理论与技术的起源

北京市肢体残疾矫治中心　秦泗河

作者简介：秦泗河，《中国矫形外科杂志》副主编、《中华骨科杂志》编委、国际Ilizarov技术研究与推广学会（ASAMI）中国组委会首届主任委员。

俄罗斯骨科医生伊里扎洛夫（Ilizarov）于20世纪60年代研制了多用途骨外固定器，创造的伊氏穿针接骨治疗骨创伤与骨科疾病技术体系已推广到全世界。其发现的“牵拉成骨技术（distraction osteogenesis，DO）”的生物学原理，被公认为20世纪外科领域最伟大的发现之一。肢体是复合组织，包括所有参入牵伸的骨骼、神经、肌腱、肌肉、皮肤等，皆出现类似胚胎发育过程的细胞分裂与组织生成，近年学术界趋向于称“牵拉成组织（distraction histogenesis，DH）”技术，DH技术已经被广泛应用于骨科、整形外科、小儿外科、颌面外科等领域，也启发了生物学、医学基础研究的一些领域。作者是国内骨科学界唯一3次赴俄罗斯Ilizarov技术中心考察、学习的骨科专家［1］，近10余年来在中国对Ilizarov技术的引进、消化、应用、提升与推广做了卓有成效的工作，多次参加与骨外固定技术相关的国际学术会议。鉴于国内大多数骨科医生，对Ilizarov本人的生平、发明思路、技术起源、科学实践与技术传播史，缺乏真实、全面的了解，故简要介绍。

（一）Ilizarov技术诞生于偏僻的小医院

1921年6月，Ilizarov出生在苏联高加索（白俄罗斯）的一个贫困家庭。父母不识字，孩子倒有6个。这使得Ilizarov直到11岁时才有机会上小学。他用较短的时间完成了8年的义务教育，且成绩总是名列前茅。1939年，他开始在克里米亚医学院学医。1941年，随着苏联卷入二次大战，学生被迫疏散。他转到哈萨克斯坦医学院继续完成学业。1944年毕业后，被分配到西伯利亚西部边远地区的库尔干（Kurgan）工作，并在那里渡过了他的一生。

他初期工作的医院只有几间木屋。需要烧火取暖，以熬过西西伯利亚的漫长冬季。他所在的那个地区范围大于比利时整个国家，初期医生却只有他一个。正是在这样的条件下，在最基层的医院里他开始接触一些因战伤而致肢体残缺、畸形或慢性骨髓炎的患者。用传统的石膏固定等疗法，无法治愈这类病人。Ilizarov开始思考探索治疗肢体创伤与残缺的有效方法。

他从圆形车轮是稳定性的动态装置得到启发，研制成半环形钢架＋钢针穿骨固定治疗骨折。而后，用螺丝钉将两个半环形金属架组合成一个整环形外固定架，再将两个钢环用金属杆连接在一起，穿针安装在管状骨上可以牢固地固定骨折断端。实际上在当时，世界上已经有多种构型的骨外固定器治疗骨折，1934年Anderson研制的外固定器已可以做关节固定术和骨延长。苏联国内使用的外固定器是二战期间从德国传来的，但Ilizarov初期并不了解国际骨外固定技术的现状。

真正让Ilizarov获得成功的并不在于研制成功骨外固定架本身，而是他通过多年的实验和临床观察，提出了“牵拉成骨”的生物学理论。在这一理论的指导下，治疗复杂的创伤骨折、骨不连、骨缺损、慢性骨髓炎、肢体延长、严重肢体畸形的矫正与肢体残缺修复与重建等随之发生了革命性的变化。

