作者：南方科技大学医院骨科     潘福海

Ilizarov环形外固定架技术是20世纪骨科领域的重大突破，其基于“张力-应力”法则，通过持续牵拉刺激激活骨骼、肌肉及血管的再生潜能，促进组织细胞增殖与分化，实现骨与软组织的同步修复。该技术具有微创、低感染率和并发症少的优势，在大段骨缺损、骨感染及骨延长等复杂疾病的治疗中疗效显著。在关节疾病治疗中，其通过牵开关节间隙、降低关节面压力、促进软骨再生，同时矫正肢体力线及畸形，达到功能重建的目的。自20世纪90年代起，秦泗河团队系统化探索Ilizarov技术在足踝畸形的器械构型与适应证扩展，2003年姬洪全等首次在国际上系统报道了Ilizarov环形架在复杂性踝关节融合术中的应用，标志着该技术在保踝治疗领域规范化应用的开端。作为人体主要负重关节，踝关节的骨折、关节炎、软骨损伤及马蹄足畸形等常见疾病均可从Ilizarov技术中获益。本文系统综述其临床应用进展，为优化踝关节疾病治疗方案提供依据。

文献检索策略

计算机检索PubMed、Embase、中国知网、万方、维普数据库，检索时限为建库至2024年12月。中文检索词：“Ilizarov技术”“环形外固定架”“踝关节骨折”“骨性关节炎”“距骨软骨损伤”“马蹄内翻足”“高弓足”“跟骨缺损”“微循环重建”“糖尿病足溃疡”“长期随访”；英文检索词：“Ilizarovtech⁃nique”“anklediseases”“circularexternalfixator”“osteochon⁃drallesion”“equinovarusdeformity”“cavusfoot”“calcanealde⁃fect”“microcirculationreconstruction”“diabeticfootulcer”“≥5yearsfollow⁃up”，通过布尔逻辑运算符组合检索式，共获得文献1644篇。根据纳入标准：①研究主题为Ilizarov技术治疗踝关节疾病以及涉及Ilizarov技术的延伸应用；②包含临床数据或生物力学分析；③包含≥5年随访数据；④发表为核心期刊文献或相关英文文献；排除标准：①个案报道；②重复发表；③内容高度重复或相似文献；④会议论文；⑤无法获取全文的文献。最终纳入文献45篇（图1）。

Ilizarov环形外固定架在复杂踝关节骨折及脱位中的应用

Ilizarov环形外固定架在踝关节骨折及脱位治疗中展现出显著优势，其核心机制在于通过可控牵伸技术实现骨折复位、畸形矫正及早期功能康复，临床疗效确切。该技术的成功关键依赖于环形构架提供的三维稳定性及克氏针张力值的精确调控。有限元分析证实，相较于传统单边支架，多平面橄榄针与环形外固定架的协调作用可使骨块间微动幅度降低62%（P＜0.01），抗旋转力矩较传统单边支架提升约40%（P＜0.05），抗剪切刚度达150N/mm，这种增强的稳定性既能保证骨折端稳定，又可促进骨痂血管化进程，特别适用于后踝及Chaput结节粉碎性骨折的固定。

在高能量损伤如Pilon骨折中，传统开放手术常面临软组织损伤、感染及骨不连等风险。环形外固定架通过闭合复位、渐进牵伸及多平面克氏针固定策略，有效保护了软组织完整性。其钢针特有的轴向微动机制，显著改善了骨折愈合的生物力学微环境，促进骨折的早期愈合。临床研究进一步支持其在复杂病例中的应用，针对合并大段骨缺损的开放性Pilon骨折，环形外固定架联合有限切开复位能重建踝关节功能并促进骨缺损修复，显著降低软组织并发症发生率，最大限度保留关节活动度，且病人可早期负重，优良率达64%，美国足踝外科医师协会（AOFAS）踝与后足功能评分系统评分达（77.73±8.87）分。此外，Ilizarov技术在解决儿童胫骨远端骨骺骨折后继发的严重内翻畸形及肢体短缩方面同样效果显著，通过缓慢牵伸可同步矫正畸形与延长肢体，获得良好的影像学及临床结局。

