作者：夏和桃
出版社：人民卫生出版社
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实用骨外固定学试读：
前言
骨外固定已有170多年的历史，历经众多学者的努力，技术理论日臻完善。特别是Ilizarov技术在感染性骨不连、畸形矫正和肢体延长临床实践的巨大成功，使这一独特的治疗方式被誉为骨科发展史上的里程碑。并因此而使传统外固定概念发生了重大变革。相关技术原则不仅成为用于处理临床一些棘手问题的“金钥匙”，而且更多地顺应了人们对健康、功能、美学等方面的更高要求的需求，实现了由传统医疗模式向生物-心理-社会模式的转变。
骨外固定是一项骨科适宜技术，不仅具有使用简便、适应证广、疗效确切，并发症少等优点，而且在一些复杂疑难的肢残治疗中还有不可替代的一面。然而，骨外固定犹如一匹“烈马”，只有驯服了它，才能成为一匹任由驾驭的“骏马”。若对此缺少了解，使用不当或滥用，均会发生这样或那样的临床问题，甚至会导致严重的肢体残疾，且往往因此而产生质疑与偏见。国际肢体延长与重建学会（International Lengthening and Limb Reconstruction Society，ILLRS）联盟主席Nuno Craveiro Lopes教授，美国Paley和日本安井夏生等知名学者认为，骨外固定的绝大多数并发症与方法本身无关，而与应用技术有关；但能够随心所欲地驾驭疗效者屈指可数。造成这一局面的因素是多方面，除了与原理的博大精深，器械的多元化和操作技巧有关外，与缺少系统理论、技术规范和标准化的技术体系也不无关系。
进入21世纪以来，随着再生医学、力学生物学和控制论等技术科学交叉融合发展，为开启Ilizarov技术的“玄妙”之门，创造了前所未有的机遇。我国学者在秉承Ilizarov技术精髓的同时，对相关技术进行了改良与创新。对骨生物学、应力再生、应用力学和控制论等交叉学科与骨外固定关联性进行了综合研究，使分散的学科知识和技能“统归为一”，形成了以再生控制技术理论为基础，“简知易从”的骨外固定技术体系。新的技术体系，不仅对规范应用，提高疗效，拓展适应证和降低并发症，具有实际指导意义；也为体现人文主义精神和实现“生物-社会-心理”的医疗模式，提供了可靠的技术支持。因此，将进一步提升我国的骨外固定技术水平和世界影响力。
本书分为绪论、创伤骨科、疑难骨病、矫形外科和肢体短缩五篇，共二十八章。第一篇系统介绍骨外固定技术理论的进展和基本应用技术，简述了再生控制的基本概念，骨外固定疗效与相关学科之间的关联性和必然性，以使读者从理论层面达到“知其然，更知其所以然”的目的；第二篇至第五篇重点介绍了临床应用技术，如骨折、骨不连、骨缺损、骨感染、畸形矫正和肢体延长等技术原则和并发症防治。讨论了先天性假关节、髋关节病、毁损性肢体损伤和复杂性肢残的治疗原则与策略。规范了容易混淆的技术名称，提出了适应于骨外固定特点的骨折分类、疑难骨病分类、肢体短缩分类及疗效评估等标准。
为增加本书的可读性和视觉效果，应用CAD、3D等计算机技术，绘制了系列、标准、直观和清晰的疾病分类、器械构型和操作步骤等图示。以“图文并茂、一目了然”的表现形式呈现在读者面前。本书介绍并展示了从夏和桃和秦泗河两个医疗团队的20000多份临床资料中选出的具有示范作用的200多份病例，并对临床医生关注的问题进行了分析讨论，增加了阅读效果。
编著者以“学而致用”的态度，克服了学识浅薄。以经典Ilizarov技术为基石，Paley矫形原则为准则，再生医学、力学生物学、应用力学和控制论等前沿学科的知识为依据，结合25年的临床实践和20多项技术创新，并参考了国内外相关权威著作的内容、风格与写作技巧，历经8年的努力“由浅入深”的诠释了骨外固定的深奥原理与复杂技术，并编著成书。
本书内容是目前最为系统的骨外固定专著，内容新颖实用，除了众所周知的技术内容外，又新增了很多鲜为人知的内容。是骨科临床医生的工具书和参考书，是骨再生研究和技术创新的参考资料，还是骨病患者选择治疗方法的“医疗顾问”。
由于主编水平的局限性和内容的挑战性，特别是新理论、新概念、新技术的提出，即使论证充分，也难免有错误之处。诚望同仁批评指正，提出宝贵意见，以便再版时更正。
