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정형외과는 스위스에 불구아의 골격 기형을 치료하는 기관을 설립한 장 앙드레 베넬의 선구적인 노력으로 18세기에 시작되었다.

19세기 들어 근육 기능과 뼈의 성장·발달에 대한 지식이 큰 폭으로 증가했는데, 이때의 중요한 발전으로는 새로운 건절제술(tenotomy : 힘줄을 절제해서 기형을 쉽게 교정하게 해줌), 내번족(clubfoot)의 외과적 교정, 토마스 부목(사지의 긴뼈 골절시 더 나은 지지를 제공해줌)의 발명, 정형외과붕대로 빨리 고정되는 석고붕대를 사용하게 된 것 등이 있다. 로보트 존스 경의 노력과 제1차 세계대전의 많은 부상자로 인해 20세기초에는 많은 정형외과 수련기관이 설립되었다.

현대의 정형외과학은 골절, 부러진 뼈, 근육 염전, 찢어진 인대·힘줄, 또는 다른 외상으로 인한 부상을 치료하는 것 외에도 선천적·후천적 골격기형과 골관절염 등과 같은 퇴행성 질환의 결과를 해결하는 쪽으로 그 범위를 넓혀왔다. 무거운 지지대와 부목에 의존하던 정형외과학이 오늘날에는 인공사지, 특수신발, 불구환자들이 다시 움직이는 것을 돕기 위한 지지대뿐만 아니라 질병으로 손상된 골반 및 뼈에 인공 플라스틱 관절과 골이식까지 하고 있다. 즉 정형외과학은 전통적인 내과학·외과학 외에 신체의학 기술과 재활요법, 작업요법 등도 사용하고 있다.