1-1 研究背景
研究動機
在台灣汽機車意外頻傳，若受到強大的外力撞擊，力量超過骨頭可以 承受的範圍就會造成骨折。其中因為高能量的外力撞擊很有可能造成軟 組織嚴重破損的開放性骨折(如圖 1-1)[1]。骨折發生時以下肢骨折的案例 最為常見，其中又以脛骨骨折的比例較高。
對於臨床醫師而言，伴隨著軟組織嚴重破損的開放性骨折是一個艱鉅 的挑戰；在受傷初期必須完整的評估患者損傷狀況，以避免發生感染為 原則，進行骨折的治療，並且須同時修復嚴重破碎的軟組織，在患部進 入至恢復期，極有可能併發骨頭不癒合以及畸形癒合等狀況[2]。
圖 1-1 開放性骨折圖[1]
現今傳統治療開放性骨折，大多採用兩個階段的治療方式。第一階段 是以預防感染為前提，將嚴重受損的軟組織進行清創，並且用外固定器 將骨折處固定，以避免骨頭不必要的偏移；第二階段為重建受傷的骨頭，
等待軟組織癒合之後[3]，在進行內固定手術，以達到骨折癒合的效果。
這樣的治療方法可以有效的降低併發症的發生率，也可以幫助患者提早 恢復到可以進行復健。
圖 1-2 臨床治療，（A-C）判斷骨折的形式，（D-F）使用外固定器做為臨 時的固定支架，（G-J）使用隨內釘作為第二階段骨重建支架。[3]
目前傳統外固定器(如圖 1-3)[4]被廣泛運用在開放性骨折的患者上。
傳統外固定器雖然操作簡便，可是體積過於龐大且笨重，不但無法提供 足夠的穩定性且容易刺傷對側正常的軟組織。此外，傳統外固定器常會 跨關節使用，如果軟組織修復時間過長，很有可能會造成患者關節硬化，
或是肌肉萎縮等問題，這將會造成病人日常生活的不便。
圖 1-3 臨床運用，傳統外固定[4]
在臨床上固鎖式骨板是用作為內固定使用，固鎖式骨板相對於加壓式 骨板擁有較高的穩定性、可保持骨頭血液供應、較高的抗拔出能力等優 點，但是 Trevor 等學者有提到骨板的穩定性太高，很有可能會造成骨頭 不癒合或是延遲癒合等現象[5]。Bottlang 等學者提出一個新理論，藉由 改變骨釘的設計以達到降低整體的結構勁度(stiffness)，讓骨折處保有一
定的位移量，可以促進次級骨癒合的形成，此可以知道，骨折處有適當 的結構勁度，可以提供較佳的次級骨癒合，過低與過高的結構勁度都會 對患部造成不良的影響，較不恰當。[6-9]
近幾年內有不少臨床醫師將固鎖式骨板作為暫時外固定之使用(圖 1-4)[10]，在臨床報告中顯示固鎖式骨板作為外固定使用之可行性，但是 目前完全是由臨床醫師決定骨板的配置方式，因此沒有足夠的科學量化 數據證明鎖定式骨板作為外固定效果好壞。
圖 1-4 臨床運用，鎖定式骨板作為外固定之使用[10]
1-2 脛骨骨折
1-2-1 脛骨的解剖構造
脛骨位於人體下肢部分，是小腿內側主要負重的骨頭，脛骨近端膨大，
形成內側髁(Medial condyle)與外側髁(Lateral condyle)，與股骨遠端的內 側髁、外側髁和髕骨形成膝關節(Knee joint)。脛骨遠端稱為內髁(Medial mallolus)與腓骨遠端形成關節面，與距骨頭部構成踝關節(Ankle joint)(圖 1-5)[11]。
圖 1-5 脛骨的解剖構造圖[12]
1-2-2 骨折種類
受到高能量的撞擊往往會造成骨折，骨折的分類主要有以下兩種 1.
AO-OTA 骨折分類 2. Gustilo-Anderson 骨折分類(圖 1-6、表 1-1)。
AO-OTA 骨折系統分類主要為 4 碼，第一碼主要分為長骨(1.肱骨、2.
橈骨、3.股骨、4.脛骨)；第二碼主要分為長骨的部位(1.近端、2.骨幹 3.
