胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足的研究进展

Abstract

Objective

To summarize the research progress of tibial transverse transport in the treatment of diabetic foot.

Methods

The domestic and foreign literature on the tibial transverse transport for diabetic foot in recent years was summarized, and the advantages and disadvantages of the technique were analyzed.

Results

The tibial transverse transport was an innovation based on Ilizarov technique. At present, the treatment of diabetic foot by the tibial transverse transport is in the initial stage and has achieved good results, but there are also problems such as ulcer recurrence and re-fracture. And its biological mechanism to promote tissue regeneration, clinical technical points (such as the selection of incision and bone window size), the technical parameters of postoperative removal program, and the postoperative effectiveness are still in dispute and exploration. More clinical studies and practices are needed in the future to develop a standard protocol for this technique.

Conclusion

Tibial transverse transport is a hot spot for microcirculation reconstruction of lower extremity. Significant progress has been made in the treatment of diabetic foot, which provides a new direction for limb salvage treatment. However, the technique is not mature, there are still many disputes and difficulties to be further studied clearly.

糖尿病足是糖尿病晚期严重并发症之一^[1]，若发生感染、坏疽将面临截肢风险，严重时甚至会威胁患者生命。研究显示^[2-3]，全球糖尿病足患病率为 6.3%，约 25% 糖尿病患者会发生足部溃疡，高患病率、高致残率、高病死率特点使得糖尿病足成为外科棘手问题之一。

目前糖尿病足的治疗措施主要是改善局部血运、促进创面愈合、防止感染加重等^[4]，由于糖尿病患者下肢血供建立困难，目前常用的治疗方法起效较缓慢，且存在较多并发症，治疗后仍难以避免后期截肢风险^[5-6]。胫骨横向骨搬移技术是由张力-应力法则发展而来的一种治疗方式^[7]，通过给予持续牵伸张力，促使细胞新陈代谢，加速组织再生，治疗糖尿病足效果显著，因而成为糖尿病足微循环再生技术的研究热点^[8-9]，但目前临床研究报道较少。现对胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足的研究进展进行系统综述，以期为进一步临床研究及应用提供参考。

1. 胫骨横向骨搬移技术历史沿革

20 世纪中期，Ilizarov 教授提出了“张力-应力法则”，即通过对骨、血管、神经、肌肉等多种组织进行缓慢、持续、稳定牵拉，刺激组织再生，这种生长方式类似细胞分裂^[10-11]，由此发展出了“Ilizarov 技术”。之后，学者们经大量动物实验研究证实了在机械应力持续刺激下，牵拉区域微血管网活跃再生这一现象，并通过血管造影进一步证实^[12]。临床早期主要利用 Ilizarov 技术的应力牵拉促进骨组织生长作用，治疗大段骨缺损、骨髓炎以及各种原因导致的下肢畸形截骨，这一阶段称之为“牵拉成骨时代”。之后，Ilizarov 技术的临床应用一直停留在此阶段（图 1）。2000 年，我国曲龙教授在 Ilizarov 技术基础上，对原有设备进行改良，研发出一套胫骨横向骨搬移微血管再生手术器械，并在国内首次将其应用于下肢血栓闭塞性脉管炎的治疗，将 Ilizarov 技术临床适应证范围进一步扩大，属于胫骨横向骨搬移技术中国化的开创性人物。之后，秦泗河教授将 Ilizarov 技术进一步发展完善^[13]，不再局限于对骨组织的牵拉，还可以对神经、血管、皮肤等组织进行牵拉，由“牵拉成骨时代”进入“牵引组织再生时代”，该技术适应证逐渐扩大，在临床上的应用也越来越广泛。

图 1.

Ilizarov technique in bone extension therapy

Ilizarov 技术用于骨延长示意图

胫骨横向骨搬移技术是目前国内应用较多的一项 Ilizarov 技术，通过在患肢胫骨内侧截取大小合适的搬移骨段，安置横向骨搬移外架，行骨窗往复横向骨搬移，通过持续的应力牵引作用达到改善足部微循环、增加足部血运、促进神经功能恢复，进而促进溃疡愈合，最终达到治疗糖尿病足的目的（图 2）。国内以花奇凯教授为代表的临床专家，已将此技术用于治疗 400 余例糖尿病足患者，其在糖尿病足微血管重建方面显示出了巨大应用潜力^[14]。

图 2.

