1、顱頜面骨生物力學及骨折愈合與修復顱頜面骨折是顱頜面臨床常見病和多發病。顱頜面骨折可致患者語言、咀嚼等功能障礙，還常造成患者嚴重的容貌畸形，引起患者的社交、心理障礙，顯著降低患者的生活質量。因此，顱頜面骨折矯治研究具有重要的理論和社會實踐意義。在該研究領域中，顱頜面骨生物力學及骨折愈合的相關研究近年來取得了豐富的成果，其中不少成果已經應用于臨床，為提高顱頜面骨折的治療水平提供了重要的理論基礎和指導依據，現將從顱頜面骨折臨床矯治出發，對顱頜面骨生物力學及骨折愈合簡要闡述。一、顱頜面骨生物力學1顱頜面骨生物力學：從生物力學角度看，骨為多種生物力學特點差異極大的組織（骨皮質、骨松質、血管、神經、骨膜等

2、）構成的復合材料，其中骨皮質和骨松質是承受生理應力的主要部分。由于骨皮質的機械強度遠高于骨松質，在生理狀態下，骨皮質承受了絕大部分生理應力。就上、下頜骨而言，骨骼上還有負載咀嚼力的牙齒存在，牙齒、骨皮質和骨松質共同承擔了上、下頜骨發揮功能時的生理應力。在實施堅固內固定時，骨皮質將是承擔應力的主要解剖部位，頜骨內固定也因而分為單側骨皮質固定和雙側骨皮質固定，前者主要應用于簡單骨折的固定，后者則適于粉碎性、伴缺損及無牙頜骨折以及頜骨重建等，以獲得可靠的全負載式骨內同定。骨承受的生理應力對骨的生長、發育和改建有重要影響，其作用主要通過細胞內外離子濃度改變和第二信使分子激活兩個途徑實現。據此學者們研發

3、了動力加壓接骨板行下頜骨固定，在骨斷端之間產生壓應力，促進骨折迅速愈合。此外，也可采用牽張成骨技術對骨段持續牽引，使骨斷端之間產生持續而穩定的拉應力，促進新骨形成，從而延長骨段或修復骨缺損。顱頜面骨骼上有多處應力軌跡（圖 1），這些應力軌跡多為骨質較強之處，并形成骨支柱，如顴上頜支柱、鼻旁支柱等。骨折破壞了骨組織連續性，從力學角度是破壞了骨傳遞應力的連續性，從而導致受傷骨失去其正常生理功能。骨折治療的首要目的是重建骨應力傳遞的軌跡，實現生理應力的順利傳遞。因此，顱頜面骨折內固定時應選取上述骨支柱部位放置接骨板，以修復生理應力的軌跡，實現生理應力傳送途徑的重建。2顱頜面骨內固定材料的力學特點及選

4、擇原則：顱頜面骨內固定材料和方法多種多樣，如：小型接骨板、微型接骨板、鈦網、可吸收接骨板、重建板、拉力螺釘技術、鋼絲骨間結扎等（表 1）：從其固定強度和機制可分為 2 類。一為共負載式骨內同定，包括小型及微型接骨板固定技術、可吸收接骨板、拉力螺釘技術、鋼絲骨間結扎技術等，采用此類方法固定后，骨折斷端所承受應力將由固定材料和骨段共同承擔；另一則為全負載式骨內固定，顱頜面常用為下頜重建板，采用該方法固定后，骨折斷端所承受應力將由重建板單獨承擔。顱頜面骨折內固定時應遵循顱頜面骨生物力學和生物學基本原則，即“承力越大，固定越強”和“骨質越弱，固定越強”。 “承力越大，固定越強”指固定前首先判斷骨折斷端

