2.非功能替代活體骨不斷地進行著生長、加強和再吸收過程,這個過程,總稱為骨組織的重建。活體骨重建過程的目標,是骨使其總的結構適應於其載荷環境的變化。長期以來,人們就發現應力調整骨的生長和吸收,一個低應力骨可變得脆弱,而一個超應力骨同樣也可變得脆弱,對骨的重建來說,存在著一個最佳應力範圍。
實驗和臨床觀察說明,在機械應力和骨組織之間存在著一種生理的平衡,在一定的應力範圍內,骨質的增生和再吸收是互相平衡的。應力增加引起骨組織的加強,隨應力的減小發生再吸收現象,也就是說,骨組織的量與應力值成正比。對臼頂部骨密質的X線檢查,可證實這種看法。
作為生物材料的骨無論在幾何形式、空間結構還是強度分布及密度分布上都是與應力狀態相適應的。骨的功能適應性,不僅表現在幾何特征與力學特征上,且在骨組織的成分上也表現出來。
骨折後的修複過程,必須考慮活體骨的上述性質,以保證修複後的骨組織滿足或接近正常生理功能。
了解用來控製活體骨修複過程所需的應力,對於合理設計骨折醫療器械是頗為重要的。因骨折治療中骨組織將在新的環境下按著其應力分布進行修複,器械設計不合理或使用不當,就有這樣的可能,使修複後的骨組織在某種意義上是較脆弱的,以致導致骨折治療的失敗。
綜上所述,骨折治療過程主要是骨橋搭接及塑形修複階段,它是在一個開放的反饋係統中,依照功能需要進行的所謂功能適應性修複。骨折端的固定係統,即骨折處的力學狀態,將作為一種信息輸入反饋係統,從而調整骨的修複,使斷端形成新的骨結構接近正常功能狀態。所以,在骨的生長、修複過程中,必須給它創造有益於恢複正常功能的環境和條件。
3.斷端生理應力由上述可知,骨的生長、發育和再吸收與所受應力的大小直接有關。這已被大量實驗和臨床實踐所證實。遭到破壞的活體骨,骨折端的愈合速度和質量與應力的關係,也是目前人們十分關注的問題,骨折端適中的應力刺激能促進骨折愈合,也已為大量臨床和動物實驗所證實。問題是應進一步建立有效的實驗方法,闡明愈合機製。作為生物材料的活體骨一旦遭到破壞,在生物體內有自行修複的能力。斷骨的修複過程,即恢複正常功能的速度和質量與斷端所受應力水平有關。我們把可加速骨折端愈合速度,提高愈合質量的斷麵應力,稱為生理應力。生理應力值構成一個區間,且在該區間內應存在最優值。
生理應力分為恒定的和間斷性的。恒定生理應力多是由器械加載產生的,它可增加斷麵間的摩擦力,增加固定穩定性,縮小新生骨細胞的爬行距離;而間斷性生理應力目前則多是由功能鍛煉、肌肉內在動力產生的,一般並非周期性的,它可促進局部血循環、激發骨折端新生骨細胞增長。這種分法不僅是客觀存在的,也是研究和臨床上所需要的。一般所謂生理應力係指兩者疊加,尤其間斷性生理應力,對加速斷麵愈合,提高愈合質量頗為有益。
在不同治療階段,生理應力概念也有差別,臨床初期,主要表現為斷麵縱向壓應力,中、後期為拉、壓、剪力,它們對骨折斷麵的修複和改建都是有益的。這與骨的功能適應性有關,即骨的結構與功能相關,骨的結構正反映了它的生物力學功能特性。
生理應力觀點在我國中西醫結合治療骨折中已得到廣泛應用,並取得較理想療效。但由於它的複雜性,對它的研究和應用還處於初始階段。這個觀點無論在實踐上還是理論上仍需深入研究。這一工作的完成,即生理應力值區間和最優值的確定,使骨折愈合可以通過各種不同醫療方式在最理想的情況下加以電腦控製,使愈合達到最完善程度。
以上提出的在骨折治療中應遵守的三條基本原則,之所以稱為彈性固定準則,是由於隻有在彈性固定條件下才能實現。應注意彈性固定隻是它們的必要條件。
彈性固定準則是初步的、探索性的,有待生物力學基礎理論的發展和更大量的臨床實踐與實驗去驗證並不斷完善。
除上述三條基本原則外,還有不少其他衡量療法優劣的標準,如要求操作簡單,少影響活動,不影響血運,要求技術條件低,便於護理,對骨及周圍組織損傷小,患者樂於接受等。彈性固定準則,隻是作為骨折治療中應遵循的基本原則或者說衡量骨折治療方法優劣的基本標準。
近年,具有形狀記憶效應的鎳鈦合金,在醫學領域中的應用受到關注。國內相繼成功研製了係列接骨器材,包括鎳鈦聚髕器、上肢弓狀記憶接骨器、弧叉狀肱骨髓內針、腰骶內固定器、天鵝形記憶接骨器以及鷹嘴複位固定器等,固定部位覆蓋四肢、脊柱和骨盆,提出生物記憶材料這一概念。
在生物記憶材料器械固定下,骨折愈合呈現一種新的方式,即骨折端直接由板狀骨替代連接,既不出現板下骨皮質疏鬆,也不出現骨痂。AO技術下的無骨痂愈合,隻有在堅強固定和解剖複位下才能產生,而CO體係認為,彈性固定下的微動必然伴隨著大量的外骨痂生成。但是在生物記憶材料器械作用下,骨折斷端間固定並不似AO樣堅強,其愈合是一種既非AO也非CO或BO式的。
對AO堅強固定下產生的骨質疏鬆現有兩種解釋:一個是接骨板的應力遮擋效應,另一個是接骨板對板下骨皮質血供的破壞。記憶接骨器在安放時,需要環形剝離骨膜,有醫生擔心會損傷骨的血供,實踐證明這種擔心是多餘的。記憶接骨器械的翼支在環抱時呈標準的圓形,體部又被鏤空,當與不規則形的骨表麵接觸時,乃非緊密貼敷,而是點狀接觸,並不影響骨皮質微循環的離散式流動,兼之,對髓腔內血供的擾動又特別小,因而不會影響皮質的整體灌流和代償。另外,記憶接骨器的加壓支隻有軸向加壓,而無支撐作用,故而幾無應力遮擋效應,骨幹無廢用段,藉此可部分解釋本器械固定下的無骨質疏鬆現象。