Sketch map of the tibial transverse transport

胫骨横向骨搬移技术示意图

2. 胫骨横向骨搬移技术促进组织再生机制

尽管大量研究已经证实了骨窗牵拉区域的微循环再生现象，但牵引组织再生的具体机制尚未完全清楚。目前，大多数学者达成共识的观点是胫骨横向骨搬移技术的牵拉应力动员了机体内某种生物因子，进而促进血管、神经等组织的再生。国外学者 Rauch 等^[15]通过对兔骨组织进行牵引，发现在截骨搬移区域中心有多种血管生成因子，包括常见的 VEGF 和血管生成素等，这些血管生成因子主要出现在潜伏期和搬移阶段，表达达到峰值后逐渐降低，提示胫骨横向骨搬移过程是一个依赖于血管再生的过程。此外，Haque 等^[16]研究发现在骨搬移过程中，搬移区域新骨形成是一个复杂过程，通过将牵拉的机械应力转化为分子及生化信号，激活和调节多种细胞因子，如 BMP、细胞外基质蛋白、生长因子及 MSCs，促进骨矿化而形成新骨。而血管生成的过程则是细胞外基质相互作用的过程，在这个过程中内皮细胞激活、降解基底膜，新的细胞渗透到已生成的细胞外基质中，并按指导信号建立一个新管道，促进微循环大量再生。

3. 胫骨横向骨搬移技术的治疗方法

3.1. 术前注意事项

术前首先应常规行下肢动、静脉彩超检查及下肢动脉造影，排除膝关节以上大中动脉阻塞。其次，应控制患者血糖<10 mmol/L，同时糖尿病患者需加强营养支持治疗，并在多学科协同诊疗下严密控制感染。对于入院前已形成溃疡创面的患者，应及时对坏死组织进行彻底清创，酌情应用持续封闭式负压引流处理创面，同时应用敏感抗生素 1 周。

3.2. 手术切口的选择及骨搬移架的安置

目前对于手术切口的选择尚无统一标准。传统方法是采用前内侧弧形切口暴露胫骨，切口长 12～15 cm。以胫骨中下 1/3 为截骨区，用电钻及骨刀开辟长 10～12 cm、宽 1.8～2.0 cm 的长方形搬移骨窗，在骨窗内拧入 2 枚 3 mm 搬移外固定针，在骨窗近、远端胫骨侧各拧入 2 枚 4 mm 外固定针，分别用于搬移骨块及安装胫骨搬移外固定架^{[14, 17]}。采用该切口可以在直视下进行截骨，手术视野清晰利于操作。但是切口过长，需要大范围剥离及牵拉皮肤软组织，创伤较大，容易造成皮肤软组织血供受损、闭合困难，理论上增加了切口裂开、皮肤坏死、感染的风险，一旦患者出现大范围皮肤坏死将是一个巨大灾难。

鉴于此，欧栓机等^[18]提出了经皮微创胫骨横向骨搬移技术，采取有限的间断前正中纵行切口显露胫骨，术中作 3 条长约 3 cm 的纵行切口，各切口间隔 2 cm，骨搬移窗大小及固定针位置不变，术后切口相关并发症的发生率明显减小。随着微创理念的深入，花奇凯教授团队提出了改良骨搬移窗大小的微创截骨术式^[19]。术中在胫骨中部内侧作 2 个 2.5 cm 长的弧形切口，两切口间隔 3 cm，将皮下组织分离，运用微创连孔截骨器结合“移动皮肤窗口”原理，制作“日”字型截骨窗，即分别在两切口内开凿两个 3.5 cm×1.5 cm 的骨窗，两骨窗间隔2 cm，在两个骨窗内及其近、远端分别安装搬移针及固定针，由于骨窗面积缩小，术后患者制动时间明显减少，截骨后骨折并发症也明显减少。

传统骨窗开凿和固定针、搬运针植入往往依靠医生经验来完成。精准手术操作理念引入后，刘向东等^[20]将 3D 打印导板应用于胫骨横向骨搬移技术，使术中定点和定向操作更为精确，减少了术中出血量及透视次数，缩短了手术时间，术后也取得了同样满意疗效。