5、所承受生理應力情況，根據應力大小和方向選擇內固定技術和材料。如：眶下緣、鼻骨、顴弓等處承受應力較弱，多選用微型接骨板或可吸收接骨板固定；上頜骨承受中等應力，應選擇小型接骨板固定；下頜骨承受應力較大，應根據具體情況選擇小型接骨板或重建板固定。“骨質越弱，固定越強”指固定前應明確局部骨質情況，骨質較好應采用小型接骨板等共負載式骨內固定方法；骨質差、局部骨質不能承受或僅能承受很小的生理應力則應選擇固定強度較高的骨內同定方法和材料，如：伴有牙槽嵴萎縮、骨缺損或嚴重的粉碎性下頜骨折時應選用全負載式的下頜重建板進行固定；上頜骨嚴重粉碎性骨折則應適當增加接骨板數量，為骨折的固定提供足夠的生理應力支撐；髁突粉

6、碎性骨折可在常規的內固定方法外，輔助頜間牽引固定。在選擇顱頜面骨折內固定方法和材料時，應避免固定強度不足或過高。同定強度不足的常見原因：固定技術選擇不當、數目不夠、放置部位不佳或缺乏必要的輔助固定，這些都會引起術后骨折段不足以承受正常的生理應力，導致骨折段再次移位。固定強度過高的常見原因：固定技術選擇不當、數目過多等，這些不必要的固定會增加對骨膜和血供的損傷，影響骨折愈合，增加術后感染概率；同時也增加了患者的治療費用。此外，固定強度過高還會造成應力遮蔽效應，此時，骨折斷端受到的生理應力過小，導致骨折愈合不良，部分病例甚至在取出接骨板后再次發生骨折。顱頜面骨骼眾多，承力各不相同，加之局部骨質情況

7、的變化，針對每個病例選用何種固定材料及技術、分擔多少生理應力仍需研究。從理想角度出發，應制定顱頜面各型骨折實施內固定技術的選擇標準規范，并采取個性化治療。近年來有限元分析法的不斷發展對此提供了可能，一些學者應用有限元分析法對顱頜面進行骨骼應力分析，并以此指導骨折固定物的設計和改進，并對手術進行評價。但如何更好地將有限元分析法應用于顱頜面骨折的個性化治療，仍需進一步研究。兒童顱頜面骨折具有一定的特殊性，考慮到手術對面部生長發育的影響，應盡量采用保守治療。然而，當骨折本身對患者的相關生理功能有明顯影響時，應首選手術治療恢復骨折處的應力傳遞軌跡，從而恢復骨的生理功能，這對于兒童頜面部生長發育具有重要

8、意義。部分醫師主張對兒童顱頜面骨折首選可吸收接骨板及螺釘，以減少固定對顱頜面生長發育的影響，有一定可取之處。但應注意，可吸收接骨板和螺釘固定強度較弱，使用前應判斷骨折局部承受應力和骨質情況。如局部承擔應力超過可吸收接骨板承受范圍，就應選擇其他固定方法或增加輔助固定措施，否則就可能引起骨折再次移位，反而增加創傷和患者的痛苦。二、顱頜面骨的愈合及修復1顱頜面骨折愈合：骨折愈合是一個復雜的生物學過程，包括干細胞分化及增殖、血管增生、鈣質沉積、骨質吸收及改建等，受患者全身情況、局部力學環境、血液供應等諸多因素的影響，其中局部應力是主要影響因素之一。骨折的愈合過程可分為兩類，間接骨愈合和直接骨愈合。(1

9、) 間接骨愈合：又稱二期骨愈合，通常在骨折復位不理想或固定不夠穩定時出現。間接骨愈合分為 4 個階段，即血腫形成期、血腫機化期、骨痂形成期和骨痂改建期。基本組織學過程為骨折斷端之間形成血腫，隨后逐漸發生機化，并出現鈣鹽沉積。在此基礎上，通過骨折斷端承受生理應力的刺激，骨質不斷發生吸收和改建，逐漸恢復成為成熟的骨組織。(2) 直接骨愈合：又稱為一期骨愈合，是隨著堅固內固定技術的發展而發現的，組織學表現為骨折的愈合局限于骨內，無明顯的外骨痂，在骨折斷端之間直接發生的血管生長和延伸，然后出現成骨鈣化，修復骨折（圖 2）。直接骨愈合的臨床特點為骨折愈合快，X 線表現為沒有外骨痂形成。實際上，采用骨折內

