股骨近端防旋髓内钉三维导航器的临床应用

丁任　马台　匡勇　张传寅　刘同生　吴大兵　黄健华　孙建忠　钱晓忠

201900，　　上海中医药大学附属曙光医院宝山分院骨科(丁任、马台、黄健华、孙建忠、钱晓忠)；201203，　　上海中医药大学附属曙光医院骨科(匡勇)；200431　上海，　　复旦大学附属华山医院宝山分院骨科(张传寅)；201908，　　上海市宝山区罗店医院骨科(刘同生、吴大兵)



股骨近端防旋髓内钉三维导航器的临床应用

丁任马台匡勇张传寅刘同生吴大兵黄健华孙建忠钱晓忠

201900，上海中医药大学附属曙光医院宝山分院骨科(丁任、马台、黄健华、孙建忠、钱晓忠)；201203，上海中医药大学附属曙光医院骨科(匡勇)；200431上海，复旦大学附属华山医院宝山分院骨科(张传寅)；201908，上海市宝山区罗店医院骨科(刘同生、吴大兵)

【摘要】目的探讨股骨近端防旋髓内钉(PFNA)置入导航技术。方法自2013年12月至2015年6月，在本课题组研制的PFNA三维导航器导航下置入PFNA治疗股骨粗隆间骨折56例，其中男19例，女37例；年龄55～92岁，平均(72.2±1.8)岁。顺型骨折51例，逆型骨折5例。受伤至手术时间为2～8 d，平均(4.2±1.4)d。结果在PFNA三维导航器导航下向股骨头颈部打入的动力钉导引针均一次性置入，在髋关节侧位X线片上动力钉导引针偏离股骨中心点的垂直距离为0～4 mm，平均(1.75±1.37)mm。结论本课题组研制的PFNA三维导航器精准性高，能一次性打入动力钉导引针，其误差微小，完全能满足临床需求。

【关键词】股骨粗隆间骨折；股骨近端防旋髓内钉；导航

以螺旋刀片作为动力钉的股骨近端防旋髓内钉(PFNA)是目前治疗股骨粗隆部骨折最常用的内固定物，已成为治疗股骨粗隆间骨折的金标准[1-3]。应用时，PFNA动力钉(置于股骨头颈部)需在专用的导航工具辅助下置入，不同生产厂商所提供的导航工具虽各不相同，但大同小异，均只限于控制动力钉颈干角，而不能掌控主钉深度及动力钉前倾角。基于此，本课题研制出一套PFNA三维导航器[4](简称导航器，专利号：ZL201120117039.3)，它既能掌控动力钉颈干角，又能掌控主钉深度及动力钉前倾角。2013年12月至2015年6月，我们在该导航器辅助下应用PFNA治疗56例股骨粗隆间骨折，一次性置入动力钉的成功率和精准性令人满意。现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料

本组56例股骨粗隆间骨折，其中男19例，女37例；年龄55～92岁，平均(72.2±1.8)岁。所有患者均为闭合性骨折。顺型骨折51例，逆型骨折5例。交通伤8例，滑倒摔伤48例。受伤至手术时间为2～8 d，平均(4.2±1.4)d。术前常规牵引：对一般情况较好、计划在受伤2～3 d内即行手术的患者行皮牵引；对因高龄、有较严重并发症等而手术在受伤2～3 d内无法进行的患者行股骨髁上或胫骨结节骨牵引。

1.2导航器

导航器结构由手柄、髓内钉衔接杆、颈干角导引杆、前倾角导引杆构成，并有套筒、参照针、导引针等配件(图1a)。前倾角导引杆与颈干角导引杆垂直相连，与髓内钉衔接杆平行分布。前倾角导引杆上有导引孔，导引孔具有特定方向，经此导引孔将参照针打入特定的深度，参照针将紧贴髓内钉衔接杆下端边缘，其尖端正好位于颈干角导引杆上动力钉导引孔的轴线之上；前倾角导引杆内部有一滑漕，当导航器沿髓内钉衔接杆的中心轴旋转时，参照针可在滑漕内相对滑动。颈干角导引杆上有动力钉导引孔，该导引孔的轴线与髓内钉衔接杆的轴心线成130°角相交(相当于股骨颈颈干角)，从而确保了动力钉能以颈干角的度数通过PFNA主钉的动力钉钉孔。

图1　三维导航器构造图(a)及实物照(b)

1.3手术方法

患者平卧于手术床上，患侧下肢牵引复位后保持内收15°、内旋20°位，健侧髋关节保持屈曲90°、外展30°～45°、屈膝60°～90°位(图2a)。进行正侧位髋关节透视(图2b)：在髋关节前方置入1枚克氏针，正位透视见此针通过股骨头中心并与股骨干垂直，标记此克氏针所在的体表标记线，记为F线；同样在髋关节侧方置入1枚克氏针，侧位透视见此针在股骨颈中心轴线上(图2c)，标记此克氏针所在的体表标记线，记为L线。