最后，对亲自指导本书编写的邱贵兴院士和罗先正教授，参与编写的专家、学者，北京丰台广济医院骨科同道，北京骨外固定技术研究所力学实验室和3D工作室，以及人民卫生出版社，为本书的编写和出版所付出的辛勤劳动表示衷心的感谢。夏和桃第一篇 绪论
第一章 骨外固定发展与变革
自1840年巴黎外科医生Malgaigne发明经皮骨穿针体外固定的骨折治疗方法以来，该技术经历100多年曲折与坎坷、创新与争议的发展历程，直到20世纪中叶才成为公认的骨折治疗的标准方法之一。20世纪80年代，随着Ilizarov环式外固定器的发明，张应力成骨机制和创造性应用的推广，其神奇的临床效果在震惊世界骨科界的同时，也使Ilizarov技术成为“外固定”的代名词而被誉为骨科领域发展史的第四个里程碑；并在世界范围内得到广泛应用。1991年Ilizarov技术传入我国后，成为了推动我国骨外固定技术发展的原动力。
新千年是一场知识的“狂欢盛宴”，层出不穷的科技进步为医疗技术的发展提供了新的机遇。再生医学、再生与应力，医学控制论等相关科学研究的进展，为我们从技术科学层面诠释Ilizarov技术的“奥秘”提供了技术理论依据。作者根据对新的科学知识的学习和研究，结合20多年的临床经验，将应力再生、智能控制的理论和技术原则统归为一，形成了以再生控制理论为基础的骨外固定技术理论体系。在使骨外固定优势得到充分发挥的同时，不仅能够确保疗效，减少并发症，还使适应证也得到合理拓展，为倡导以患者为中心，“以最小医疗创伤为代价，获取最佳疗效”的治疗策略提供了技术支持。本章现就骨外固定发展与变革、理论进展、技术创新等综合情况简介如下。第一节 骨外固定的发展史一、国外发展史（一）骨外固定的诞生与发展
1840年法国医生Malgaigne首先报告了在胫骨骨折处穿入一枚铁钉，在体外用一个环形带连接固定治疗骨折的方法（图1-1-1），并在1843年又研制了一种四爪髌骨骨折外固定器（图1-1-2）。此后人们就将其称之为外固定，并一直沿用至今，而Malgaigne也被公认为外固定的创始人。
Malgaigne的发明，大大激发了外科医生的兴趣，1850年Rigaud、Amedee Bonnet和Beranger Feraud也尝试过将螺钉连接到木或金属棒上的骨折固定方法，但因为铁质材料对组织的腐蚀性大，容易发生严重的针道感染而阻碍这一技术发展的进程。1886年在法国第15次外科学会上，Langenbeck报告了一组应用连接杆与螺钉结构的外固定器治疗长骨骨折的病例，多数病例并发生严重的针孔感染，甚至造成败血症和死亡，致使该方法遭受质疑。随后许多学者对制作钢针的材料和方法进行了改进，Lambotte在钉上镀银或镍，Boever选用了不锈钢材料，提高了钢针的耐腐蚀能力，减少了针道的感染。在针孔感染取得进展后，又发现固定的稳定性不足，将引起骨折不愈合等新问题。为此人们又对外固定器的稳定性进行了改进，美国外科医生Parkhill设计了包括4个皮质骨螺钉和一个有伸缩功能固定杆的外固定器，在增加稳定性的同时，还拓展了外固定器的调节功能，临床应用14个病例全部成功。他认为：“一个标准的外固定时代已经来临，尤其在假关节切除和骨不连的治疗。骨折伴有移位，特别是复合伤者应该应用这个方法”，但“从来没有任何其他方法能够取得100%的治疗效果”。此后越来越多医生开始关注外固定。1902年，被称为系统骨折外科之父的著名比利时骨科医生Lambotte设计了能够治疗股骨、胫骨、肱骨、锁骨和掌骨等多部位骨折的外固定器。他的临床实践证明，这种外固定具有易于装卸、固定牢稳、便于伤口的观察和包扎、允许伤肢活动等优点，尤其在小腿严重开放骨折更为明显。自使用这个方法后截肢率明显下降。图1-1-1 Malgaigne胫骨骨折外固定器图1-1-2 Malgaigne髌骨骨折外固定器
20世纪30年代，随着材料应用与工程设计和加工技术的进步，外固定器在强调稳定性的同时也开始注重灵巧性，Boever、H.Judet、Lambotte、Bonnel、Chalier、Goosens、以及 Joly、R.Andersons等诸多学者，均对外固定器的调节功能做了有益的改进。1937年Stader设计出了具有牵伸加压的外固定器。1934年美国人Anderson为增加外固定器的骨折复位功能，将钢针与可调金属板连接后进行骨折复位，然后再将钢针尾端用石膏作连接固定。二战期间美国军队应用过该固定方法，但因败血症和穿针处肌肉粘连等问题遭到官方禁止。