然而，传统环形外固定架构型复杂、体积较大，病人佩戴舒适度较差。新型外固定架的研发及智能化升级势在必行。近年来出现的马蹄形改良外固定架，通过优化设计，使胫距关节面应力分布均匀性提升28.7%，并将骨愈合率提高至92.4%。未来研究应聚焦于智能化外固定架设计与再生医学的联合应用。重点方向包括：开发具备可调节牵伸参数的智能支架系统；探索应用可吸收生物降解材料以优化治疗过程；结合个性化3D打印定制支架与实时生物力学反馈系统，构建精准化、微创化的动态骨折治疗模式，以期进一步提升骨折愈合效率与质量。

Ilizarov环形外固定架在踝关节骨性关节炎当中的应用

踝关节骨性关节炎（OA）是一种进行性加重的退行性病变，传统治疗手段包括关节腔内药物注射、关节镜下清理、踝关节融合术和全踝关节置换术。然而，前两种方法仅能暂时缓解症状，无法阻止疾病进展，终末期病人往往需接受关节融合或置换手术。Ilizarov环形外固定架通过牵开关节、降低关节压力，促进骨软骨再生修复，为OA治疗提供了新的选择。其牵伸机制通过减少关节接触应力、改善软骨代谢、抑制炎症反应，可有效延缓甚至逆转OA进展。Saltzman等的前瞻性随机对照研究证实，36例踝关节OA的病人经牵伸治疗后疗效显著，且关节活动度得以保留，显著延缓了OA的进程。王正丹等治疗23例中重度OA病人，结合局部踝关节清理手术和Ilizarov环形外固定架牵伸技术对病人进行治疗，病人术后疼痛视觉模拟量表（VAS）评分、AOFAS功能评分均获得较高的分数，证实其可显著改善临床症状。一项对10例创伤后终末期踝关节OA病人的研究发现，Ilizarov外固定架铰链的动态牵伸，减轻了病人疼痛症状，推迟了关节融合术的时间。值得注意的是，晚期治疗常需结合骨赘清理或截骨手术。郭保逢等采用踝上胫腓骨弧形截骨联合Ilizarov技术治疗复杂畸形合并中重度OA，术后维持5~8mm关节间隙，允许全负重行走，疗效满意。

然而，踝关节OA病人关节间隙牵伸距离的个体化如何设定仍是讨论的热点。有学者对这一问题进行初步探索，基于步态分析的研究显示，牵伸力与牵伸距离的优化阈值对关节修复具有关键影响。当牵伸力达到病人体重的1.2倍（对应牵伸距离6~8mm）时，胫距关节接触面积可减少82.0%±5.3%，软骨下骨血流量增加至基线值的3.8倍，发现踝关节间隙最小牵开距离为5.8mm时，能避免负重行走时胫距关节面的接触，更有利于疼痛的缓解及关节的修复。但是长期的牵伸可能引发关节囊纤维化，造成踝关节僵硬，建议采用间歇牵伸模式（牵伸6h/放松2h）以维持滑液循环。另外，牵伸治疗的时间窗选择也会直接影响踝关节OA软骨的修复效果。vanValburg等认为外固定牵伸时间至少要持续3个月，因为外固定移除后，踝关节牵伸的空间会减少，而软骨细胞可能需要3至6个月的无负重状态来重建软骨基质，所以足够的牵伸时间对软骨的修复至关重要。目前的研究表明，Ilizarov技术在早中期踝关节OA中具有显著优势，但其在晚期病例中的应用仍需进一步验证。未来可开展多中心随机对照试验，评估不同牵伸距离和持续时间对软骨再生的影响。

Ilizarov环形外固定架在距骨软骨损伤中的应用

Ilizarov环形外固定架为距骨软骨损伤提供了创新性解决方案。距骨表面70%由软骨覆盖，其自我修复能力差，传统治疗常面临修复困难等问题。研究表明，关节面应力降低可激活软骨修复机制，而Ilizarov技术通过牵开踝关节间隙，有效降低软骨压力并改善滑液代谢，为损伤区域创造低应力修复环境。临床实践显示，早期应用该技术结合渐进性负重训练，可使病人术后6个月足踝功能评分提升40%~55%，且并发症发生率低于开放手术。值得关注的是，Rodriguez团队采用Ilizarov牵伸联合软骨移植治疗深度损伤，术后2年随访显示软骨再生厚度达原生软骨的68%±12%，显著优于单一疗法。