Ilizarov的理论发现竟来自于一个偶然。有一次医院来了一位骨折不愈合的患者。他外出休假期间，一位护士想增加骨折端的压力，使其更好地接触，因此对外固定架做了调整。不料她把调节螺丝的旋转方向搞错了，不是加压，而是向两端牵拉。结果，骨折端非但没有压缩，反而分离了一段距离。Ilizarov回来看到病人的X线片时，意外发现分离的骨间隙竟有明显骨痂生长，便引起了他的注意。因为，骨科的经典理论是骨折端加压能促进骨愈合，分离则易出现骨不连。另有一次，一个膝关节下方截肢的患者来找医生，问有没有什么办法使他的膝下截肢的残端变长一些，以便安装假肢。Ilizarov告诉他，可以先装上外固定架、截断骨骼，将断端牵开延长，过4～5个月后，在延长断端之间植骨。但几个月过去后，那个患者并未回来找大夫。又过了6个月，Ilizarov偶然遇到了那位患者，没有给他植骨，做截骨延长的区域已经完全骨愈合了，残端已变长。这一现象促使他在不具备研究条件的乡村医院，进行狗腿折断后安装上外固定器进行推拉成骨的实验研究［2］。

（二）Ilizarov技术在苏联的发展

在20世纪50年代初，Ilizarov就初步形成了“应力刺激”成骨的理论并指导临床应用（应力刺激可分张应力、压应力和微动应力刺激），但并不为外人所知。1951年他曾赴莫斯科，展示他的治疗理念和外固定架，要申请专利，但被骨科专家和专利局否定，他继续回到西伯利亚默默工作，这样一直过了10多年。

随着这一技术的日益成熟，治好的骨科疑难杂症病人增多，风声也不可避免地传到莫斯科当时的苏联卫生部。由于官方不相信一个偏僻地区的小医生会有那么大的发明创造，怀疑为“骗局”。曾派了骨科医生出身的官员“戈列可夫斯基”前往库尔干调查。这位官员早就听说Ilizarov像个“疯子”，他此番调查的目的就是要“戳穿骗局”，收集对Ilizarov不利的证据［3］。但凭着作为医生的本能和见识，一到西伯利亚的医院，他就感觉到那里确实有些不同寻常的东西。这个边远地区的小医院，条件虽然那么艰苦，但他做的工作是那么的出色。戈列可夫斯基返回莫斯科后如实向卫生部报告了情况，但仍未引起官方的重视。

Ilizarov用他的方法治愈了大量在莫斯科不能治疗的骨科疑难杂症，引起新闻媒体的关注。有位国家领导人写信给社会保障部，要求采用Ilizarov的方法治疗他的病。社会保障部责问卫生部，在莫斯科是否有这种技术？卫生部只好请出熟悉Ilizarov方法的戈列可夫斯基医生在莫斯科实施治疗。

Ilizarov长期偏居于西伯利亚一角，这当然是他的不幸：偏僻，使他的理念和技术无法更早地为全国乃至世界所了解和接受；但另一方面也实属他的幸运：偏僻，让他远离官方的干扰与正统学术界的影响，可以相对潜心地从事自己的临床医疗和研究。

1968年，一个偶然事件使Ilizarov差不多是一夜成名，因为他治好了一位曾经在莫斯科实施过32次手术失败的奥运会跳高冠军——瓦列里·布鲁诺的胫骨骨髓炎和骨缺损，苏共中央的真理报对他进行了长篇报道。从此之后，库尔干病人云集。苏联政府对Ilizarov的理论发现与技术发明十分重视，投巨资在库尔干市于1971年建成以Ilizarov命名、800张病床的“创伤矫形与科学重建中心”［4］，中心附属有一个由100多位不同行业的学者组成的研究所，庞大的动物实验室，生产Ilizarov器械的工厂以及完善的功能训练厅。Ilizarov中心直属于国家科技部和社会保障部领导，并在列宁格勒市建立Ilizarov方法研究所。1969年他被授予医学博士学位、列宁勋章（苏联政府授予公民最高的荣誉称号）。1987年、1991年分别被选为苏联和俄罗斯科学院院士，建立国家Ilizarov医学院。新闻媒体对他进行了广泛宣传，他的技术迅速传遍苏联和东欧。

由100多位不同专业的学者，对Ilizarov发明的器械、微侵袭骨科技术与他发现的牵拉成骨现象，进行了大样本的动物实验与临床研究，最终形成了牵拉成骨的“张力－应力法则”（law of tenssion stress，LTS）［5］：“给活体的组织持续、稳定、缓慢的牵伸，使其产生一定张力，可刺激某些组织的再生和活跃生长，其生长方式类似胎儿组织，均为相同的细胞分裂。”简言之，控制牵拉的张－应力，能刺激骨与软组织再生。