1938年瑞士人Hoffmann设计了一种具有牵伸加压和骨折复位后能矫正残余偏差功能的单边外固定器。为增加稳定性，又将单边改为双边和四边式构型，将半针改为全针，大大提高了固定的稳定性和整复功能，曾得到过临床推崇。但由于结构复杂笨重和应力遮挡等不利因素，现已较少应用。后来又进行实质性改进，成为组合式结构的Hoffmann（Ⅱ），在治疗骨折中有所应用。
第三次科技革命带来了新材料技术、新工艺和生物技术等相关领域的飞速发展。很多学者将新材料、工程设计和生产工艺应用到了外固定器的设计与生产中，使骨外固定研究与应用取得了长足进展，而最为突出的是Ilizarov技术的发明与应用。（二）骨延长技术的萌发（参考《骨再生与修复》）
1905年，A.Codivilla报告了股骨粗隆下斜形截骨，跟骨穿针一次性牵引延长和石膏固定的股骨延长方法，开启了“肢体延长”的时代，共完成了26例延长病例。大多数患者获得了3～8cm的延长，并发症主要包括短缩畸形和死亡。作者强调在手术中需要确定对软组织，尤其是肌肉给予合适张力，以保持肢体正常功能。
1912年，Ombredanne首次将外固定技术用于股骨延长。他应用间接截骨术进行缓慢的延长，平均5mm/d的速度，共进行8天。他报道了皮肤坏死和感染等并发症。Putti进一步减慢了拉伸的速度，2～3mm/d，共30天。他还尝试了应用钢琴琴弦进行骨骼的牵拉。此后他又引入了一种称之为“osteoton”单边式延长器。他进行了10例股骨短缩病例的延长处理，平均延长7～10cm，结果出现了骨折并发症。
1927年，Abbott提出了骨延长潜伏期的概念。他采用保留骨膜的策略，进行阶段性截骨，经过一定潜伏期，再利用可控压力的器械进行牵拉。报道了6例胫骨延长3～5cm。同时他还提出松解克氏针附近的皮肤可以减轻术后疼痛。
1936年Anderson应用马蹄形箍筋改良的器械进行股骨延长，在治疗过程中患者需要保持卧床，骨膜和骨都被间接切除，延长速度约为1.5～2mm/d。
1944年Brockway和Fowler报道了应用Abbott技术对105例肢体延长患者长期随访的结果。他们的潜伏期设为5天，牵拉速度为1～1.5mm/d。肢体延长的康复时间，5cm需要1～2年的治疗时间，或是延长1cm需要3～4个月的时间。（三）Ilizarov技术时代
20世纪70年代，Ilizarov凭借环式外固定器、牵拉成骨机制、无血技术和创造性应用的综合优势，使骨外固定进入了临床应用的成熟阶段，实现了骨外固定的划时代发展。Ilizarov技术主要技术特点如下。
1.洞孔环式外固定器
经典的环形外固定器Ilizarov于1951年发明，其基本结构为：①洞孔全环或半环；②螺纹连接杆；③细钢针或橄榄针，采用拉张技术；④关节铰链和矫形技术（图1-1-3）。图1-1-3 Ilizarov外固定器部分构件
Ilizarov外固定器可以根据临床需要组成不同几何构型和多种带有矫形功能的构型，使传统外固定器在结构和性能方面均发生了重大改变。力学作用方式、力学生物学性能和调控能力等方面的质变，著提高了外固定器的稳定性、矫形功能和灵活性，弥补了早期外固定器的诸多不足。环式外固定器除了用于骨折固定和肢体延长外，还可广泛用于骨不连等疑难骨病和畸形矫正的骨科疾病治疗（图1-1-4）。因此Ilizarov外固定器不但是外固定器的经典之作，也是进行再改良与创新的基石。图1-1-4 Ilizarov和他的外固定器
2.创造性应用
1944年第二次世界大战时期，在前苏联西伯利亚乌拉尔山脉东部的小城Kurgan市，很多患者深受战争带来的慢性骨髓炎合并骨缺损、骨不连和骨畸形等肢体损伤之苦。为了减轻及解决伤病者的痛苦，从医不久并对国外技术进展了解较少的Ilizarov医生开始尝试骨科方面的研究。他创造性应用了环式外固定技术，使很多患者避免了截肢，并帮助无数残疾患者恢复了正常的肢体功能。这些事迹口口相传，很快传遍了整个国家。Ilizarov应用环式外固定器，在骨科临床开拓了很多前人未曾涉及的领域，如骨段延长与加压固定治疗感染性骨缺损；缓慢牵伸矫治骨与关节畸形；侏儒症增高；先天性髋关节的重建术等（图1-1-5、6）。1968年，Ilizarov应用自行研制的外固定器，治好了前苏联著名跳高运动员Brumel久治不愈的胫骨骨髓炎，并使其重返运动场。这样神奇的疗效震惊了整个前苏联医学界。1980年Ilizarov应用骨外固定技术治愈了意大利知名新闻记者Mauri难治性胫骨感染性骨不连。从此Ilizarov技术从库尔干小镇迅速传遍了欧美等发达国，兴起了世界范围的骨外固定基础研究和临床应用的热潮。图1-1-5 Ilizarov足踝部外固定器图1-1-6 Ilizarov斜拉式骨段延长器
