颅颌面骨折是颅颌面临床常见病和多发病。颅颌面骨折可致患者语言、咀嚼等功能障碍，还常造成患者严重的容貌畸形，引起患者的社交、心理障碍，显著降低患者的生活质量。
因此，颅颌面骨折矫治研究具有重要的理论和社会实践意义。在该研究领域中，颅颌面骨生物力学及骨折愈合的相关研究近年来取得了丰富的成果，其中不少成果已经应用于临床，为提高颅颌面骨折的治疗水平提供了重要的理论基础和指导依据，现将从颅颌面骨折临床矫治出发，对颅颌面骨生物力学及骨折愈合简要阐述。
一、颅颌面骨生物力学
1．颅颌面骨生物力学：从生物力学角度看，骨为多种生物力学特点差异极大的组织（骨皮质、骨松质、血管、神经、骨膜等）构成的复合材料，其中骨皮质和骨松质是承受生理应力的主要部分。由于骨皮质的机械强度远高于骨松质，在生理状态下，骨皮质承受了绝大部分生理应力。
就上、下颌骨而言，骨骼上还有负载咀嚼力的牙齿存在，牙齿、骨皮质和骨松质共同承担了上、下颌骨发挥功能时的生理应力。
在实施坚固内固定时，骨皮质将是承担应力的主要解剖部位，颌骨内固定也因而分为单侧骨皮质固定和双侧骨皮质固定，前者主要应用于简单骨折的固定，后者则适于粉碎性、伴缺损及无牙颌骨折以及颌骨重建等，以获得可靠的全负载式骨内同定。
骨承受的生理应力对骨的生长、发育和改建有重要影响，其作用主要通过细胞内外离子浓度改变和第二信使分子激活两个途径实现。据此学者们研发了动力加压接骨板行下颌骨固定，在骨断端之间产生压应力，促进骨折迅速愈合。此外，也可采用牵张成骨技术对骨段持续牵引，使骨断端之间产生持续而稳定的拉应力，促进新骨形成，从而延长骨段或修复骨缺损。
颅颌面骨骼上有多处应力轨迹（图 1），这些应力轨迹多为骨质较强之处，并形成骨支柱，如颧上颌支柱、鼻旁支柱等。骨折破坏了骨组织连续性，从力学角度是破坏了骨传递应力的连续性，从而导致受伤骨失去其正常生理功能。
骨折治疗的首要目的是重建骨应力传递的轨迹，实现生理应力的顺利传递。因此，颅颌面骨折内固定时应选取上述骨支柱部位放置接骨板，以修复生理应力的轨迹，实现生理应力传送途径的重建。
2．颅颌面骨内固定材料的力学特点及选择原则：颅颌面骨内固定材料和方法多种多样，如：小型接骨板、微型接骨板、钛网、可吸收接骨板、重建板、拉力螺钉技术、钢丝骨间结扎等（表 1）：从其固定强度和机制可分为 2 类。
一为共负载式骨内同定，包括小型及微型接骨板固定技术、可吸收接骨板、拉力螺钉技术、钢丝骨间结扎技术等，采用此类方法固定后，骨折断端所承受应力将由固定材料和骨段共同承担；另一则为全负载式骨内固定，颅颌面常用为下颌重建板，采用该方法固定后，骨折断端所承受应力将由重建板单独承担。
颅颌面骨折内固定时应遵循颅颌面骨生物力学和生物学基本原则，即“承力越大，固定越强”和“骨质越弱，固定越强”。 “承力越大，固定越强”指固定前首先判断骨折断端所承受生理应力情况，根据应力大小和方向选择内固定技术和材料。
“骨质越弱，固定越强”指固定前应明确局部骨质情况，骨质较好应采用小型接骨板等共负载式骨内固定方法；骨质差、局部骨质不能承受或仅能承受很小的生理应力则应选择固定强度较高的骨内同定方法和材料，如：伴有牙槽嵴萎缩、骨缺损或严重的粉碎性下颌骨折时应选用全负载式的下颌重建板进行固定；
上颌骨严重粉碎性骨折则应适当增加接骨板数量，为骨折的固定提供足够的生理应力支撑；髁突粉碎性骨折可在常规的内固定方法外，辅助颌间牵引固定。
在选择颅颌面骨折内固定方法和材料时，应避免固定强度不足或过高。同定强度不足的常见原因：固定技术选择不当、数目不够、放置部位不佳或缺乏必要的辅助固定，这些都会引起术后骨折段不足以承受正常的生理应力，导致骨折段再次移位。
固定强度过高的常见原因：固定技术选择不当、数目过多等，这些不必要的固定会增加对骨膜和血供的损伤，影响骨折愈合，增加术后感染概率；同时也增加了患者的治疗费用。此外，固定强度过高还会造成应力遮蔽效应，此时，骨折断端受到的生理应力过小，导致骨折愈合不良，部分病例甚至在取出接骨板后再次发生骨折。
颅颌面骨骼众多，承力各不相同，加之局部骨质情况的变化，针对每个病例选用何种固定材料及技术、分担多少生理应力仍需研究。
从理想角度出发，应制定颅颌面各型骨折实施内固定技术的选择标准规范，并采取个性化治疗。近年来有限元分析法的不断发展对此提供了可能，一些学者应用有限元分析法对颅颌面进行骨骼应力分析，并以此指导骨折固定物的设计和改进，并对手术进行评价。但如何更好地将有限元分析法应用于颅颌面骨折的个性化治疗，仍需进一步研究。
儿童颅颌面骨折具有一定的特殊性，考虑到手术对面部生长发育的影响，应尽量采用保守治疗。然而，当骨折本身对患者的相关生理功能有明显影响时，应首选手术治疗恢复骨折处的应力传递轨迹，从而恢复骨的生理功能，这对于儿童颌面部生长发育具有重要意义。