近年来，随着生物力学研究的深入，Ilizarov技术在距骨软骨损伤中的应用机制得到进一步阐明。研究表明，佩戴外固定器进行多次行走可以持续改变踝关节腔内的液体压力，从而提高软骨细胞的愈合能力并降低软骨下骨密度，同时这种间歇性液体压力的改变会增加病人软骨细胞蛋白聚糖的合成。当动态牵伸力控制在（0.15~0.20）×体重时，采用六维力传感器监测系统（精度±0.5N）可实现精准调控，此时距骨顶接触应力降至（0.38±0.07）MPa，软骨细胞增殖活性达峰值，可显著促进软骨细胞外基质中Ⅱ型胶原和蛋白多糖的合成，其表达量较对照组提升2.3倍。此外，间歇性牵伸模式（牵伸6h/放松2h）较持续性牵伸更有利于滑液循环，可提高软骨营养物质的渗透率约35%。当前治疗瓶颈在于损伤分期的精准评估及牵伸参数的个体化设定。笔者认为，未来应构建基于MRIT2mapping和骨科2025年7月第16卷第4期Orthopaedics,July2025,Vol.16,No.4·373·有限元分析的智能决策系统，通过动态监测软骨含水量及应力分布，实时调整牵伸力度。同时，Ilizarov技术与生物材料在再生领域如富血小板血浆（PRP）、3D打印生物支架、水凝胶的结合研究将会为复杂距骨缺损提供新的解决方案。

Ilizarov环形外固定架在马蹄内翻足中的应用

Ilizarov环形外固定架为马蹄内翻足的治疗提供了革命性解决方案。该疾病以踝关节僵直、活动受限及软组织挛缩为特征，传统三关节融合术虽可矫正畸形，但存在软组织坏死风险（发生率约15%~20%）。Ilizarov技术通过缓慢牵伸，逐步矫正畸形，同时保护软组织血供，显著降低了并发症发生率（＜5%）。临床研究表明，成年病人术后胫距角改善达25°±6°，背伸活动度增加至15°±4°，且畸形复发率较传统手术降低约30%。对于复杂病例，泰勒架结合“U”形截骨的应用进一步扩大了适应证，尤其适用于软组织条件差或瘢痕严重的病人。

在儿童及青少年病人中，Ilizarov技术展现出独特优势。对于先天性Ⅲ度马蹄内翻足。秦泗河团队通过对25例（40足）先天性青少年马蹄内翻足的研究发现，Ilizarov技术结合有限的软组织松解术能获得满意的矫正和足部功能，畸形矫正满意率＞92%，足部功能优良率≥90%，是一种安全、微创且有效的方法。针对青少年复发性马蹄内翻足，一项14例（16足）的临床分析显示，运用Ilizarov技术结合有限手术进行复发性马蹄内翻足的矫正，术后足内翻、足背屈、踝关节活动范围和角度以及病人的步态较术前明显改善，临床效果显著。

Ilizarov技术在儿童和成人马蹄内翻足的治疗中均显示出良好的疗效，但其高钉道感染及术后高复发率仍是主要挑战。无论Ilizarov环形外固定架结合软组织手术还是截骨手术，在拆除外固定架后具有很高的复发率，这与畸形程度、软组织条件及术后康复依从性密切相关。未来研究应关注术后康复方案的优化以及新型外固定架的设计来减少复发率。

Ilizarov环形外固定架在踝关节其他疾病中的应用

除经典马蹄内翻足外，环形外固定架在矫正高弓足方面取得突破性进展。一项包含15例僵硬性高弓足的研究显示，采用中足截骨配合环形支架渐进矫正，畸形和疼痛均得到缓解，病人的VAS、AOFAS较术前明显改善，获得了较好的临床效果。对于创伤性跟骨缺损，通过Ilizarov外固定进行延长，患侧跟骨的高度和长度几乎恢复到对侧脚的相同水平。跟骨倾斜角的平均值从术前的2.6°增加到术后的19.0°。AOFAS评分从60.0分增加到86.0分，取得满意的足部功能。此外在治疗先天性跖骨短小症方面，基于Ilizarov技术进行的外固定牵伸也有其独特优势，如在第4跖骨延长术中，采用微型环形支架以1mm/d速率牵伸，所有病例均达到骨性愈合，AOFAS评分显著提升，外观和临床效果满意。