3.张应力成组织理论
Ilizarov技术在临床治疗上的奇特效果，于1971年得到前苏联政府的认可，并在库尔干建立了一座数十万平米、以骨外固定为特色的全国创伤与矫形外科治疗中心（简称为Ilizarov治疗中心），并修建了器械加工厂和多个基础实验中心。开展了在牵伸条件下骨再生的组织学、形态学的研究，发现了延长骨段区的中部和整个延长期出现的活跃新生骨，以及停延后在中立位固定条件下，新生长骨逐渐矿化的组织学过程。实验观察到在张应力作用下，新骨生长区的类纤维细胞形成胶原纤维，沿牵引力方向平行排列。初步骨化的组织逐渐混入远离生长层中心新生的骨小梁内。在延长过程中，牵引区中部近侧和远端的新生骨率先逐渐成熟。而且在整个牵伸期，发生高水平活力的新生骨，促进骨形态学和功能组织的形成。由此提出了张应力成骨（distraction osteogenesis DO）的骨延长理论，使传统的骨痂延长术（callotasis）生物学原理发生了质的转变。新的骨延长理论消除了人们对肢体延长生物学方面的担心。以后的研究又进一步证明：在张应力条件下，神经、血管和肌肉等软组织也会发生再生的生物学现象（详见第二章第一节）。这一令人鼓舞的实验现象为当代组织延长的科学性、安全性和可行性提供了科学依据，也成为安全大幅度肢体最有价值的生物学研究成果。
4.无血技术概念
Ilizarov在环式外固定器、细钢针拉张技术和牵拉成组织理论三项基本原则上，倡导以“无血技术”外科手段治疗骨病的理念（与微创概念不谋而合）。在这一理念指导下，很多骨病在治疗中避免了手术切开和穿置钢针时的出血，特别是矫治因软组织挛缩引起的各种关节畸形。
环式外固定器、牵拉成骨、无血技术和创造性应用是Ilizarov技术的四项技术原则，共同构成了“Ilizarov技术”的核心内容，也是对骨外固定技术的四大贡献。（四）Ilizarov技术在西方国家的影响
20世纪80年代，Ilizarov先后应邀到100多个国家或地区进行学术报告，全世界有5000多名医生接受过培训（1990年前）。这一举动激发了无数骨科医生对骨外固定技术学习、研究和应用的兴趣，极大地推动了世界范围内学习、应用、研究骨外固定的热潮。Ilizarov技术在美国、意大利、西班牙、瑞士、巴西、法国等国得到一定程度的推广与发展。法国学者B.GIOrion等，在儿科应用该技术进行肢体延长。西班牙L.Munuera等报道了马德里奥都奴玛大学巴兹医院应用该技术治疗骨折、骨不连、肢体延长与先天性胫骨假关节的经验。瑞士F.Cheralley等应用该技术治疗如神经纤维瘤胫骨假关节、萎缩性假关节、增殖性假关节、感染性假关节等顽固假关节疾病，并获得满意的临床效果。F.Cheralley认为应用IIizarov技术治疗比用腓骨带血管蒂移植优越；意大利R.Cettanco报道一组28例胫骨假关节应用该技术治疗均获得愈合。虽然Ilizarov技术在日本、韩国、印度等亚洲国家也得到推广，并不乏高水平的临床应用，但与已有很好成功经验的欧美国家比较，在国际上的影响力仍十分有限。
1981年一些意大利骨科医生为了进一步传播Ilizarov的器械和技术，创立了Ilizarov方法研究和应用学会（association for the study and application of the method of Ilizarov ASAMI），并将Ilizarov技术编入了教科书。为简化操作难度，Bastiani（1984）等发明了一种单边的轴动力外固定器（unilateral axial dynamic fixator UADF）（图1-1-7A、B），并在世界范围得到很好的推广应用。图1-1-7A.Bastiani单侧外固定器标准构型；B.Bastiani骨段延长加压固定器
