案例1：
病人小王：医生，我两条腿长度不一样，走路高低起伏，特别难受，有什么办法解决这个问题吗？
医生：你的两条腿长度差7cm呢，不用担心，我可以通过手术把你短的腿拉长，让两条腿一样长！
案例2：
病人小张：医生，我因为先天疾病，很矮，平时门扶手都碰不到按钮也很难按到，我可以做手术把我的下肢拉长一些，让我生活方便些吗？
医生：你的情况，也是可以通过手术把两条腿都延长的！
案例3：
病人小明：医生，听说您会“断腿增高术”。我个子只有1.7米，我想再高些，最好到1.8米，您能手术帮帮我吗？
医生：我看你身高可以啊，活动也很好。你说的“断腿增高术”风险很大，你是不允许做这样的手术的。
传说中的“断腿增高术”真的存在吗？同样一位医生，面对不同病人提出的增加腿长度的要求，有答应，也有拒绝，这又是为什么呢？
断腿增高术，在医学中被称为截骨外固定架延长术，也叫肢体延长术。即将骨截断后，通过外固定架长时间的缓慢牵拉将骨头逐渐拉长。现代肢体延长术虽只有70年历史，却充满传奇。
西伯利亚乡村“伊学”传奇
加夫里尔·伊里扎洛夫（Gavriil Abramovich Ilizarov ,1921—1992)，是现代截骨延长术的发明人。他出生于苏联高加索地区（现在阿塞拜疆与达格斯坦交界处的库萨勒村）的一个贫困家庭，父母都是农民，没接受过什么教育。
加夫里尔·伊里扎洛夫
伊里扎洛夫的童年生活就是放牧、耕种、砍柴，直到11岁时才开始上小学，但成绩很优异。仅用了7年时间，于1939年考上了克里米亚半岛的辛菲罗波尔（Simperopol）医学院。
1941年苏联被卷入了第二次世界大战，伊里扎洛夫只好随医学院转移到哈萨克斯坦继续医学学业；1944年毕业后，他被分配到西伯利亚库尔干地区（距莫斯科约3000公里）的偏远小山村——多尔戈夫卡(Dolgovka)村，成为一名全科医生。
库尔干地域广阔，人烟稀少。当地所谓的医院也就是几间木头房子。伊里扎洛夫在那边单独行医，要做的事可太多了——内科、外科、儿科、妇产科、五官科等各种疾病的治疗，他边学边做。西伯利亚的冬天太冷了，以至于他还得自己砍柴取暖度过严寒。
1950年，伊里扎洛夫被调到库尔干军残医院。那里有很多二战遗留的伤残病员等待伊里扎洛夫医治，主要是骨髓炎、骨不连、肢体畸形患者。当时主要治疗方法就是石膏、牵引，但疗效不佳，治疗骨折需要合适的外固定器。
在外出行医乘坐马车时，他发现稳定的车轮结构像人体四肢的截面，车轮中轴是骨骼，周围轮胎类似包绕骨骼的肌肉、软组织和皮肤。
于是他做了两个车轮样的钢环，二者用3~4根螺纹杆连接，就变成了环形外固定器。
将环形外固定器安装在断骨肢体上，用钢针贯穿骨折断端上下端，钢针再与钢环固定，可以牢牢地固定骨折断端。
逐渐、缓慢调整钢环之间的距离，让骨折断端接触、加压，就可以实现骨愈合。
早期的“伊里扎洛夫环形外固定架”，形状酷似车轮子；时至今日，其基本结构也没有改变
骨愈合原理是德国医生朱利叶斯·沃夫（Julius Wolff，1836—1902）提出的，又称沃夫定律，即骨折断端只有接触才能利于骨愈合，断端合适的加压可以让骨折端依据受力情况进行改造。如果骨折端不接触，就没法愈合。
但科学新发现经常诞生于意外之中。
1951年，伊里扎洛夫医生用环形外固定架给一位膝关节严重损坏的病人采用加压融合术，希望促进骨愈合。在给病人交代了加压器使用方法后不久，伊里扎洛夫就因公外出了。
而这名病人理解错了使用方法，使得加压器朝相反方向旋转牵拉。加压器没有加压，反而变成牵拉！