遠端)；第三碼為骨折的情況(A.單純骨折、B.楔型骨折、C.複雜型骨折)；
第四碼為骨折的複雜程度(1~3)[13]。
圖 1-6 AO-OTA 骨折分類[13]
Gustilo-Anderson 骨折分類分為三類，主要是以傷口大小、傷口汙染 程度、骨折複雜程度以及軟組織受傷程度進行分類，傷口較小且骨折較 簡 單 為 Gustilo-Anderson 類 型 一 骨 折 ， 傷 口 越 大 骨 折 越 複 雜 則 為 Gustilo-Anderson 類型三骨折，如下表。
表 1-1 Gustilo-Anderson 骨折分類[14]
Type 傷口大小 污染程度 骨折複雜程度 軟組織受傷程度
I <1cm 乾淨 單純骨折 輕微 II 1-10cm 中度污染 單純骨折 中度
III >10cm 嚴重污染 粉碎性骨折 大範圍受損
IIIa >10cm 嚴重污染 粉碎性骨折
軟 組 織 足 夠 適 當 包覆受傷區域
IIIb >10cm 嚴重污染 粉碎性骨折
大 範 圍 軟 組 織 缺 損，伴隨骨膜剝離 及骨骼露出
IIIc >10cm 嚴重污染 粉碎性骨折
動脈受傷出血，需 要血管重建
1-2-3 骨折修復生理機制
骨折修復主要分為初級骨癒合(Primary bone healing)與次級骨癒合 (Secondary bone healing)兩種。
初級骨癒合為絕對穩定(Absolute stability)之固定機制，此固定機制不 會有骨痂產生(Callus formation)，骨折兩側的皮質骨會自行開始重建，並 回復原有的力學結構。這種癒合方法必須在骨折處的解剖外型相當接近，
透過使用加壓骨板(如圖 1-7)給予骨折兩端加壓(Compression)與摩擦 (Friction)，減少骨折處兩端的相對位移量(relative displacement or motion)， 並且骨頭重新連接，形成初級骨癒合。
圖 1-7 固定機制，使用加壓骨板固定，骨折處兩端細胞直接生長[15]
次級骨癒合為相對穩定(Relative stability)之固定機制，主要是透過給 予骨折處骨塊活動來刺激骨痂生成，隨著軟骨痂逐漸成熟轉換成硬骨痂，
並且限制骨折兩端的位置，透過骨痂使骨折處兩端連接。此類型的癒合 方式，骨痂的形成需要一定的刺激，若骨折處相對位移量過大，則可能 會造成不癒合(Nonunion)或是延遲癒合(Delayed union)的情況發生。次級 骨癒合主要分為四個階段：
1. 發炎(Inflammatory)：骨折時骨膜(Periosteum)、骨內膜(Endosteum) 及周邊軟組織(Adjacent soft tissue)都會受損，這些受損的組織就會在 骨折處引起一連串的生化反應，並且形成血腫。
2. 初級骨痂形成(Soft callus formation)：內外骨膜的幹細胞，因受刺激 而使成骨細胞(Osteoblast)開始大量增生，形成縱橫交錯的網狀纖維 包覆骨折處並且提供骨折處一定的穩固作用。
3. 硬骨痂形成(Hard callus formation)：骨痂會慢慢開始變成原來正常的 骨質，骨礦物質(Bone mineral)成分會開始逐步提升，變成硬骨痂。
4. 骨質重建(Remodeling)：經過身體活動，持續讓不成熟的骨頭生成與 吸收的循環，逐漸使骨折處轉換成皮質骨(Cortical bone)與疏鬆骨 (Cancellous bone)，恢復骨頭原始負載能力。
1-3 骨折治療方法
對骨折的治療而言，骨折部位的穩定性占相當重要的一個部分。傳統 的治療方法主要是使用石膏(如圖 1-8)來治療，因為石膏具有良好的塑形 能力，可以配合患者肢體外型進行塑形，石膏固定之後也不容易產生變 形，可以提供一定程度的穩定性。但是石膏與患者緊密的貼合，無法配 合患部的發炎腫脹等生理反應進行調整，在腫脹的期間容易壓迫患部造 成血液循環不良，造成骨組織缺血性壞死，而且等腫脹消退時石膏的穩 定性會大幅度的降低，有可能會使患部產生骨折的位移。石膏有時必須 橫跨關節處，當固定的時間過長時，有可能會影響關節功能，使關節萎 縮，使關節產生彎曲和伸展的困難。也有可能造成肌肉萎縮、關節僵硬 等問題。由於石膏固定無法配合患部進行調整，此種固定方法不適用於 嚴重軟組織受損的開放性骨折上。
