節的僵硬。20世紀60年代初，瑞士的Muller等針對骨折提出了治療固定治療四項原則，即“骨折解剖復位、堅強內固定、無創傷操作、早期關節活動”。臨床實踐表明，過分強調骨折治療中以“靜”為原則的剛性固定，會導致應力遮擋，血運破壞，甚至二次手術等不利于骨折愈合的情況[3]。小夾板固定技術所具有的就是一種以動靜結合為原則的彈性固定，充分利用“動”與“靜”的關系，發揮小夾板在骨折治療中的優勢，為新型夾板的研發提供研究方向和觸發點[4]。

在20世紀60年代末期，天津的方先之、尚天裕等著名骨傷科專家總結自身的臨床經驗，結合國內同行的的優勢，編著了《中西醫結合治療骨折》一書，首次提出了“動靜結合，筋骨并重，內外兼治，醫患合作”的治療骨折的原則，奠定了中西醫結合治療骨折的臨床基礎。之后的多項臨床研究皆表明了以“動靜結合”為原則的彈性固定在骨折固定治療中，不僅能夠促進骨折愈合，減少后遺癥的發生，而且顯著提高了患者的生命質量[5-7]。

1.2 微動理念 骨折端一定程度的活動可以刺激骨癡形成。Goodship等[8]對固定后的羊脛骨骨折段每天實施持續17 min、頻率為0.5 Hz的軸向微動，經過12周的實驗之后的影像學檢查和顯微鏡照片結果表明，微動刺激明顯促進了羊骨骨痂的形成及骨折斷端的愈合。唐浩琛等[9]和于滿秋等[10]通過臨床對比性研究證實了微動在促進骨折愈合方面具有重要的作用。

隨著國外學者對微動與骨折關系研究的不斷深入，張先龍等人基于國外的相關研究指出僅僅依靠動物實驗得出的資料來指導臨床工作帶有一定的盲目性，還需要進一步建立和完善微動刺激的時長和周期及相關的力學參數。隨后，國內有關學者也相繼開展了針對骨折治療中微動刺激的理論總結并進行了相關實驗研究和臨床研究[11-12]。近幾年，多項研究表明骨折段適當的微動刺激能夠顯著促進骨痂的生長、提高骨痂的強度和剛度從而加速骨折愈合[13-16]，進一步完善了在骨折治療過程中具有重要作用的微動理念，形成系統的理論體系，為今后骨折治療手段的研究和發展提供了重要參考。

同時，微動也是小夾板固定技術的重要機理之一。小夾板固定兼具能動性質和彈性固定的特點。小夾板固定的患肢不存在應力遮擋，能夠允許患者盡早進行功能鍛煉活動。小夾板外固定系統所產生的外在動力與早期功能鍛煉時肌肉收縮活動所產生的內在動力相互作用，可以使骨折兩端產生應力增加，在骨折斷端之間產生一種與肌肉收縮活動相似的縱向擠壓作用，從而形成主動性的微動刺激，能夠促進骨折端血管的滋生，使骨折端的成骨細胞活性增加，加快骨膜骨痂的形成，進而促進骨折愈合。

1.3 固定機理的研究進展及問題 動靜結合原則與微動理念是小夾板固定技術的重要理論支撐。專家學者針對小夾板固定技術進行了大量的研究，形成了一定的理論體系，并將這些理論用于傳統小夾板的改良及新型小夾板的研發。結合當前的現狀，針對小夾板固定技術機理的研究還是不夠充分和完善，在臨床應用方面仍然存在一定的不足。

在骨折愈合的不同力學階段均有與之相適應的力學狀態，這種狀態將會直接影響骨折端的血流變化及骨痂形成的硬度和強度，應力過高可能會造成骨折端供血不足及新生骨小梁的崩解壞死，應力過低則可能會導致患肢廢用性萎縮，嚴重影響骨折的愈合。骨折愈合的中后期狀況與早期不同，在固定的同時，應盡可能給以適當的應力刺激。針對一些關節面骨折及粉碎性骨折進行早期固定時，由于骨折端不能夠形成一定的軸向牽引力，因此很難防止骨折部位的軸向壓縮，也不易保持骨折斷端的穩定性，極易導致骨折畸形愈合或患肢關節的功能障礙，雖然傳統小夾板在治療訴求偏向于功能復位的老年患者中綜合評價不差于手術治療[17]，但其整體治療效果仍不及手術治療[18-19]。目前，動靜結合原則僅僅是小夾板固定技術的特色及理論參考，缺乏具體的力學數據及指標，不能夠很好的指導小夾板固定技術在臨床骨折固定治療全過程中的應用。