1985年，AO学派也认为“外固定已成为有经验的创伤外科医生手边必不可少的工具”，并认为外固定器在处理开放骨折时“对骨和软组织增加的血管损伤最小，感染的危险比内固定更低”。AO学派研制的管状外固定器推荐用于多发创伤的早期固定、严重粉碎的骨干和关节周围损伤、严重软组织和韧带损伤的暂时固定，以及一些骨盆环分离、儿童骨折、关节融合和截骨术。AO管状外固定器也是一种组装类型的外固定器，基本结构由各种Schanz螺钉、斯氏针、连接管、针—管夹钳、管—管夹钳及附加的部件和内植物组成。该固定器可根据临床具体情况组成多种静态固定的外固定器构型，在治疗开放性骨折的临床实践中体现了骨外固定的价值（图1-1-8A、B）。图1-1-8A.AO小腿外固定器构型；B.AO外固定器股骨构型
1994年J.Charles Taylor和Harold S.Taylor为了提高外固定器的先进性，将Stewart平台及Chades理论引入Ilizarov外固定系统，对Ilizarov环式外固定器进行了改良。他们使用6根在接头处能自由旋转、并可伸缩的支撑杆连接远近端的固定环，并称这种外固定系统为Taylor空间外固定支架。之后他们又研制了应用计算机辅助矫形功能的六杆联动外固定器（图1-1-9），利用Chasles轴的原理进一步发展起来的Stewart平台，使6根可调节长度的支撑杆，能够在空间任何方向上移动一个物体，现已应用于骨科可同步矫正六轴畸形。该外固定器借助计算机，能实现三维空间矫正骨折的移位及畸形矫正（图1-1-10A、B、C），在欧美等发达国家得到较多应用。图1-1-9 Taylor空间外固定器
Ilizarov技术时期的骨外固定进展，主要表现在环式外固定器、创造性应用和牵拉成骨的组织学研究等方面。Ilizarov技术对西方国家的影响和研究应用成果使该技术得到国际范围的认可，特别是Paley《下肢矫形原则》的出版使Ilizarov技术的应用更加规范。图1-1-10 Taylor空间外固定器治疗骨折的程序A.经骨骨折；B.安置外固定器；C.利用外固定器整复固定二、国内发展史
我国真正意义上的骨外固定研究与应用始于1976年，孟和（1976）研制了骨折复位固定器；马景昆（1984）研制了头颅骨盆环牵引器；孙锡孚研制了骨盆外固定器；李起鸿（1986）研制了半环槽式外固定器；夏和桃（1988）研制了组合式外固定器等。李起鸿在骨延长的基础研究和临床应用方面做出了很大成绩，先后发表了大量学术论文，编著了《骨外固定原理与临床》和《骨外固定学》等著作，为我国骨外固定事业的发展奠定了良好的基础。我国骨外固定技术的飞速发展也得益于相关学术组织，如中华医学会骨科分会、创伤分会，以及骨科前辈的大力支持。
1991年Ilizarov教授应邀来北京进行了长达四小时的专题学术报告，500多张系统、经典的临床幻灯和精彩的演讲，成为我国骨外固定发展与创新的原动力和催化剂。
Ilizarov关于骨外固定治疗骨折是“革命”性进展，“无血”技术、“骨再生无限”和疗效百分百的论述给与会学者留下了深刻的印象，在很大程度上激励和推动了我国骨外固定的应用与创新，对我国骨外固定的快速发展起了决定性作用。夏和桃在学习和应用Ilizarov技术的同时，以Ilizarov技术为基石，以东方思维模式为主线的创新理念，对组合式外固定器进行了全面更新换代和技术升级，实现了“效由心生、器随境转”的阶段性目标。为了系统研究、挖掘和诠释Ilizarov技术的“奥秘”，1992年创建了我国首个拥有自主知识产权，掌握核心技术，专门从事骨外固定研究、应用、创新和技术推广的综合性医疗科技企业——北京骨外固定技术研究所。先后与中科院力学研究所、北京航空大学、北京首都医科大学，以及积水潭医院、友谊医院等单位开展了生物力学，骨与软组织再生的基础和应用研究，并取得令人鼓舞的成绩，对促进我国骨外固定技术全面发展发挥了积极作用。
1992年始，骨外固定先后被编入朱通伯主编《骨科手术学》第二版、邱贵兴主编《骨科手术学》第三版、王亦璁主编《骨与关节损伤》第四版和第五版等骨科权威性著作。《中华骨科杂志》、《中华创伤杂志》多次组织了骨外固定专题，刊登了当时国内骨外固定的技术进展。1993年中华医学会在创伤分会成立了骨外固定技术培训中心（夏和桃任主任），1994年中华医学会骨科分会成立了骨外固定学组（李起鸿任组长，荣国威、夏和桃任副组长）。在此期间先后举办了各种全国性骨外固定学术会议和技术培训班30多届（次），促进了我国骨外固定技术的普及与推广。