（三）Ilizarov技术走向世界的曲折与发展

在东西方对抗冷战时期，Ilizarov论文仅用俄文发表。1976年他曾在距美国佛罗里达州近百英里的古巴表演过手术，但西方国家仍不了解这一全新的骨科治疗体系。1980年，意大利的一位探险家Carlo Mauri乘船航海时发生了感染性胫骨假关节。而船上的大夫恰巧是个苏联人，当即建议他找Ilizarov治疗。当6个月后这位被治愈的探险家返回意大利时，意大利的骨科医生面对出乎意料的良好效果和Ilizarov治疗方法感到十分惊奇。决定通过政府出面邀请Ilizarov到意大利讲学和手术表演。1981年，Ilizarov踏上了意大利这片土地。这是他第一次在西方世界展示自己的成就。他做了4场报告，每场2h。听众们凝神屏息，看着那些传统骨科技术难以治疗而被Ilizarov技术完全治愈的病例，震惊了意大利骨科学界，意大利的媒体称这一技术为“俄罗斯的第二次革命”，将Ilizarov誉为“矫形外科学中的米开朗基罗”。

意大利骨科学会作出决定，并立即派一个骨科专家代表团赴苏联考察学习。1982年在意大利成立第一个Ilizarov方法研究与推广学会（association for the study and application of the method of Ilizarov，ASAMI），

1986年，在库尔干举行Ilizarov方法国际研讨会，这一技术体系传到北美。1987年，美国骨科医生Frankel，Green， Dror Paley等克服很多困难赴西伯利亚库尔干考察、学习Ilizarov技术，他们回美国后邀请Ilizarov到北美讲学，在北美成立ASAMI，每年举办肢体畸形矫正与重建国际培训班，很快在全世界得到推广。2007年6月，作者在库尔干Ilizarov中心访问时，得知全世界已经有50多个国家的医生去俄罗斯库尔干Ilizarov中心学习进修过。在五大洲有28个国家和地区成立了ASAMI，亚洲成立ASAMI最早的国家是日本与韩国。直至2006年，日本每年还派骨科医生赴俄罗斯Ilizarov中心学习。意大利、法国、墨西哥等8个国家授予Ilizarov荣誉院士、勋章等荣誉。

欧、美学者对牵拉成骨的理论与技术（distraction osteogenesis，DO）又进行了多个方面的基础研究［6］，如基因表达、BMP作用、张－应力转变机制、干细胞激活与调节、微血管再生、骨形成质量的检测、如何促进骨的钙化等都进行了深入研究，，取得新的进展。临床上对Ilizarov技术在下肢矫形外科的应用，DrorPaley进行了规范、量化的提升，提出了已被国际矫形骨科学界广泛接受的“下肢畸形矫正的成角畸形旋转中心（the center of rotation angulation，CORA）概念。

Ilizarov环形外固定器传到西方国家，QRthofix，Smithopnephew等国际大公司相继开发出优良的复合式外固定牵伸治疗器，其中最大的进展，是将工程技术与计算机技术的结合，研制成在计算机辅助下多维空间外固定延长矫形器。为了简化器械的结构与穿针安装过程，美国研制了多功能关节铰链。但不管骨外固定器械或用内置物牵拉如何变化，肢体的形态与功能重建都必须遵循DH技术的张力－应力法则。2007年10月，作者参加在埃及召开的“第二届世界骨外固定学术大会”，发现Ilizarov技术已经在亚洲、非洲、拉丁美洲发展中国家，有较广泛的普及。

总的评价是，Ilizarov的医学理论传到世界后，所有国际间的医学论坛，研究的主要目的以及在创伤矫形、肢体重建及相关学科的新成就方面，都致力于证实Ilizarov的发现。