图2　体位及体表标记

在L线上，自L、F线交点开始，沿L线向头端作一长约8 cm的直切口，逐层切开皮肤、皮下组织、阔筋膜张肌，选择大粗隆偏内侧作为PFNA主钉入口，用手指分开大粗隆上肌性组织并触及开口处，用专用工具进行开口。

将PFNA主钉衔接于导航器上，以导航器手柄为把手，将PFNA主钉插入股骨近端髓腔内，其插入深度以导航器前倾角导引杆的滑槽与F线在同一高度或略低于F线(F线足侧)为限。经参照针套筒向股骨头内打入1枚参照针，参照针深度为AX(A点为参照针打入时与前倾角导引杆的交点，X点为参照针与导引针的交点)，此深度是固定不变的。

髋关节正位透视，在透视影像上经参照针针尖划1条与参照针成30°夹角的直线，观察此直线在股骨头颈部的位置是否符合动力钉置入位置。如不符合则取出参照针，调整PFNA主钉深度后再次打入参照针，重复上述过程(图3a)。

在髋关节前方股骨头体表投影处放置1枚壹圆硬币。正位透视(图3b)证实硬币中心与股骨头中心基本重叠、参照针通过股骨头中心后进行2次髋关节侧位透视。第1次以硬币为焦点进行透视，在影像上硬币位于中心呈杆状或椭园状，测量硬币的杆状影像长度或椭园影像长轴长度k。保持X线机球管与髋关节的垂直距离不变，调整X线机高度，使股骨头成为透视焦点。第2次进行髋关节侧位透视(图3c)，在髋关节侧位影像上测量参照针针尖偏离股骨颈轴线(股骨颈轴线经过股骨头中心)的距离x。根据公式d=2×2.5x/k计算d值。

佛经汉译运动中，占主导地位的是外来译者。据孔慧怡（2005：63）估算，外来译者和本土译者的比例约是10：1。从主译者影响力来看，在外来译者占主导地位的主流之中，本土译者地位呈逐渐上升的趋势。梁启超（2014：168）认为，自汉迄唐，六百余年间，佛经翻译译者模式大致可分三期：“第一，外国人主译期。第二，中外人共译期。第三，本国人主译期。”至于这三阶段合作的具体情形，《宋高僧传》有云：

图3　打入参照针

除去参照针套筒，转动导航器，使参照针在前倾角导引杆滑槽内相对滑动距离为d。自动力钉导引针套筒内向股骨头、颈内打入动力钉导引针(图4a)。正、侧位透视髋关节，在侧位影像上测量克氏针偏离股骨头中心点之间的垂直距离y。正、侧位透视证实动力钉导引针位置符合要求后(图4b、4c)，除去参照针，沿动力钉导引针置入动力钉，最后置入PFNA。解除导航器，缝合切口。

图4　打入动力钉导引针

2结果

置入参照针后测得所有患者的参照针偏离值x，根据x值校准导航器并置入导引针后再测得对应的导引针偏离值y，记为(x，y)。测得的56组数据为(15，2)、(24，1)、(0，0)、(24，1)、(12，3)、(19，1)、(32，1)、(10，2)、(9，1)、(21，4)、(2，1)、(12，2)、(10，0)、(1，1)、(1，1)、(0，0)、(5，1)、(15，0)、(28，1)、(18，3)、(30，3)、(21，0)、(34，2)、(3，1)、(10，2)、(0，0)、(9，4)、(9，0)、(14，2)、(25，4)、(17，4)、(17，2)、(26，0)、(21，4)、(1，1)、(21，2)、(12，0)、(14，3)、(29，3)、(25，2)、(24，3)、(29，0)、(25，4)、(20，0)、(20，0)、(31，0)、(14，3)、(13，1)、(12，3)、(14，1)、(16，1)、(15，2)、(5，1)、(17，2)、(26，2)、(26，3)。

本组所有患者中导引针无偏离13例(23.21%)、偏离1 mm 17例(30.36%)，偏离2 mm 14例(25.00%)，偏离3 mm 8例(14.29%)，最大偏离为4 mm，有4例(7.14%)，平均偏离距离为(1.75±1.37)mm。导引针偏离值的频数分布见表1。

表1　导引针偏离值的频数分布

3讨论

3.1导航器设计理念

股骨干中轴线和股骨颈中轴线所确定的平面与人体冠状面的夹角是股骨颈前倾角，此即为股骨颈前倾角平面(以β表示)。同样，导航器上手柄与颈干角导引杆所在的平面为导航器前倾角平面(以α表示)，由于动力钉(螺旋刀片)在此平面内打入，它决定着动力钉置入的前倾角。