圖 1-8 石膏固定[16]
以絕對穩定為原則的加壓式骨板(Compression plate)，必須依靠骨頭 與骨板之間的摩擦力來穩定骨頭。由於骨板會直接壓迫在骨頭上，容易 造成骨頭缺血性壞死(如圖 1-9)，導致骨頭無法癒合。而且加壓式骨板也 不適用於開放性骨折，因為如果產生深層感染，必須切開剛癒合的軟組 織重新清創，再進行重新固定。
(A) (B)
圖 1-9 骨折治療(A)加壓式骨板[13] (B) 骨頭缺血性壞死[17]
目前下肢脛骨骨折治療選項之一是以相對穩定性為原則的骨髓內釘 (Interlocking nail)(圖 1-10 A)，骨髓內釘可替患部分擔負載並導向次級骨 癒合，可以有效的加速骨折癒合時間，但是對於粉碎性骨折或靠近關節 面骨折是無法使用骨髓內釘進行固定，骨髓內釘必須經由關節處植入固 定，因此容易造成病患關節疼痛的問題[18]。
(A) (B)
圖 1-10 (A)骨髓內釘(B)連桿式外固定器[13]
另外一種以相對穩定為原則的固定方法是外固定器(圖 1-11 B)，對於 高感染風險的開放性骨折，外固定器能快速穩定骨折處，對於骨膜上的 血液循環影響較低，可以有效控制局部損傷。
有著體內外固定之稱的鎖定式骨板(Locking plate)(圖 1-11)，有別於加 壓式骨板的固定方式，鎖定式骨板是利用鎖定骨釘頭的螺紋設計與骨板 上的螺紋緊密結合，使鎖定式骨板產生軸向與角度穩定性(Fix angle device)，因此不需要將骨板加壓在骨膜上，不會影響骨膜上血液循環，
可提高骨折癒合速度。
(A) (B)
圖 1-11 骨折治療 (A)鎖定式骨板 (B)鎖定式骨釘與加壓式骨釘差異[13]
1-4 文獻回顧
1-4-1 固定器的演進
目前臨床上開放性骨折的治療方式都採用二階段式，先使用外固定器 固定骨頭，等待軟組織修復之後在使用骨板進行內固定，這方式不僅費 時，還有可能造成患部畸形癒合( Malunion )的併發症。而加壓式骨板與 隨內釘也無法用於軟組織嚴重受損的開放性骨折，有可能會造成深層感 染( Infection )等其他併發症。
有著體內外固定之稱的固鎖式骨板解決了許多骨折治療上所造成的 併發症，但是固鎖式骨板作為內固定使用時的結構強度太大會發生應力 遮蔽(Stress shielding)的現象。在 2009 年時 Bottlang 等學者提出一個新理 論，藉由改變骨釘的構造，以達到整體的結構勁度(stiffness)下降，增進 次級骨癒合的形成，稱為 Far cortical Locking(圖 1-12)。由此可知，骨折 固定有適當結構勁度可以獲得較佳的骨折癒合[6-9]。
(A) (B)
圖 1-12 (A)Far cortical Locking 固定方式 (B)結構勁度下降機制[9]
在國外目前已經有案例表示固鎖式骨板作為外固定的可行性，國內外 皆有臨床醫生證實固鎖式骨板作為外固定使用可以促進次級骨癒合的骨 痂形成，原本應該需要兩階段的療程才能完成的治療，但是有些患者未 進入第二階段就已經痊癒了(圖 1-13)。就目前而言固鎖式骨板作為外固定 所施打的方式皆由臨床醫師所決定，沒有一定施打的標準，Zhang 與 Ahmad 等其他幾位學者發現，固鎖式骨板與骨頭的距離增加會降低結構 的勁度，Zhang 等人也有提到，除了改變骨板與骨頭的距離之外，還有
在國外目前已經有案例表示固鎖式骨板作為外固定的可行性，國內外 皆有臨床醫生證實固鎖式骨板作為外固定使用可以促進次級骨癒合的骨 痂形成，原本應該需要兩階段的療程才能完成的治療，但是有些患者未 進入第二階段就已經痊癒了(圖 1-13)。就目前而言固鎖式骨板作為外固定 所施打的方式皆由臨床醫師所決定，沒有一定施打的標準，Zhang 與 Ahmad 等其他幾位學者發現，固鎖式骨板與骨頭的距離增加會降低結構 的勁度，Zhang 等人也有提到，除了改變骨板與骨頭的距離之外，還有