1995年夏和桃、秦泗河、李刚等凭借对骨外固定应用价值的高度敏感和执着，自发地形成了骨外固定“研究应用联盟小组”，分别开展了张应力下骨和软组织再生的基础研究、技术创新和临床应用等方面的工作，形成具有中国特色的学术团队，成为我国骨外固定的基础研究、技术创新、临床应用和技术推广的主力军，不仅为我国骨外固定技术的可持续发展奠定了基础，也为走向世界创建了很好的发展平台。临床应用方面，在创伤骨科、疑难骨病、矫形外科和肢体短缩矫治等专业领域中，广泛开展了以Ilizarov技术为基本原则的骨外固定的应用，积累了2万多病例的临床经验，取得99%以上的优良疗效。其中不乏极其严重、复杂和久治不愈的疑难病例。1999年在悉尼世界矫形骨科会议（SICOT）上，夏和桃等报告的“带锁髓内钉与外固定器在肢体延长中的联合应用”一文获精品论文（前10名）学术奖，这是我国骨外固定首次得到世纪最高学术组织的肯定。
2003年在宁志杰教授与《中国矫形外科杂志》编辑部的支持下，秦泗河、夏和桃、李刚等在中国残疾人康复协会肢体残疾康复专业委员会，创建了Ilizarov技术学组，并举办了多次全国性学术会议和技术培训班。
2005年夏和桃创建了国内唯一以骨外固定为特色的医疗机构，除了承办骨外固定技术培训和进修班外，还与俄罗斯Ilizarov技术治疗中心开展了专项技术合作。同年，在中国残疾人康复协会肢体残疾康复专业委员会宁志杰教授，骨科学会邱贵兴院士的支持下，成功地举办了“北京首届国际肢体延长与重建论坛”。来自俄罗斯Ilizarov技术中心主任Shevtsov教授、美国Paley教授、英国和德国等诸多国际著名专家与我国学者进行了深入的学术交流，我国的骨外固定综合成果给各国专家留下了深刻影响。
2006年夏和桃、秦泗河、李刚先后应邀到俄罗斯、美国、英国等国家进行学术交流及访问。为我国骨外固定技术走向国际学术舞台，登上Ilizarov技术的神圣讲台，迈出了坚实的第一步。2006年夏和桃应邀在Ilizarov中心举办的国际会议上，发表题为“Ilizarov技术在中国”的学术报告，并在美国国际外固定学术会议上发表了“双下肢矫形延长”的学术报告，均引起与会者的极大兴趣和震撼。
2011年经秦泗河、夏和桃、葛建忠等人的努力，中国成功加入国际外固定与骨重建联盟（ASAMI International and WCEF ICEF&BR），成为正式会员国。2012年4月，秦泗河成功召开“国际骨外固定（Ilizarov技术）与骨关节重建学术会议”。世界外固定联盟主席Nuno Craveiro Lopes和美国、日本、韩国等国著名学者进行了大会报告，并参观了夏和桃、秦泗河所在的医院，观摩了手术。国外专家在对我国骨外固定的发展感到震惊和高度评价的同时，希望将我国的临床应用技术和优良器械介绍到西方和更多国家。
2012年9月秦泗河带领中国骨科医生代表团，参加了巴西召开的“第二届世界外固定与骨重建大会”。中国医生有16篇论文在大会发言交流，形成良好的国际影响。欧美国家的代表认为，以Ilizarov技术为代表的现代骨外固定体系，已经不同程度催生了复杂创伤与肢体残缺修复、短缩延长与功能重建的新学科，而外固定器只是工具，是借以实现医疗目的的器械。通过开发内置物的牵伸成骨技术（如髓内钉延长技术），成为肢体延长与重建的一个重要发展方向，并能大大减少或避免体外固定牵拉的弊端与并发症。因此会议决定将前“世界外固定学会（WCC）”和“国际Ilizarov研究与推广学会（ASAMI）”更名为“国际肢体延长与重建学会（International Lengthening and Limb Reconstruction Society ILLRS）。中国也成为ILLRS的正式成员国（秦泗河任中国组委会主席）。将在该领域的世界学术舞台上做出与大国地位相符的作用。
国际肢体延长与重建学会（ILLRS）的学术研究、临床应用能与欧美等国家医院的科室名称、医生执业范围相符，能及时反映创伤修复、肢体再生重建等多学科知识、技术交融与整合的发展趋势。第二节 骨外固定概念的演变
1.外固定
外固定源于Malgaigne报告经皮骨穿针治疗骨折的方法。顾名思义，“外固定”（External fixator）是与“内固定”相对应的一种命名方式。
2.Ilizarov技术