在实际应用中，PFNA主钉是沿着股骨近端轴线置入的，以PFNA主钉为轴，转动导航器，当导航器前倾角平面α与股骨颈前倾角平面β重合时，置入的螺旋刀片前倾角就等于股骨颈前倾角。导航器上的前倾角导引杆是指导导航器以PFNA主钉为轴转动而使导航器前倾角平面α与股骨颈前倾角平面β重合的导航装置。

3.2导航器工作原理

本课题组所研制的导航器前倾角导引杆上有参照针导引孔，用于打入参照针；通过参照针导引孔打入的参照针紧贴髓内钉尾部边缘分布，并与经动力钉导引孔打入的导引针相交于X点，即X点位于导航器前倾角平面α内，当打入参照针并使进针深度固定为AX长度时，参照针的针尖X即位于导航器前倾角平面α上(图5a)。

若当PFNA主钉插入股骨近端髓腔后导航器前倾角平面α与股骨颈前倾角平面β不重合，以参照针的针尖X点为参照点(图5b)，以PFNA主钉为轴转动θ角度后(θ为α面与β面之间的夹角)，X点移至Y点，A点在前倾角导引杆上变为B点，α面与β面重合。此时，经动力钉导引孔打入的导引针既在α面也在β面内。从髋关节侧位影像上，此时的动力钉导引针与股骨颈轴线一致。

在实际手术中，参照针偏离股骨头中心距离(以x表示)通过在髋关节侧位影像上测量XY的距离间接获得，存在一定的放大率，其放大系数为髋关节前方硬币影像直径(以k表示)与硬币实际直径(2.5 cm)的比值。而参照针在前倾角导引杆滑槽内相对滑动距离AB则是直接测得(以d表示，即d=AB)。M为α与前倾角导引杆的交点，当导航器旋转θ角度后，M点位于N点(图5c)。△OXY和△OMN是两个相似三角形， MN=XY·OM/OX(本课题组研制的导航器OM/OX=2)。又因为AB≈MN，所以d与x的关系为：d=AB≈MN=XY·OM/OX=2×2.5x/k。

图5　导航器工作原理示意图

注：α为导航器前倾角平面；β为股骨颈前倾角平面；A为参照针打入时与前倾角导引杆的交点(此时α与β多处于非重合状态)；B为导航器转动后参照针与前倾角导引杆的交点(此时α与β处于重合状态)；O为髓内钉横截面中心点；X为参照针针尖，也是参照针与导引针的交点，在α面上；Y为X在β面上相对于O点的对应点；M为前倾角导引杆与α面的交点；N为前倾角导引杆与β面的交点；θ为α面与β面之间的夹角

3.3操作要点及注意事项

3.3.1体表标记

股骨粗隆间骨折闭合复位后，透视监测骨折复位情况，在髋关节前方、侧方体表各放置1枚克氏针。前方克氏针在正位透视影像上通过股骨头中心并与股骨干轴线垂直；侧方克氏针在侧位透视影像上与股骨颈轴线重合。随后，在髋关节前方、侧方体表做标记。侧方体表标记指导手术切口(切口在此标记线上)，前方体表标记是参照针打入的平面，可间接确定主钉进入深度。

3.3.2参照针打入

在髋关节前方体表标记所在水平面(即股骨头中心所在的人体水平面)内进参照针，在主钉置入的皮肤切口内打入股骨头，无须另作皮肤切口，尽可能地减少手术创伤。

3.3.3主钉深度校正

在髋关节正位透视影像上，参照针针尖X点可用来校正主钉深度。在髋关节前方体表标记所在水平面内进参照针，当进针深度为AX时(图5a)，一般正位透视影像上针尖X点与股骨头中心点多相距极近。但当患者股骨颈长度、颈干角大小不在正常范围内及骨骼过大或过小时，针尖X点与股骨头中心点相距较远，此时应在正位透视影像上经针尖X点划1条与参照针成50°角的直线(PFNA动力钉与主钉的角度为130°，参照针与主钉相垂直，因此动力钉与参照针成50°角)，观察此直线在股骨颈内的位置是否是理想的动力钉置入位置，如不理想，测量主钉应调整的深度，拔出参照针，重新调整主钉深度后再打入参照针。

3.3.4前倾角校正

在髋关节侧位透视影像上，参照针针尖X点是用来校正动力钉前倾角的。当下肢中立位时，股骨颈的前倾角平面与人体冠状面之间的夹角等于股骨颈前倾角。PFNA动力钉应位于股骨颈前倾角平面内。在髋关节侧位透视影像上，股骨颈中轴线代表着股骨颈的前倾角平面，参照针针尖X点偏离股骨颈中轴线的距离即表示参照针针尖X点偏离股骨颈前倾角平面的距离。以PFNA主钉为轴转动，X点移至股骨颈中轴线上的Y点，参照针与前倾角导引杆的交点由A点变为B点(图5b)。反之，以PFNA主钉为轴转动，参照针不动，使参照针与前倾角导引杆的交点由A点变为B点时，X点与Y点即处于重合状态，此时置入的动力钉即位于股骨颈前倾角平面内。