10、固定技術治療顱頜面骨折，骨折的愈合方式多為直接和間接骨愈合同時存在。為盡量增加骨折的直接骨愈合發生率，醫師應遵循顱頜面骨折的功能性固定原則：骨折段的精確解剖復位，特別應注意骨塊舌側的復位；功能狀態下的穩定固定，特別注意固定強度的問題；盡量保存骨塊的血供和骨膜；序列化功能訓練，保證骨塊在術后早期功能訓練，促進骨折斷端早期改建。近年來，骨折內固定技術已廣泛應用于顱頜面骨折治療中，顯著提高了國內外顱頜面骨折的治療水平。然而，骨折的臨床愈合仍需數周之久，為縮短骨折愈合時間，進一步提高療效，學者們開展了多項研究。主要方法包括局部應用生長因子、生物電刺激、低強度脈沖超聲波、高壓氧、組織引導再生技術等，其中

11、以前兩者效果最為肯定。生長因子指在細胞之間傳遞信息、對細胞生長具有調節功能的一些多肽。常用于促進骨折愈合的生長因子有骨形成蛋白、成纖維細胞生長因子、血小板衍生生長因子、轉化生長因子 B 等，單純生長因子局部應用作用時間過短，難以發揮理想的效果。因此，Nakajima 等、陳建霖等采用生長因子與緩釋載體復合后植入骨折部位，取得了明顯的效果。至于其植入方法，可在術中放置于骨折部位，也可術后采用經皮注射等方法。除直接植入生長因子外，也有學者將相關生長因子通過轉基因技術應用于骨折。這些新的生物治療技術為臨床促進骨折愈合提供了新的途徑和方法。生物電刺激的主要理論依據是壓電學說。該學說認為給骨施加壓力后，

12、骨產生電勢能變化，骨折端呈負電荷分布，從而促進骨細胞和成骨母細胞的增殖，最終加速骨折愈合。常用的生物電刺激方法有脈沖或恒定直流刺激、電感偶合電磁刺激、駐極體、正弦波電容偶合電場等。2顱頜面游離骨移植和骨替代材料愈合：在顱頜面骨折伴組織較大缺損時，常需采用游離骨移植或骨替代材料植入以修復缺損。同單純的骨折愈合過程相比，游離骨移植和骨替代材料植入后的愈合過程更為復雜，受更多的因素影響。游離骨移植可分為血管化游離骨移植和非血管化游離骨移植。前者的愈合過程近似于骨折的常規愈合過程，后者則包括再血管化成骨和爬行替代成骨。實際上，在非血管化游離移植骨上常同時存在這兩種愈合方式，只是根據具體情況不同而比例不

13、同。對游離骨移植愈合過程的主要影響因素有：種子細胞來源，骨愈合過程所需的成骨細胞多來自于骨髓、骨內膜和骨外膜，種子細胞來源越豐富，骨愈合越佳。因此，臨床工作中應盡量保存骨膜等組織為骨愈合提供盡可能多的種子細胞來源。充足的血供，臨床工作中應首選血管化游離骨移植，如施行非血管化游離骨移植，也應盡量減少受植床的創傷。可靠的固定，應根據具體情況選擇最佳的固定方案，保證骨愈合處不受到病理性應力干擾。同游離骨移植相比，骨替代材料不能提供種子細胞和血管，因此，在植入區域只能發揮骨引導作用，作為支架引導來自受骨床的新生血管和細胞長入植人物，從促進新骨沉積于其表面及周圍。愈合過程主要依靠新生血管和細胞長人材料內，最終在材料周圍形成骨質沉積和鈣化。在臨床中應注意，骨替代材料的活性和愈合度均低于自體骨，體積及厚度不能太大，否則組織液難以滲入，血管也難以進入，容易發生不愈合及感染等并發癥。綜上所述，顱頜面生物力學和骨