（四）Ilizarov技术在中国的引进、应用、提高与推广

1989年7月，秦泗河邀请俄罗斯远东地区Ilizarov技术中心的骨科专家来哈尔滨演讲。1989年，北京儿童医院潘少川教授［7］，从美国引进并应用于小儿骨科临床，首先在中华小儿外科和中华外科杂志发文介绍Ilizarov技术与临床应用结果。而这期间重庆的李起鸿教授已完成了系列牵拉成骨的动物实验并应用于临床，成功治愈了多例骨不连和大段骨缺损［8］。1991年Ilizarov应邀来301医院骨科会诊并做了一场专题报告，但在骨科学界未引起较大反响。1990年、1992年秦泗河两次赴俄罗斯学习Ilizarov的技术，此后，多次邀请Ilizarov的弟子来中国讲学与手术示教。从1994年起，在北京骨外固定技术研究所夏和桃的积极支持与参与下，对器械研制、肢体延长、四肢矫形全面的引进、开发与临床应用。其中环形外固定器最大的改进是在牵伸杆上加了弹簧，满足了弹性牵伸的要求。2003年秦泗河主持召开中国首届“Ilizarov生物学理论与技术学术研讨会”，并成立“中国康复协会肢残专业委员会Ilizarov技术研究与推广学组”。2005年10月夏和桃、秦泗河在北京举办“首届国际肢体延长与重建学术研讨会”，俄罗斯及英、美、德国等从事Ilizarov技术研究的著名专家到会演讲。王澍寰、邱贵兴院士参加了开幕式。先后举办了多期Ilizarov技术培训班，参加培训的中国骨科医生200多人。近年全国学习与应用Ilizarov技术的骨科医生逐渐增多，其中也出现一些在临床与学术上有一定成就的专家，如北京积水潭医院的黄雷、301医院张群、广济医院彭爱民、沈阳中国医科大学吉士俊、天津医院的舒衡生、湖南湘雅二院的张湘生教授等。2007年，向俄罗斯申报成立中国ASAMI，秦泗河被推选为首届主任委员。

秦泗河将20世纪80年代创立的“脊髓灰质炎后遗症外科矫形新体系”与Ilizarov的技术交融，结合中国文化、国情与中国病人的实际，实践中初步形成了能够适合最广大肢体残缺病人治疗需求的“下肢畸形矫正、残缺修复与自然重建技术体系”。截止到2009年3月，已经用Ilizarov技术理念治愈2000多例肢体残缺和骨科疑难杂症，其中7例为濒临截肢的病人。在Ilizarov技术中国化提升到一定高度时，如何用一个新的理念来反应现代外固定技术的精髓并指导临床治疗，秦泗河用中国的哲学思想提出并诠释了“骨科自然重建理念”，其核心思想是：“医患同位、时空一体、有无相生、顺势而为、自然重建。”［9］骨科自然重建理念的提出与临床实践的成功，是对现代骨科盛行的“替代重建理论体系”的一种补充与纠偏，也为骨科学的基础研究提供了一些新思路。人类既然是自然选择的产物，医疗模式应当顺应自然规律的支配。

Ilizarov技术治疗创伤骨折与骨科疾病，很少需要昂贵的高科技设备与手术器材，极少用内置物（目前部分肢体延长加用了髓内钉或克氏针技术），大部分类型的骨折与骨科疾病治疗不需要皮肤切口、组织显露的操作过程，属于手术简单、效果优良、医疗费（成本）低廉的微创骨科实用技术。正由于其很少用高科技设备、肢体内不需要放内置物，医疗费用过于低廉，手术和术后的管理过程医生付出较大，而经济回报很少，在我国主流骨科学界，Ilizarov技术理念一直没有得到大规模地学习、研究与推广。但该技术的简单、有效、实用，医疗费低廉和低并发症，特别适合低收入阶层的创伤救治和肢体残疾病人的治疗需求。