Ilizarov环形外固定架在治疗创伤或烧伤后踝关节功能障碍中展现出独特优势。此类疾病常伴严重瘢痕挛缩，传统广泛松解手术易导致皮肤坏死和感染。Ilizarov技术通过微创牵伸，逐步矫正畸形，避免了广泛软组织剥离，治愈率提升至85%以上，且并发症发生率降至5%以下。临床研究表明，烧伤后踝关节挛缩病人经Ilizarov牵伸治疗后，以0.25mm/6h的慢速牵伸配合瘢痕“Z”成形术，可减少皮肤坏死风险（发生率从传统手术的15%降至3.2%），踝关节活动度改善35°±8°，AOFAS评分提升至（78.5±6.7）分。对于神经源性足踝畸形合并骨髓炎病人，Ilizarov环形外固定架牵伸技术不仅能有效控制感染（感染率＜8%），还可显著改善步态对称性。针对血友病性关节病的病人，经持续牵伸治疗后，VAS评分降低（4.2±0.8）分，且治疗期间未发生严重出血事件。一项对于8例血友病性踝关节病人的前瞻性研究表明，通过Ilizarov技术对踝关节进行牵伸，能明显减轻病人疼痛，改善踝关节功能，是推迟致畸的很好的干预措施。对于踝关节结核病人，环形外固定架结合抗结核治疗可实现早期负重，术后6个月病灶愈合率达90%以上。

Ilizarov的“张力-应力”法则在微循环重建领域也展现出新价值，在糖尿病足治疗中，负压-牵伸复合系统展现出独特优势。胫骨横向骨搬运技术结合负压可使创面血流灌注量提升，同时进行0.25mm/6h的牵伸可促进毛细血管新生，有助于溃疡的愈合，减少顽固性糖尿病足溃疡的复发及截肢的可能。对于血栓闭塞性脉管炎，胫骨横向骨搬移（1mm/d速率）可使肱踝指数从0.31±0.08提升至0.68±0.12（P＜0.001），其机制与血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子等血管生成因子上调3~5倍相关。

Ilizarov技术在踝关节复杂疾病中的创新应用值得进一步探索。未来可结合虚拟现实技术和机器人辅助手术，提高治疗的精准度和安全性。探索Ilizarov技术与生物材料（如可降解支架）的联合应用，促进组织再生。同时个性化治疗方案的制定和长期随访数据的积累，将有助于优化Ilizarov技术的临床应用。Ilizarov环形外固定架通过多平面克氏针固定及刚度调控，形成抗旋转与抗剪切的三维稳定结构，在复杂踝关节疾病治疗中展现出不可替代的优势，目前已广泛应用于多种踝关节疾病的治疗。环形支架的多平面矫正能力源于其模块化设计，通过增减连接杆和铰链数量，可构建针对不同畸形的力学处方。例如高弓足需要矢状面背伸+冠状面外翻的复合力系，而跟行足则需侧重跟骨轴向牵引。尽管该技术在临床应用中存在治疗周期长、针道感染、足下垂、下肢肿胀及护理难度大等问题，但其能够有效减少传统手术常见的并发症，如伤口感染、瘢痕挛缩、关节挛缩和僵硬等。此外，Ilizarov外固定架在术后可根据病情灵活调整，并在牵伸过程中对周围组织、软骨、血管和神经具有显著的修复作用。未来研究应重点关注智能调节装置的开发、生物力学反馈系统的建立，以及干细胞治疗、PRP等再生医学技术与Ilizarov技术的联合应用。通过不断优化，Ilizarov环形外固定架有望在踝关节疾病治疗中实现更广泛的应用，成为操作便捷、病人舒适度高、疗效确切的重要技术手段，从而为病人带来更大的临床获益。

来源：骨科2025年7月第16卷第4期

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