一个月后，伊里扎洛夫医生回来，发现了这个错误：“我的天呐！这样病情就要越来越糟糕啦！要出现骨不连了！”赶紧给拍个光片瞧瞧：嗯？在骨折断端有2cm的间隙，但间隙中竟然出现了很多新生的骨痂！
这与沃夫定律背离。此外，医学常识告诉我们，骨骼增长是因为长骨两端的生长板具有生长能力，骨骼中间部位的骨干无生长能力。当人发育成熟，生长板闭合后，整个骨头就不可能再生长变长了，这也是成年人不会再长高的原因。
然而伊里扎洛夫发现的这个病例告诉他，成年人的骨头在牵拉情况下，也可以变长，长出新的骨头。这是为什么呢？
不久之后，伊里扎洛夫收治又一位伤兵，此人因伤截肢后，膝关节远端残端过短，以致无法安装假肢。病人苦苦哀求，伊里扎洛夫只好用他发明的环形外固定架一试。
他在伤兵小腿残端的胫骨截骨远端穿了克氏针，用环缓慢牵拉，计划按照当时的Wagner方法（下文详述）延长骨头：等骨骼拉开后，在拉开的骨骼间隙再次手术植入骨头。
3个月后，当准备手术植入骨头时，复查X线片的结果令所有人大吃一惊：骨骼牵引间隙长出了新骨，不需要再植骨了！
伊里扎洛夫医生意识到这些现象的巨大价值：牵引产生了骨的生长。
伊里扎洛夫紧接着开始了狗腿折断后的牵拉实验，以及人体创伤骨折断端外固定下的牵拉成骨研究，最终发现“张力-应力法则”（Tension-Stress Effect）：生物组织在牵引下细胞能够继续分裂再生。人体骨骼像皮肤、肌肉、结缔组织一样，同样具有强大的再生能力和可塑性。
具体到骨骼延长，新骨形成首先是骨膜下成骨，并和作用的牵引力平行，即“成骨取决于应力大小和局部血供”。巧合的是，伊里扎洛夫医生发明的“伊里扎洛夫皮质骨截骨术”只需要小切口环形截断骨皮质，可以保留骨髓和骨膜血供，而他发明的环形外固定架则正好能够配合维持截骨端的稳定和提供稳定的应力。其他外固定系统和截骨术无法符合这些要求。
俄罗斯有2条著名的“狗”，1条是巴甫洛夫的狗，验证了条件反射；另外1条就是伊里扎洛夫的狗，验证了“张力-应力法则”。
胫腓骨延长的X光片（笔者提供）
伊里扎洛夫医生通过他的治疗术和环形外固定架治好了许多复杂的创伤骨折、遗留畸形，名气也越来越响。但由于库尔干地区本身偏僻、少与外界交流，最初十几年间，他的理论和技术未得到社会的承认，甚至有些医学专家主张禁止使用此种方法。
这样的妙法良方，怎能消失于西伯利亚的寒风中？
苏联跳高名将意外“带货”
生活往往比电影更精彩。
苏联著名运动员、世界跳高纪录创造者瓦列里·布鲁梅尔（Valery Brumel）在1961至1963年期间，以2.23米、2.24米、2.25米、2.26米、2.27米、2.28米的成绩6次打破男子跳高世界纪录，震惊世界，被誉为“宇宙航行员”。1964年在东京奥运会上，他更以2.18米的成绩打破奥运会纪录，并获金牌。
世界跳高纪录创造者瓦列里·布鲁梅尔（Valery Brumel）
但很不幸，车祸事件令布鲁梅尔右小腿骨折，后又发生感染。尽管前后经历了近30次手术治疗，骨折依旧无法愈合，右腿还缩短了几厘米。当时莫斯科的医生一筹莫展，甚至建议截肢。
布鲁梅尔的病情引发全苏联民众关注。无奈之下，1967年布鲁梅尔找到伊里扎洛夫医生，后者采用他的环形外固定器和治疗法，不仅治愈了感染、实现了骨愈合，还恢复了短缩的3.5cm。这位明星运动员重回赛场，还参加了1968年的奥运会！
至此，伊里扎洛夫声名鹊起，终于冲破卫生部门和学术权威对他的束缚，他的技术从偏僻的库尔干走向全国。苏联也拨款在库尔干建立了800张床位的大医院，包含临床骨科、康复设施和各种实验中心，成了全苏联最大的创伤骨科中心。