（五）Ilizarov技术新的发展方向

DH技术已引导人们对骨与软组织的形成等生物学有更多了解。现代临床研究的焦点，集中在牵拉下加速骨形成，促进肌肉生长，将髓内钉技术用于骨干延长与矫形避免经皮固定。还有一些学者正在研究以不同速度的牵引力量下，再生交叉韧带、再生关节软骨、改善骨性关节炎的临床症状与病理进展［10］。通过骨块的牵伸移动，再生血管网，治疗肢体与脑组织缺血性疾病，如缺血性脉管炎、糖尿病足、脑卒中后遗症等。牵拉下治疗青少年脑性瘫痪所致的痉挛性严重下肢畸形。缓慢牵拉矫正脊柱侧凸、后凸畸形并保留脊柱的关节运动［11］。总之，凡是传统骨科技术难以处理或不能处理的一些先天或后天畸形、残缺，严重、复杂的肢体损伤，骨肿瘤节段性截肢后的肢体形态与功能重建，骨与关节手术后遗症以及疑难、少见骨科杂症，都有可能采用DH技术获得满意疗效。

另外，Ilizarov的张力－应力法则治疗法，因增加了“时间”这个可调节的变量，所以被认为是一种“四维相矫治方法”，正好符合了生命是四维相本质的学说（三维结构加人体生命的时间性）［12］。因为任何疾病的转轨与治疗过程都是生命的组成部分，最佳的治疗方法应当顺应生命的基本规律。Ilizarov的发明、发现与临床上的巨大成就，呈现了科学与人文的完美结合，时空一体、医患同位的四维相治疗概念，有可能引伸到临床医学任何专业的辩证思维中。这提示现代临床医生应注意科学与人文的交融。

Ilizarov的成就超过自己所处的时代几十年，晚年被他的成功所累，从世界各地来的病人在他的办公室门前耐心等待，久久不肯离去，经常接诊要持续到凌晨二三点钟。他关心每一个病人，但同时他也无法长时间承受如此高强度的工作。他的办公室有一扇后门，工作时间太长、病人太多时，他不得不从那里溜出去。

1992年7月24日，Ilizarov与世长辞，终年71岁。此时，作者恰在俄罗斯学习，有幸参加了隆重的追悼会，告别了这位伟大的临床医生。他用心血编著成的“骨穿针接骨术－组织生长及再生的理论与临床”英文专著（全书插图3100多幅），在他逝世的同年由德国柏林Sping－Verlang公司出版。一项技术发明可能将会被未来发展的新技术所代替，但Ilizarov以模仿自然为基础，发现的牵拉成组织（DH）生物学理论、时空一体的四维相医疗理念，随着时间的延长更显示出创造的伟大光辉。在20世纪的临床医学中未必能找到对未来发展如此广泛、深远影响的学者。他的名字将永远载入医学发展的史册。

参考文献

［1］　秦泗河．俄罗斯骨科见闻．中华骨科杂志，1994，10：634．

［2］　秦泗河．Ilizarov理论与技术在骨科学界不同反响的思考．中国矫形外科杂志，2007，2：159．

［3］　王开，郭锐，秦泗河．Ilizarov技术在俄罗斯研究与临床应用最新进展，中国矫形外科杂志，2007，8：631．

［4］　秦泗河．俄罗斯国家Ilizarov创伤修复与矫形科学重建中心简介．中国矫形外科杂志，2007，8：640．

［5］　秦泗河主编．牵张－应力效应对组织生长及起源的实验研究，下肢畸形外科．北京：人民卫生出版社，1998：602－609．

［6］　李刚，秦泗河．牵拉成骨技术的基础研究进展与带给骨科的启示．中华外科杂志，2005，8：540．

［7］　潘少川．1989年访美杂记——介绍Ilizarov技术和新生儿产生骨折．中华小儿外科杂志，1990，2：114．

［8］　李起鸿主编．骨外固定技术原理与临床应用．成都：四川科学技术出版社，1992：2－4．

［9］　秦泗河．Ilizarov技术与骨科自然重建理念．中国矫形外科杂志，2007，8：595．

［10］秦泗河，夏和桃．第二届世界骨外固定技术学术大会扫描．中国矫形外科杂志，2008，15：1199

［11］秦泗河．Ilizarov技术概述．中华骨科杂志，2006，9：642．

［12］秦泗河．Ilizarov技术与爱因斯坦的相对论——时空观．中国矫形外科杂志，2009，13：1027