Ilizarov曾将他这一独特的技术形象地称为“两个桶的连接技术”。随着Ilizarov技术四项原则（环式外固定器、牵拉成骨机制、无血技术和创造性应用）被世界范围认可后，以他名字命名的“Ilizarov技术”也随之享誉全世界并被广泛引用。Ilizarov编著的《Transosseous Osteosynthesis》一书虽被译为“经骨（的）骨缝合术（或骨缝术、骨接合术）”，但在世界范围内“Ilizarov技术”一词，已成为公认的技术概念和技术个性化定义的典范，以及对发明人的尊重。必须强调，尽管Ilizarov技术与初始的“外固定”有着天壤之别，但从广义上也同属于骨外固定技术的范畴。
3.骨外固定
1992年为了规范“外固定”的名称，朱通伯、李起鸿与夏和桃等进行认真讨论后，将“外固定”命名为“骨外固定”，并进行了以下定义：骨外固定是治疗骨折的一种方法，其特点是通过在骨折的近心与远心骨段经皮穿放钢针（Pins），再用连接杆（connectors）与固定夹（clamps）把裸露在皮肤外的针端彼此连接起来，构成一个新的空间力学稳定体系，用以固定骨折。这种特殊装置，称为骨外固定器（external fixator）或外固定架（摘自《骨科手术学》第三版）。
这一概念既保持了该技术的原始特征，也避免了与石膏外固定、夹板外固定的混淆。因此在李起鸿主编的《骨外固定原理》和《骨外固定学》、邱贵兴和戴尅戎主编的《骨科手术学》第三版、王亦璁主编的《骨与关节损伤》第四版、第五版等权威骨科专著作中均使用了骨外固定一词。
4.现代骨外固定
根据骨再生控制理论，应用经皮骨穿针与体外装置和微创技术原则，进行骨折治疗、疑难骨病治疗、骨与关节畸形矫正、骨段延长和肢体延长的再生控制技术体系，简称现代骨外固定（external skeletal fixation ESF）。体外与骨连接的机械装置，称为外固定器（External fixation EF），还可根据功能特点命名为骨外矫形器、骨外延长器和骨段延长器等。
现代骨外固定概念是夏和桃基于对传统外固定、Ilizarov技术和骨外固定概念的理解，以及最新技术理论的进展所提出的骨外固定新概念。新的概念在继承传统概念本源的同时，突出了基础理论、智能控制和微创意识，使传统的骨外固定成为有“灵魂”的技术理论体系。
进入21世纪以来骨外固定又有了新的发展，不仅在技术内涵上有了新的提升，更重要的是基础理论已发生了质的变化。基础理论已从张应力成组织理论，上升到组织再生的生物学理论、应力再生理论。技术层面又融入了智能控制论等新的学科知识，如再生医学、力学生物学、应力与再生、机械工程学和智能控制论等学科的知识与技能。不断涌入骨外固定的概念，为该技术增添了新的生命力。
可以预言，随着时间的推移和专家控制系统的建立与完善，这一新的技术学科不仅会跻身于再生医学的领域，还将以最具实践性的再生技术科学成为再生医学耀眼的新星。外固定器也将随着技术理论的进展而创新，仿生外固定器和智能控制外固定器也会随之而生，临床应用范围仍会不断拓展，一门综合性骨科再生控制技术体系将完善并形成。第三节 骨外固定基础理论的进展
骨外固定技术貌似简单，实则博大精深，是骨科领域原理最深奥、技术最复杂的学科。它涉及临床医学、再生医学、生物力学、应力再生、工程力学、控制论、几何学、物理学、数学、哲学，甚至“玄学”等多学科知识。由于人们缺少对再生医学、应力再生和控制理论等相关学科进展的系统了解与研究，造成了对Ilizarov技术过度“抽象”的诠释。导致临床医生未能从科学技术层面对Ilizarov技术的“深奥”进行了解，临床应用处于“知其然而不知其所以然”的局面，妨碍了该技术的合理应用和健康发展。
进入21世纪后，再生医学、再生与应力，医学控制论等相关学科的研究取得了长足的进步，为从技术科学层面诠释Ilizarov技术的“奥秘”提供了科学依据。为此作者根据对新的科学知识的学习、了解和研究，凭借20多年来对Ilizarov技术的“直觉”、“灵感”和经验总结，使分散的科学知识与应用技术“统归为一”，创造性地提出了以应力再生和智能控制为思维主线的再生控制论，使繁杂的骨外固定技术成为一种“简知易从、人器合一”的再生控制技术体系——骨再生控制学。再生控制理论，将从生物学、生物力学、力学生物学和控制论的科学层面揭示Ilizarov技术原理的“奥秘”和疗效“百分百”的必然性。在理论上到达“知其然，更知其所以然”的更高境界；在方法上应用控制科学方法论，使骨外固定应用技术从感性和经验，走向理性和科学；在器械上从传统（机械）走向现代化和智能化。为提高疗效和减少并发症提供更加可靠理论和技术保证，为实现“以最小医疗创伤和代价，获取最佳疗效”的理想提供技术支持。骨再生控制的范畴，主要包括骨再生生物学、骨力学生物学和智能控制论，现分别简述如下。一、骨的生物学