部分医师主张对儿童颅颌面骨折首选可吸收接骨板及螺钉，以减少固定对颅颌面生长发育的影响，有一定可取之处。但应注意，可吸收接骨板和螺钉固定强度较弱，使用前应判断骨折局部承受应力和骨质情况。如局部承担应力超过可吸收接骨板承受范围，就应选择其他固定方法或增加辅助固定措施，否则就可能引起骨折再次移位，反而增加创伤和患者的痛苦。
二、颅颌面骨的愈合及修复
1．颅颌面骨折愈合：骨折愈合是一个复杂的生物学过程，包括干细胞分化及增殖、血管增生、钙质沉积、骨质吸收及改建等，受患者全身情况、局部力学环境、血液供应等诸多因素的影响，其中局部应力是主要影响因素之一。骨折的愈合过程可分为两类，间接骨愈合和直接骨愈合。
(1) 间接骨愈合：又称二期骨愈合，通常在骨折复位不理想或固定不够稳定时出现。间接骨愈合分为 4 个阶段，即血肿形成期、血肿机化期、骨痂形成期和骨痂改建期。基本组织学过程为骨折断端之间形成血肿，随后逐渐发生机化，并出现钙盐沉积。在此基础上，通过骨折断端承受生理应力的刺激，骨质不断发生吸收和改建，逐渐恢复成为成熟的骨组织。
(2) 直接骨愈合：又称为一期骨愈合，是随着坚固内固定技术的发展而发现的，组织学表现为骨折的愈合局限于骨内，无明显的外骨痂，在骨折断端之间直接发生的血管生长和延伸，然后出现成骨钙化，修复骨折（图 2）。直接骨愈合的临床特点为骨折愈合快，X 线表现为没有外骨痂形成。
为尽量增加骨折的直接骨愈合发生率，医师应遵循颅颌面骨折的功能性固定原则：①骨折段的精确解剖复位，特别应注意骨块舌侧的复位；②功能状态下的稳定固定，特别注意固定强度的问题；③尽量保存骨块的血供和骨膜；④序列化功能训练，保证骨块在术后早期功能训练，促进骨折断端早期改建。
近年来，骨折内固定技术已广泛应用于颅颌面骨折治疗中，显著提高了国内外颅颌面骨折的治疗水平。然而，骨折的临床愈合仍需数周之久，为缩短骨折愈合时间，进一步提高疗效，学者们开展了多项研究。主要方法包括局部应用生长因子、生物电刺激、低强度脉冲超声波、高压氧、组织引导再生技术等，其中以前两者效果最为肯定。
生长因子指在细胞之间传递信息、对细胞生长具有调节功能的一些多肽。常用于促进骨折愈合的生长因子有骨形成蛋白、成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子、转化生长因子 B 等，单纯生长因子局部应用作用时间过短，难以发挥理想的效果。
因此，Nakajima 等、陈建霖等采用生长因子与缓释载体复合后植入骨折部位，取得了明显的效果。至于其植入方法，可在术中放置于骨折部位，也可术后采用经皮注射等方法。除直接植入生长因子外，也有学者将相关生长因子通过转基因技术应用于骨折。这些新的生物治疗技术为临床促进骨折愈合提供了新的途径和方法。
生物电刺激的主要理论依据是压电学说。该学说认为给骨施加压力后，骨产生电势能变化，骨折端呈负电荷分布，从而促进骨细胞和成骨母细胞的增殖，最终加速骨折愈合。常用的生物电刺激方法有脉冲或恒定直流刺激、电感偶合电磁刺激、驻极体、正弦波电容偶合电场等。
2．颅颌面游离骨移植和骨替代材料愈合：在颅颌面骨折伴组织较大缺损时，常需采用游离骨移植或骨替代材料植入以修复缺损。同单纯的骨折愈合过程相比，游离骨移植和骨替代材料植入后的愈合过程更为复杂，受更多的因素影响。
游离骨移植可分为血管化游离骨移植和非血管化游离骨移植。前者的愈合过程近似于骨折的常规愈合过程，后者则包括再血管化成骨和爬行替代成骨。
实际上，在非血管化游离移植骨上常同时存在这两种愈合方式，只是根据具体情况不同而比例不同。对游离骨移植愈合过程的主要影响因素有：①种子细胞来源，骨愈合过程所需的成骨细胞多来自于骨髓、骨内膜和骨外膜，种子细胞来源越丰富，骨愈合越佳。
因此，临床工作中应尽量保存骨膜等组织．为骨愈合提供尽可能多的种子细胞来源。②充足的血供，临床工作中应首选血管化游离骨移植，如施行非血管化游离骨移植，也应尽量减少受植床的创伤。③可靠的固定，应根据具体情况选择最佳的固定方案，保证骨愈合处不受到病理性应力干扰。
同游离骨移植相比，骨替代材料不能提供种子细胞和血管，因此，在植入区域只能发挥骨引导作用，作为支架引导来自受骨床的新生血管和细胞长入植人物，从促进新骨沉积于其表面及周围。愈合过程主要依靠新生血管和细胞长人材料内，最终在材料周围形成骨质沉积和钙化。
在临床中应注意，骨替代材料的活性和愈合度均低于自体骨，体积及厚度不能太大，否则组织液难以渗入，血管也难以进入，容易发生不愈合及感染等并发症。
综上所述，颅颌面生物力学和骨愈合在近年来取得了丰富的研究成果，这些成果对丰富学科内容和指导临床实践都有重要意义。然而，在这一研究领域，仍有许多问题亟待解决。