3.3. 术后骨搬移方案

术后骨搬移过程是获得理想疗效的重要步骤之一，目前公认的是“手风琴”技术，即通过对骨窗进行持续反复牵拉、回推，促进组织再生，重建大量侧支循环。但关于术后骨搬移速度、频率及搬移总距离等骨搬移技术参数的临床标准，一直存在争议。最初 Ilizarov 的肢体延长动物实验研究发现 1 mm/d 延长速度效果最佳^[11]。李起鸿^[21]及杨大威等^[22]提出神经、血管与骨膜等组织对 1 mm/d 慢速延长生物学适应性强，同时在速度相同的情况下，频率越高效果越好，每日至少分 2～4 次完成搬移。在此理论基础上，尉志刚等^[17]提出了以 1 mm/d 延长速度下，每日搬移分 8 次完成，临床用于治疗足部溃疡获得了显著效果。曲龙等^[23]应用胫骨横向骨搬移技术按照 1 mm/d 延长速度治疗下肢缺血性疾病，骨窗总搬移距离 22 mm，术后造影显示肢体末端血管网再生现象显著。

关于术后骨搬移开始时间，国内学者普遍认为术后 3～5 d 开始最合适，原因有以下四点：第一，有利于骨窗处骨膜修复、愈合；第二，胫骨前方切口处软组织较少，若术后即刻开始搬移，张力较大，不利于愈合；第三，术后早期髓腔内压力快速释放，出血量较多，过早搬移不利于促进血管修复；第四，术后早期痛感明显，建议避开术后疼痛期^{[9, 17]}。目前，临床主要采用花奇凯等^[14]提出的骨搬移方案，即术后第 5 天开始骨搬移，每天向外搬移 1 mm，分 3～4 次完成；2 周后复查胫骨正侧位 X 线片，维持 3 d 后每天往回搬移 1 mm，过程同前；4 周后胫骨骨窗搬移回原位，继续维持 6～8 周；复查 X 线片后拆除外固定架，整个过程持续 10～12 周。张永红教授团队^[24]提出术后 13～15 d 开始骨搬移，其认为 VEGF 在血管生成过程中发挥着重要作用，而免疫组织化学检测骨折愈合各阶段 VEGF 含量提示 2 周时最高，因此选择该时间段开始骨搬移，血管生成作用最显著；同时，术后 12～15 d 皮肤切口已愈合，针道周围炎症消退，可在一定程度上避免感染等切口并发症的发生。刘毅等^[25]认为术后骨搬移方案因人而异，应充分考虑患者自身情况，制定个性化骨搬移方案，建议年龄大、体质弱者每天搬移 0.75 mm，皮肤张力小的患者可将搬移时间酌情延长为 3 周，皮肤张力过大者可适当缩减搬移时间，且此过程可重复。

4. 胫骨横向骨搬移技术的疗效

目前，胫骨横向骨搬移技术是避免中重度糖尿病足截肢的有效措施。花奇凯等^[14]采用胫骨横向骨搬移技术治疗 40 例中重度糖尿病足患者，术后患足溃疡均愈合，愈合时间 10～15 周，无 1 例截肢，下肢动脉造影显示侧支循环开放，足背动脉增粗清晰，血流循环加快。武黎黄英^[19]应用胫骨横向骨搬移技术治疗重度糖尿病足（>Wagner 3 级）93 例，其中溃疡面积最大达 12 cm×12 cm，部分溃疡达骨髓腔深部，术后保肢率高达 99%（92/93）、创面愈合率为 99%（92/93），他们还发现该技术对并发的骨髓炎也有一定效果。贾中伟等^[26]应用胫骨横向骨搬移技术联合高压氧治疗糖尿病足，患者术后疼痛减轻，踝肱指数及密歇根神经体征评分也明显改善，溃疡愈合明显加快，提示该技术可促进周围血管及周围神经修复重建。欧栓机等^[18]应用经皮微创胫骨横向骨搬移技术治疗糖尿病足 23 例，术后足部皮温提高，疼痛视觉模拟评分（VAS）改善，术后 1 年 Barthel 指数比术前显著升高。