为了帮助更多的医生掌握环形支架的应用技术，从20世纪70年代末开始，库尔干每年都举办伊里扎洛夫技术国际学习班，且一直持续到现在。每年都有世界各地的医生前往朝拜学习。苏联、东欧地区的无数病患也奔赴库尔干，寻求伊里扎洛夫的医治。
然而，限于当时美苏两大阵营冷战的对峙局面，伊里扎洛夫的技术、工具、方法都仅仅限于东欧和苏联。外界对于这样一项伟大的医学成果还一无所知。
冲出意大利，走向世界
意大利知名新闻记者、探险家卡洛·毛里（Carlo Mauri）因伤得了胫骨慢性骨髓炎和骨不连，伴有马蹄内翻畸形和胫骨短缩，迁延不愈。西欧的医学专家们束手无策，甚至建议他截肢（这个场景好熟悉）。
1977年，毛里在阿拉伯半岛附近的底格里斯探险，他的苏联同伴尤里·先科维奇（Yuri Senkevich）建议他去西西伯利亚库尔干找伊里扎洛夫医生治疗。1980年4月，毛里辗转来到伊里扎洛夫医生处接受治疗，最终他的骨髓炎、骨不连、胫骨短缩和马蹄内翻足畸形等问题都得到了解决。
身为记者的毛里回到意大利后，将自己的奇妙经历写下，继而引起轰动。1980年11月，意大利莱科（Lecco）医院特意邀请毛里为本院骨科医生报告他在苏联治疗的经历。所以伊里扎洛夫技术在西方世界的首次正式报道宣传，竟是通过一名患者，不是业内同行，也不是神医本人。
卡洛·毛里
1981年6月，伊里扎洛夫被邀请到意大利的贝拉吉奥（Bellagio）做学术报告。对于意大利骨科界，伊氏理论和骨牵引延长术令人耳目一新，堪称神奇，完全颠覆了西方对于骨骼不具备再生长潜力的常识。
1982年意大利成立了伊氏技术研究与应用协会（ASAMI）。伊里扎洛夫的肢体延长术以意大利为跳板，开始在全世界范围内传播。
1991年，伊里扎洛夫教授来到中国（唯一的一次），并在解放军总医院做学术报告。1992年7月24日，伊里扎洛夫因心脏病去世，享年71岁。
佩利医生推动伊氏技术发扬光大
德罗·佩利（Dror Paley）医生于1956年出生在以色列的港口城市特拉维夫，1960年随家人移居加拿大。1983年，他在多伦多大学医院当住院医生时，首次听闻伊里扎洛夫的肢体延长术，并对这项当时在北美鲜为人知的奇术产生浓厚兴趣。
1985年，他奔赴意大利，向莫里吉奥卡·塔加尼（Maurizio Catagni）医师学习。次年，他又在意大利和苏联库尔干地区学习6个月，期间3次访问库尔干，亲自向伊里扎洛夫学习肢体延长和重建技术。要知道，当时是20世纪80年代，美苏为代表的两大集团处于冷战阶段，一个北美医生跑到苏联，深入临床一线，是多么艰难！
佩利与伊里扎洛夫教授
佩利一直钟情于骨科中的肢体矫形，例如X光片可通过机械轴、解剖轴、关节成角等概念对人体下肢受力进行分析，以此作为依据设计手术方案。
意大利、苏联库尔干之行所学的伊氏理论、环形外固定架技术和之前的畸形分析知识，使佩利对肢体矫形有了更深层次认识。他创建并发展了肢体矫形中的成角旋转中心（CORA）原则，使得肢体矫形可通过客观测量、预测正确截骨矫形位置，获得良好的手术效果。此方法硬件要求堪称简陋：1支铅笔、1把直尺、1个量角器以及X光片。
多年后，佩利编写了著名的《矫形外科原则》（Principles of Deformity Correction），一时洛阳纸贵。多年后此书依旧是矫形外科医生的案头必备工具，堪称矫形外科的“圣经”。
1987年11月，已经移居到美国的佩利医生和维克多·弗兰克尔（Victor Frankel） 医生共同组办了伊氏技术的第一次国际会议，在美国首次引入伊里扎洛夫教授的经验。
1989年，他发起组织了ASAMI-北美分部，并担任首任主席。
