骨外固定器始于1840年，法国Malgaigne应用2枚大钉穿入胫骨骨折的两端，连接体外的一个金属环带上，以调控骨折移位。1954年前苏联Ilizarov设计了全环式外固定器，不仅用于治疗骨折，还用于治疗骨与关节矫形，以及进行肢体延长和骨延长，赋予了外固定技术新的生命，使骨外固定技术有了划时代的发展。从本世纪70年代开始，骨外固定技术的基础研究、器械设计、临床应用方面已取得突破性进展，特别是缓慢牵伸延长技术在矫形外科和肢体延长方面的成功应用，更使其风靡于世，被誉为矫形外科发展史上新的“里程碑”。

　　一、生物学原理及其改进

　　众多基础方面的研究，使临床医生对骨外固定技术有了更深入的认识。

　　㈠力学作用：骨折治疗经典理论强调早期骨折断端坚强固定，坚强固定虽利于原始骨愈合，但由于应力遮挡现象而不利于外骨痂的形成，其骨折愈合往往要持续一年以上，且常发生再骨折，还可见到与时间相关的骨吸收。有学者发现骨折断端之间的微动可以产生应力刺激，促进骨再生，随之提出了弹性固定原则。现代骨外固定器可以根据治疗要求提供以下力学作用方式：

　　牢稳固定：骨折的牢稳固定是指骨外固定器与骨折远、近段必须构成几何不变体DD即静定结构和超静定结构，以防止骨折的位移，成角和扭转畸形的发生。弹性固定：是指骨外固定在维持骨折牢稳固定的同时，允许折端通过骨外固定器的持续弹性加载和间断性的功能锻炼，每个骨间隙有1mm左右的轴向微动以产生应力刺激，促进骨再生。

　　⑴加压弹性固定：维持骨折线位稳定的同时，器械再给予折端一定的持续性压应力。当骨折端受到新的载荷时压应力亦随之增加。受到张应力时，骨折端仍能保
持紧密的接触，张应力消除后骨断端又恢复到原有的力学状态。加压弹性固定主要适用于稳定骨折，骨不连和关节切除融合术的固定。
侧方加压，是在骨折段或大骨块的适当部位穿针，应用顶压或杠杆原理防止骨折成角、位移，以及矫正线位偏差，以增加骨折固定的稳定性。

　　⑵张力弹性固定：骨外固定器有足够的支撑力，对骨折端实施一定的张应力，以防止短缩趋势的发生。在稳定骨折的同时，又能维持骨缺损的肢体长度和/或关节端粉碎性骨折的固定。适用于关节端粉碎性骨折及骨缺损的早期固定。

　　⑶平衡弹性固定：骨外固定器以维持骨的长度和骨折的对线、对位为目的，对骨折端不施加压力或张应力。当受到载荷时骨外固定器发生弹性变形，骨折端产生压应力，载荷消除后骨断端又恢复到原来的力学状态。适用于骨干粉碎性骨折和截骨延长的中后期的固定。

　　1、平衡固定：骨外固定器要有较强的抗剪切能力，以维持骨折的对线、对位为目的。适用于已结合螺钉内固定的斜形、螺旋骨折的固定。

　　2、缓慢牵伸延长：指骨外固定器对截骨端给予持续、限量的张应力，以使骨或肢体长度增加或逐步矫正骨与关节畸形的目的。如截骨延长逐步矫正膝关节内、外翻畸形或缓慢牵伸矫治膝关节屈曲挛缩等，Ilizarov技术的一般生物学原理即张力―应力法则、皮质截骨术概念、牵引速度等。

　　3、动态固定：是指骨折在相对平衡固定的状态，骨折端随着一定的外力作用而出现的轴向滑动。如骨外固定器放松轴向锁定装置后在功能锻炼时沿骨外固定器连接杆方向的滑动，以及通过手动装置使骨折端产生的轴向微动等。

　　4、多种作用力的联合应用：如在一长骨同时进行截骨延长与骨缺损端的加压固定，以及骨不连伴有肢体短缩的治疗等。

　　㈡ 最大限度保护血运：远离骨折处穿针的空间固定方式，即不破坏骨髓内、外血运，很少干扰骨愈合的生物学环境，利于实现生物学固定。

　　二、骨外固定器结构与性能的改进

　　骨外固定器的几何形状、钢针直径、数量、钢针种类(全针或半针)以及穿针平面等因素是评价骨外固定器力学性能的主要依据。近年来在临床应用的骨外固定器构型达数百种之多，主要包括组合式外固定器、半环槽式外固定器、Ilizarov外固定器和Bastinai外固定器。正确选择骨外固定器构型也是用好骨外固定技术的关键，而且是进一步减少并发症的重要因素。用于创伤骨科的骨外固定器，既要符合力学要求，又要考虑灵活性和结构优化的问题。最好能符合以下条件：