但是胫骨横向骨搬移技术治疗后也存在一些并发症。余建平等^[27]对 20 例糖尿病足患者行胫骨横向骨搬移术，术后 6 个月 X 线片检查发现部分患者搬移骨窗骨痂形成有限，血管造影检查显示患者下肢毛细血管网不密集；还有部分患者术前下肢血供尚可，但术后末梢血管狭窄甚至闭塞，导致足趾坏死，其原因尚不明确，最终转行截肢术。术前合并严重基础疾病、糖尿病病程长、高龄、身体机能差的患者，胫骨横向骨搬移技术治疗后可能并发严重感染，必须行截肢术，或者手术应激导致原有基础疾病加重而最终死亡。因此，胫骨横向骨搬移术前应对患者进行细致评估，严格把握适应证。

5. 胫骨横向骨搬移技术的缺陷及展望

随着手术量的增加，研究者发现胫骨横向骨搬移技术并非完美。有研究发现，胫骨横向骨搬移技术仅能促使小、微动脉系统重建，在大动脉及中动脉系统重建方面尚未得到验证^[28-29]。因此，对于合并严重的大、中动脉闭塞症患者，应避免单纯使用该技术，术前需行下肢动脉造影进行严格排查。据此，赵威等^[30]提出合并膝以上大、中动脉闭塞的糖尿病足患者，建议先采用介入疗法，确保主干动脉供血良好；对介入治疗后足部溃疡仍长期未愈者，再行胫骨横向骨搬移技术治疗。将两种技术结合使用，能互相配合、互补缺陷，使患者症状进一步改善，生活质量显著提高。

同时，部分骨搬移患者术后出现溃疡复发，可能是因为重建的微血管处于不稳定状态，各种原因均可导致新生血管再次被破坏，进而影响患肢血供，所以溃疡复发可能性相对较大。但骨搬移过程是可以重复的，因此即使溃疡复发，可以再次进行骨搬移治疗^[31]。此外，胫骨横向骨搬移技术会产生新创口，治疗费用较高，同时长期外固定架固定影响穿衣，对患者心理也会产生一定影响，依从性差的患者临床疗效往往较差；同时骨窗大小选择不合适，会增加术后胫骨骨折概率等^[32]，这些均是胫骨横向骨搬移技术需要改进的方面。有学者研究发现，在对患侧进行骨搬移过程中，对侧足皮温低、血供差、疼痛等现象也得到一定程度改善^[31]，称之为“隔山打牛”现象，分析胫骨横向骨搬移技术可能促进内分泌系统分泌某种促进血管再生的物质，因而促进对侧肢体微循环重建，但具体机制尚不明确，后续需要进行一系列基础研究。

6. 小结

对于下肢严重缺血甚至已经形成溃疡的糖尿病足患者，保守治疗往往难以取得有效疗效，胫骨横向骨搬移技术作为一种新兴的下肢微循环重建技术，治疗成本相对较低，手术操作简便、创伤小、保肢率高，临床应用获得了较好的效果。但是仍存在再骨折、溃疡复发等问题，因此该技术有待进一步改善。同时，胫骨横向骨搬移技术目前尚无统一临床标准，采用不同技术参数治疗后的疗效差异仍在探索之中，这也是该技术广泛用于临床前需要解决的问题。

作者贡献：赵晓明负责综述题目构思、文章撰写及修改；张银刚指导综述立题、构思及文章初稿修改；刘亮给予综述构思建议；袁启令、时亚明负责资料收集。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点及其报道。

Biography

张银刚，西安交通大学第一附属医院韩城分院执行院长，西安交通大学第一附属医院骨科副主任，博士生导师，河南中医药大学中西医结合临床专业硕士研究生导师。任中国中医药研究促进会骨伤科分会转化医学组常委，中国中西医结合学会骨科微创专业委员会脊柱内镜学组委员；《Spine》杂志编辑顾问委员会委员、《Update》临床顾问专家、《Austin Journal of Orthopedics & Rheumatology》编辑部委员、《中医正骨》杂志编委；西安交通大学第三批“青年骨干教师培养计划”入选者。先后承担国家自然科学基金 4 项，发表学术论文百余篇，其中 SCI 收录 30 余篇。专著 5 部，国家发明专利 2 项，获陕西省科学技术奖 3 项，高等学校科学技术奖 2 项

Funding Statement

国家自然科学基金资助项目（81371987）；西安交通大学临床研究特殊专项资助课题（XJTU1AF-CRF-2016T-15）