骨是一种有生命的组织器官，其发生涉及体内外多种因素的共同调控。骨组织受到各种内源性或（和）外源性因素的干扰后，其组织结构会发生不同程度的改变，骨功能也会受到不同程度的影响。有些因素能增强骨的功能，如适当应力刺激下的骨质增强；有些因素会影响骨的功能，如骨折、绝经后骨质疏松等。在胚胎发育过程中，骨的形态发生涉及一些特定位置的控制中心，控制中心的细胞通过信号因子调控其他细胞。信号因子是由一些保守的多基因家族编码的蛋白质，如骨形态发生蛋白（bmp），表皮生长因子（egf），成纤维细胞生长因子（fgf）和Wnt信号。因此，信号系统在再生中发挥重要作用，生长是可以被信号系统指控的动态事件。在动物再生实验研究中发现：创伤，可激活Wnt信号系统，使发育成熟的细胞转变回原始的状态，从而再次生长发育为成熟细胞——再生肢体（鸡的翅膀）。这是因为一些动物（人类）的再生能力，虽在进化过程中丧失，但保存的遗传基因仍可以在某些特定环境下再次发挥作用，使肢体再生。因此，信号系统与再生关系的重要性的发现，极大鼓舞了从事损伤再生和应力再生的临床研究工作者，特别是骨科和创伤修复外科。
骨代谢与损伤时的再生过程非常复杂，与胚胎时期骨发育过程极为相似。骨再生的三个必要条件是：刺激因子、靶细胞和特定的环境，即一组未分化的前体细胞移行到损伤部位，然后在一定骨诱导因子刺激下开始发生形态变化，定向分化为成骨细胞，成骨细胞再合成胶原，同时细胞外基质钙化，完成骨再生过程。这一过程受多种因素影响，其中骨诱导因子的局部调节发挥着重要的作用。这些骨诱导因子通过自分泌和旁分泌过程促进成骨细胞增殖和骨基质的合成，调节骨再生，而且这些骨诱导因子相互作用，形成复杂的网络系统，影响、控制骨再生过程。
组织学上骨的再生能力主要依赖于成骨细胞的诱导作用及其向新骨形成区的迁移能力，主要是通过“细胞—基质—骨诱导因子—细胞”的相互影响起作用。成骨细胞本身能够合成并分泌多种骨诱导因子，其中大多数因子在骨形成过程中分布于细胞外基质。骨诱导因子调节骨原细胞、成骨细胞及破骨细胞的增殖、分化及代谢等功能，通过自分泌及旁分泌机制来启动和调控骨再生过程。
促进骨再生的骨诱导因子包括BMP、TGF-β、IGF、PDGF、FGF以及VEGF等。这些骨诱导因子，在骨再生过程中发挥着重要的作用，它们促进间充质细胞的增殖并使其向成骨细胞发生分化，并且还促进成骨细胞的增殖、黏附、合成分泌骨基质以及骨再生过程中血管的增生等作用。这些基础研究的成果，有的已在组织工程学、干细胞的应用研究中发挥重大作用，并临床应用于许多疾病的治疗中，如创伤、心血管病、糖尿病、骨质疏松、严重烧伤和脊髓损伤等。
上述观点临床骨科医生必须给予充分认识，并将这一理论与临床实践紧密结合，特别是在骨外固定实践中，必须将骨再生的生物学知识作为指导临床分析和处理问题基础理论。二、再生与应力
骨的生物力学研究证明，骨是一种适应性结构，骨中的细胞感知力学负荷后，其密度与结构随之发生适应性变化。新的研究证明，组织再生的生物学过程均可对应力刺激做出应答。应力与细胞和组织结构、功能及其生理学之间的关系非常密切。如何将这一生物力学特征为临床所用，日渐引起人们的关注。随着研究的深入，逐渐形成一个新兴的科学-力学细胞学。从骨外固定临床角度来说，力学生物学、张应力再生和骨折愈合机制有着“亲密无间”的本性关系。因此而共同构成了一种新的技术理论——应力再生理论。生物科学的发展，力学生物学和生物化学的相互结合已大于人们所想象的作用，了解和探讨其机制有助于认识应力环境下细胞和组织的生长以及分化调节机制，对指导临床实践有着重要意义。（一）骨力学生物学
骨生物力学已是广为人知的生物学知识（具体内容参阅第二章和第三章），也是力学生物学（biomechanics）的基础。随着细胞和分子生物学的发展，生物力学的研究已从器官、组织水平深入到细胞、分子、基因、信号水平。由此产生了一门新兴的交叉学科——力学生物学（mechanobiology）。虽然从字面上看，力学生物学仅改变了生物力学的词序，但是其概念和内涵与生物力学有很大的区别。从生物进化的角度来说，“形状适应功能，功能又适应形状”是一个反复
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