1991年，他与约翰赫·茨伯格（John E. Herzenburg）医生、凯文·泰茨沃思（Kevin Tetsworth）医生共同组建了美国巴尔的摩肢体延长和重建国际中心，之后每年都举办矫形课程。
佩利医生积极投身于肢体重建的教学，掌握了6种语言（英语、希伯来语、法语、意大利语、西班牙语和俄语），足迹遍布全世界。而巴尔的摩肢体延长和重建国际中心也成为该领域学者心中的圣地。
外固定套装的发展史
工欲善其事，必先利其器。矫形外科的蓬勃发展，离不开外固定工具的发展。而外固定工具的发展，也有一段神奇的历史。
普遍认为现代骨外固定发明第一人是法国的约瑟夫·马耳盖尼（Joseph Francisco Malgaigne，1806—1865）。1843年他发明了钢板制成的治疗髌骨骨折的爪形髌骨外固定器，被认为是世界上第一个外固定器。
现代肢体延长的奠基人公认为是意大利博洛尼亚的亚历山大·科迪维拉（Alessandro Codivilla， 1861—1912），1904年他报告了他的方法，让患者躺在牵引床上，跟骨横穿一根钢针，股骨干截骨后，大重量牵引跟骨，以此牵拉延长股骨长度，达到目标长度后，再用石膏把躯干、下肢连同牵引的钢针固定在一起，引起轰动。但随后这种方法引起的并发症和意外纷纷发生，为肢体延长技术的发展笼罩了一层阴云。
为解决这些问题，欧美很多学者纷纷试图发明各种各样的外固定器用于骨折治疗和肢体延长。
Wagner技术和Wagner支架：
1980年代伊氏技术走向世界之前，欧美应用的延长器械主要是Wagner支架，采用的延长技术称作Wagner技术，即通过Shanz螺钉（一种较粗的螺纹半针）打入需要延长肢体的骨干，于骨干中部截骨，截骨后立即通过瓦格纳支架将Shanz螺钉向肢体远近端拉开，达到预期长度后，再通过手术向间隙内填充松质骨，并用钢板固定，等骨折愈合、骨髓腔贯通后拆除钢板。
伊氏技术和伊氏环形外固定架：
1980年伊氏技术传入西方骨科界，伊氏环形外固定架开始在世界范围内得到传播。
Ilizarov环形外固定架示意图（左）（源于网络）、用于前臂延长（中）（笔者提供）、用于小腿延长（右）（笔者提供）
Bastiani技术和Orthofix单边外固定架：
1980年代Ilizarov技术在西方骨科界传播后，意大利的乔凡尼·德·巴斯蒂尼亚（Giovanni De Bastiani）吸收Ilizarov经验，发明了单边式Orthofix系列外固定器，既可以骨折固定，也可以用于肢体延长。
而肢体延长采用的Bastiani技术，也称作软骨痂牵开法，通过螺纹针固定截骨两端，骨干截骨后待早期软骨痂形成（10~14天）后再开始延长，达到预计长度后停止延长，等骨质形成良好后，去除外固定。
单臂架示意图（左）（源于网络）、用于大腿延长（中）（笔者提供）和前臂延长（右）（笔者提供）
但是，外固定架用于肢体延长时，还有不足之处。比如，单边外固定架只能用于单一平面成角畸形的肢体延长（线性），伊氏环形外固定架可以用于成角畸形和多种复杂畸形（同一平面）。而对于复杂的成角、旋转畸形需要从立体空间上予以解决，就缺乏合适的工具。
此外，由于肢体延长时间久，往往持续数月甚至1年，外固定架的调节需要患者或者家属操作，过程复杂、容易出错。因此迫切需要一种外固定器，最好既能够调节立体空间复杂的畸形，又简单容易操作不会出错。
1965年，飞机工程师斯图尔特（Stewart）设计了一个6个自由度的模拟飞行器，他用6个可调节长度的杆通过两头用球形关节将一个三角形平台托起并与地面连接，形成了一个模拟器。基底座、平台、6根可以伸缩的撑竿（及两端球形关节）连接在一起，构成整个系统。这样基底座不动的情况下，通过6根杆的调节，就可以实现平台的自由活动。