　　1、有良好的通用性和灵巧性，能根据不同部位及伤情的治疗需要，组成相应的构型，而且方便整复骨折和术后做适当的再调整。

　　2、随意选择穿针位置，以最大限度避开主要神经、血管及病灶区穿针，不影响局部皮瓣或交腿皮瓣的应用。

　　3、骨外固定器的刚度具有可调性，要满足骨折早期坚强固定和中后期弹性固定的要求。

　　4、骨外固定器与肢体之间的距离可调，便于肢体肿胀严重时留有足够空间;在肿胀消退后，减小骨外固定器与肢体的距离，以增加固定的牢稳性和利于功能锻炼。

　　5、装卸灵活、方便操作，各部件有相对的独立性，便于随时增减某些部件以及必要时将肢体架空，又可随时拆除多余部件。

　　6、骨外固定器的材料具有质轻、坚固、耐腐蚀等特点，最好能透X线。

　　三、骨外固定应用技术不断完善和提高

　　在现代创伤骨科中，对于伴有严重软组织伤或伤口污染严重的开放性骨折或已有感染的骨折、多发伤
骨折、多发性骨折、复杂的闭合性骨折等，即使采用完善的现代内固定技术，也难以达到非常满意的效果，勉强使用时，更易发生皮肤坏死、局部感染、骨髓炎、骨不连、骨缺损等严重并发症，主要原因是传统方法难以同时解决多种组织重建与骨折固定治疗时的矛盾，如骨折固定与血供，以及伤口处理和感染的防治，复杂骨折的稳定与关节功能等，治疗中往往顾此失彼。很多学者将骨外固定技术应用于严重开放骨折和复杂骨折及一部分骨不连等疑难病，骨折愈合率达99.8％以上，且使一些濒临截肢的肢体得以保留。对骨不连、感染性骨折、感染性骨与皮肤缺损等严重骨折并发症的治疗也全部获得成功，而且使一些久治不愈的伤残肢体恢复了功能。在这种情况下，骨外固定技术又重新得到重视和突飞猛进的发展。

　　1、先复位后穿针的操作原则：治疗骨折时必需先使骨折大致复位，然后再行穿针与固定。因为复位与固定是两个不同的力学系统，骨外固定器不可能既是固定器又是复位机，它的主要功能就是固定。其调节性能主要是为便于矫正残余线位偏差和调控固定刚度而设计，而不是为骨折整复。但骨折复位时可以利用其结构特点辅助整复，而不能完全依赖。在特殊情况下，如骨折移位不严重、急诊和野外操作时，可先行穿针，然后再行复位与固定。

　　2、骨折复位的原则：

　　①复位基本方法：以手法为主，辅以器械和牵引等方法。闭合复位有困难时可行小切口直视下复位。

　　②复位要求;简单的骨干骨折和关节 骨折要解剖复位。复杂骨折要达到良好的线位要求(没有必要强求解剖复位)。

　　③部分骨缺损时要行松质骨植骨。

　　④骨段缺损时可考虑采用截骨延长与加压固定技术，修复骨缺损和保持肢体长度。

　　3、灵活应用的原则;实践中一方面要充分应用骨外固定技术优势，另一方面也要有机地结合相关技术，使治疗方法更具合理性和先进性，结果更加完美。

　　⑴结合应用，即同时应用多种方法(复位和固定)和技术(骨折治疗原理、伤口处理与闭合等各种相关技术)。

　　⑵分别使用，有时两种方法因此以克服单一方法的不足。

　　⑶阶段应用，在治疗过程的某一阶段，应用骨外固定器可能是最佳适应证，而在另一阶段用其它方法更为适宜，骨外固定器除了全程使用外，也可与其它方法分阶段应用。

　　4、骨外固定的应用范围不断扩展：骨外固定器治疗骨折的随机性较大。下述内容有些是公认的适应症，有些是相对适应症。适应症也可因技术熟练程度、设备条件、病人对治疗方法的观念等因素影响而有很大差别。因此，在临床实践中要因地制宜，灵活掌握。

　　⑴四肢开放性骨折特别是有广泛软组织伤、伤口污染严重及难以彻底清创的开放性骨折;

　　⑵感染性骨折：远离病灶处穿针固定，提供稳定固定，利于创口换药;

　　⑶多发伤骨折，骨外固定器能为骨折伤肢迅速提供保护，既防止因延期骨折治疗造成的并发症，又便于威胁生命脏器伤的处理;

　　⑷某些闭合性骨折：因骨折粉碎严重难以用其它方法稳定骨折端的骨干的骨折;近关节端粉碎性骨折，某些关节骨折与脱位;

　　⑸需多次搬动(输送)和分期处理的战伤和某种批量伤员的骨折;

　　⑹烧伤合并骨折，用骨外固定器固定骨折，不但便于创面处理，将伤肢架空还可防止植皮区受压;

　　⑺开放性骨盆骨折，骨外固定器可给予较好的固定，并能控制失血与疼痛;

　　⑻断肢再植术及骨折伴有血管神经损伤需修复或重建，以及需用交腿皮瓣、肌皮瓣、游离带血管蒂肌皮瓣移植等修复性手术;

　　⑼因种种原因不能手术治疗的不稳定骨折;

　　⑽作为非坚强内固定的补充。

　　由治疗骨折到矫治骨与关节畸形和骨段延长或肢体延长：由治疗四肢骨干骨折到治疗骨盆、脊柱和关节端骨折;由治疗感染性骨折到感染性骨不连、骨缺损。肢体延长由小腿到大腿、手指和足。
牵伸与加压固定的联合应用为某些骨科疑难病的治疗提供了新的手段：如大段骨缺损、先天性假关节伴肢体短缩等采用加压固定与截骨延长效果极为满意。治疗复杂骨折、骨不连、骨缺损或伴有感染、肢体短缩等骨折疑难病时，要针对病理特点认真分析、研究影响疗效的因素，争取同期治愈各种并发症。治疗中要注意解决好同时应用多种技术之间的矛盾。

　　总之，骨外固定已成为治疗骨折的标准方法之一。而且在某些方面具有很大的优势，使一些久治不愈的骨折疑难病的治疗显得简单有效。正确选择适应证，熟悉骨外固定基本原理，掌握基本规律，规范操作，认真细心的术后管理，对减少严重骨折并发症的发生，提高骨折整体治疗水平有重要意义。