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2011年8月8日

淺談骨折癒合(Bone healing)

        之前有學生拿著看不懂的文章內容來問我,什麼是primary healing?還有其他種類的healing嗎?因此我找了一些資料,將它整理一下,可作為認識骨折癒合生物力學的一個基礎知識。

        一般Bone fracture healing可以分為兩種:Primary healing (或稱 Direct healing) and Secondary healing (或稱Indirect healing),分別代表兩種不同的骨折癒合機轉。

  • Primary Healing
        簡單來說,這種骨折癒合機轉並不會有骨痂的產生(Callus formation),骨折處兩端的Cortex會自行開始重建,恢復原有的力學結構。這種癒合機轉必須在骨折處的解剖外型能夠非常接近,同時經由內部固定(Internal fixation)減少骨折兩端的相對位移量(relative displacement or motion),才有可能發生。此時硬質骨細胞會開始重建Haversian system,使骨折處兩端的血管能夠重新連接,使骨質可以重新連接在一起,恢復原來的力學強度。
  • Secondary Healing
        Secondary healing相對來說就是一連串複雜的生理反應,包括發炎(Inflammatory)初級骨痂形成(Soft callus formation)硬骨痂形成(Hard callus formation)骨質重建(Remodeling)
 
        骨折發生時,包括局部骨髓(Local bone marrow),骨膜(Periosteum),骨內膜(Endosteum)及周邊軟組織(Adjacent soft tissue)都會受損,最重要的是提供給骨細胞養分的血管(Nutrient arteries)會斷裂,造成養分供應不足,這些受損的組織就會引起一連串的生化反應,也就是俗稱的發炎反應。
       
        發炎反應會持續在骨折發生後1週,在這個階段會感受到腫脹(Swelling)跟疼痛(Pain)及局部發熱(Heat)的反應,與一般的發炎情況相似;在骨折處周圍會產生血腫(Hematoma)。

        約骨折發生後2-3週,初級骨痂開始形成,此時在骨折處周圍形成的骨痂,開始慢慢形成血管,骨母細胞及軟骨母細胞,成骨細胞(Osteoblast)開始大量增生,逐步將血腫代謝掉。

    接下來,骨痂會慢慢開始變成原來正常的骨質,骨礦物質成分會開始逐步提升(Bone mineraliztion),變成硬骨痂;骨痂的大小會跟癒合過程中,骨折處的相對位移有關,如果移動量越大,骨痂就會越大,以確保骨折處的穩定。此一過程約需要3-4個月的時間。

        當骨折處逐漸癒合之後,隨著骨質癒合程度越好,其所能承受之力學負載也慢慢提升到原來的水準,骨質內部會有訊息傳輸給噬骨細胞(Osteoclast),將骨骼外型逐漸修整到原來的形狀大小,此一過程稱為骨質重建,這一個過程需要好幾年的時間才能完成。
 

        這些骨折癒合的機轉除了做為骨科醫師對骨折治療方法的重要參考依據,也是目前所有骨折治療用的醫療器械設計所因循的準則。