無論是小夾板固定技術與外固定支架治療，亦或是內固定技術，微動都是其中能夠促進骨折愈合的一個重要因素。從當前國內外學者的研究文獻中可以發現，不同的微動參數指標對骨折愈合有著不同的影響。在誘發微動的方式、微動作用的方向、微動的力學參數、微動的頻率以及微動的持續時間和時長等問題上仍然缺乏確切數據及指導方案。

目前，在小夾板固定技術的動靜結合原則與微動理念的研究中還存在一些有待解決的問題：第一，需要探索小夾板固定時，骨折斷端的血流變化與相關肌力變化的具體參數；第二，需要進行基礎性與臨床性研究工作確定臨床最佳微動應力參數及指標。如能闡明上述問題，對臨床上促進骨折愈合具有深遠的指導意義。

2 小夾板的現狀

目前，在骨折的臨床固定技術選擇方面，由于患者腫脹程度的不斷改變，小夾板固定的松緊需要不定期的進行調整，如調整不當，小夾板就會脫落，很可能會導致患者骨折斷端再次移位，而許多患者不具備調整小夾板固定松緊度的能力，也不愿意頻繁找醫務人員進行調整，因此，不少患者為了省事，加上其僥幸的心理還是會選擇缺點明顯的石膏固定。另一方面，隨著內固定材料和手術治療技術的不斷發展與進步，一些經濟條件較為優越的患者會選擇接受手術治療。小夾板在臨床實踐中的應用便受到了很大局限，沒有實踐應用基礎，也就無法開展相關的科學研究及進一步研發更加簡便、實用、療效突出的新型小夾板。

3 進展

隨著一些新興技術和材料的出現，小夾板的研發進展有了一些起色，一些學者和研究人員根據實際情況開展了相關的研究，開發出了一些相對于傳統小夾板更為新型的、實用的改良型小夾板。然而，這些新型的小夾板在骨科臨床中均沒有被廣泛使用。總結現存的幾類新型小夾板，主要存在以下幾點不足之處：第一，智能小夾板的電路頻率數量級不夠，檢測精度不高，且其系統運行不穩定[20]；第二,小夾板的固定程度容易受到醫生和患者的直觀感受的影響，且沒有進行中心大樣本的臨床研究，實驗結論有待進一步論證[21-22]；第三,改良的智能小夾板構造不夠簡便，其附帶了傳感器、A/D轉換器、PIC16LF873微控制器等精密電子設備，提高了醫療成本，加重了患者的經濟負擔；第四、部分夾板雖然具有利于骨折恢復，具有防止骨折端短縮的牽引作用，但是屬于有創操作，有感染風險[23-24]；此外，由于患者肢體外形的差異性，統一規格的小夾板不能夠很好地與患肢匹配，固定不當容易導致患者的不適和痛苦。

4 討論

綜上所述，許多學者對小夾板治療骨折進行了大量的深入研究，并逐漸趨向于專業化、系統化、個體化，如固定機理的量化研究，從宏觀向微觀的轉變、從普通材料向高科技材料的發展，為小夾板在臨床上的應用提供理論依據，說明它的安全性、有效性和積極的臨床應用價值。然而，針對小夾板的研究還存一些不足，如作用機理不夠明確、力學研究深度及規范化不足、醫學與工程學之間有待深入合作等。當前，快速發展的科學技術與不斷更新的醫學理念極大地推動了西方接骨術的發展，為西方接骨術注入了生機與活力，而具有中醫特色的小夾板發展仍然相對滯后。

當前，生物力學科學快速發展，應更深一步研究夾板的彈性模量，量化應力遮擋現象，尋找最佳的夾板制作材料，或者利用生物材料工程技術手段，合成新型彈性固定物，并借助現代精密儀器、試劑盒、最新的計算機三維有限元建模技術[25]及力學虛擬實驗的相關研究[26-28]，進行動物及臨床實驗，搭建生物力學測試平臺，檢測其穩定性能及三維狀態下的力學變化，探索微觀狀態下的夾板固定機理和生物力學原理。在此基礎之上，借助日臻成熟的3D打印技術[29-30]對小夾板的結構及類型進行改良，全面提升性能，真正實現無創傷治療骨折。

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