此斯图尔特平台逐渐被用于并联机器人研发以及游乐设施等。大家感兴趣的话，可以注意一些飞行模拟器，模拟器下面就是由6根杆支撑在基底座上的。
斯图尔特平台
斯图尔特平台应用于飞行模拟器
美国田纳西州孟菲斯城的泰勒（Taylor）兄弟，弟弟是个软件工程师，哥哥是个骨科医生，基于斯图尔特平台，1995年俩人合作研发了六轴矫正空间外固定器——泰勒空间支架（TSF)，同年就被骨科医生哥哥约翰·泰勒（John Charles Taylor）和佩利医生应用于临床。由于有配套的软件支持，TSF满足了复杂肢体空间矫形和简单易操作的需求，迅速得到了世界各地矫形外科医生的青睐。
当然也有一点点不足，那就是支架和配套软件，太贵了！前几年，中国国内的一套TSF支架和系统就需要20万元人民币左右，治疗时简直就像把一辆轿车穿在了腿上。
TSF示意图（左）（源于网络）和用于小腿延长矫正（右）（笔者提供）
时至今日，世界各国的医生和工程师们，依旧在探索发明新型的外固定架。例如同属六轴系统的Smart支架、TL-HEX支架、SUV-frame支架，还有土耳其发明的八轴环形支架。总之，为了治疗、改善肢体畸形，大家可谓是八仙过海，各显神通。
从20世纪80年代伊氏技术走出苏联起，中国就紧跟国际发展，依托人口众多、医疗服务和设备好，开展了大量基于伊氏技术和环形外固定架的手术，发明了多种新型外固定工具，解决了大量以前无法解决的医学问题。中国已经成为外固定使用的重要基地，也有效促进了伊氏技术的进一步发展。
肢体延长术的应用和未来
在伊里扎洛夫发现的张力-应力法则基础上，结合佩利总结提炼的CORA原则，人们发明的各种外固定工具在骨科领域方面至少开拓了三大亚专业：肢体延长术；肢体畸形矫正；骨转移治疗各种骨缺损、慢性骨髓炎、骨不连。此外，这些知识又推动了颌面外科、先天性骨病、退行性关节炎、糖尿病足等专业领域的发展。在医学界，一项技术或者工具往往会用人名来命名，如Hoffmann拉钩，Volkmann挛缩。以此推算，至少有30多项技术、工具都可以用伊里扎洛夫来命名了！
回到我们刚开始的病人问题。肢体残缺，例如下肢不等长、侏儒症等，严重影响生活，存在医治必要性时，可以采用肢体延长术予以治疗。但同时也要认识到，肢体延长也是存在风险的，比如钉道感染、延长骨质量异常出现骨折等。因此，医生不会为正常人锦上添花的需求，例如变得更高些，而采用断腿增高术/肢体延长术，因为一旦出现并发症，后果不堪设想。这也是国家不允许给正常人群使用肢体延长术的原因。
-本文作者吴春星是复旦大学附属儿科医院骨科的主治医师-
参考文献
1. 朱跃良, 郑学建. Ilizarov外固定：器械、方法和理念. 北京, 北京大学医学出版社. 2022年第1版.
2. 康庆林, 柴益民 主编. Taylor空间支架原理与应用. 北京，科学出版社. 2016年第1版.
3. Dror Paley原著，陈坚译. 矫形外科原则（Principles of Deformity Correction ）. 北京, 中国医药科技出版社. 2006年第1版.
4. 郑珊, 张潍平, 夏慧敏主编. 小儿外科学(国家卫生健康委员会住院医师规范化培训规划教材). 北京, 人民卫生出版社. 2022年第2版.
5. 寻找Ilizarov
6. 一个改变全人类健康状况的苏联人！
7. Historical Vignettes on How the Ilizarov Method Came to the West
END