3.3.5X线透视影像放大系数确认

XY长度只能从髋关节侧位透视影像上间接测得，欲求得其真实长度则需采用X线透视影像放大系数进行计算。将1枚壹圆人民币硬币置于股骨头正前方体表(正位透视下硬币中心与股骨头中心重合)，在髋关节侧位透视影像上硬币多呈椭圆形，测量其长轴长度，即可算出X线透视影像放大系数k(k=硬币影像直径/硬币实际直径)。

当X线透视影像放大系数k确认后，根据髋关节侧位透视影像上测得的XY值算出AB值。解除参照针与导航器的固定关系(取下参照针套筒即可)，使参照针固定不动，以PFNA主钉为轴转动导航器，使参照针在前倾角导引杆上的交点由A点移至B点(相对移动长度为AB)，此时导航器前倾角平面α与股骨颈前倾角平面β重合，也就是说，此时经过动力钉导引孔打入的导引针前倾角与股骨颈前倾角一致。

3.4导航器准确性影响因素

本课题组所研制的导航器能掌控PFNA主钉进钉深度和动力钉前倾角，尤其以能掌控PFNA动力钉前倾角为主要特色。本组在导航器导航下置入的动力钉导引针偏离股骨头中心的垂直距离为0～4 mm，平均1.7 mm。对于直径38～55 mm的成人股骨头[5-7]，这点误差完全可以接受。究其误差原因，主要在于：①理论上，本导航器所采取的公式d=AB≈MN=XY·OM/OX=2×2.5x/k，其中AB与MN之间是约等于，而不是等于，也就是说，此公式本身就存在一定的误差；②参照针及动力钉导引针均有一定的弹性，尤其是动力钉导引针相对较细而长，在打入过程中可以形成一定的弯曲，例如当导引针紧贴骨质坚硬的股骨距时，导针可向髓腔内滑移而呈弯曲状态打入；③手术操作动作如术者扶持导航器动作不稳、电钻打入时振动等均可造成一定误差。

综上所述，本课题组所研制的导航器有相互垂直的2个导杆，即颈干角导引杆和前倾角导引杆。通过颈干角导引杆可以将动力钉与主钉在体内相互交叉组装成一稳固的整体，且交叉角度与股骨颈干角相一致(130°)；通过前倾角导引杆可以向股骨头内打入1枚参照针，随后根据参照针针尖在股骨头内的位置指导术者精准掌控PFNA主钉进钉深度及动力钉前倾角是否与股骨前倾角一致。它的结构简单，操作简便，定位精确，不仅提高一次性置入的成功率、减少术中放射线幅射量，更重要的是可以将PFNA按理想的位置置入，提高手术固定效果。

参考文献

[ 1 ]Kristek D, Lovric I, Kristek J, et al. The proximal femoral nail antirotation (PFNA) in the treatment of proximal femoral fractures[J]. Coll Antropol, 2010, 34(3):937-940.

[ 2 ]Sahin S, Erturer E, Ozturk I, et al. Radiographic and functional results of osteosynthesis using the proximal femoral nail antirotation (PFNA) in the treatment of unstable intertrochanteric femoral fractures[J]. Acta Orthop Traumatol Turc, 2010, 44(2):127-134.

[ 3 ]Penzkofer J, Mendel T, Bauer C, et al. Treatment results of pertrochanteric and subtrochanteric femoral fractures: a retrospective comparison of PFN and PFNA[J]. Unfallchirurg, 2009, 112(8):699-705.

[ 4 ]马台,包朝鲁,匡勇,等. 股骨近端髓内钉三维导航器的研究与设计[J]. 生物骨科材料与临床研究, 2011, 8(6):46-47.

[ 5 ]杜心如,卢世壁. 股骨上段髓腔解剖学研究进展[J]. 中国临床解剖学杂志, 2004, 2(6):674-676.

[ 6 ]梁捷予,李康华,廖前德,等. 股骨上段解剖测量及其临床意义[J]. 中南大学学报, 2009, 34(8):811-814.

[ 7 ]刘勤,王慧娟,李秀平,等. 中国人股骨近端参数统计[J]. 解剖与临床, 2005, 10(1):25-27.

(收稿：2015-11-02)

(本文编辑：卢千语)

Clinical application of the 3D proximal femoral nail anti-rotation navigator

DINGRen1,MATai1,KUANGYong2,ZHANGChuan-yin3,LIUTong-sheng4,WUDa-bing4,HUANGJian-hua1,SUNJian-zhong1,QIANXiao-zhong1.

DepartmentofOrthopaedics,BaoshanBranchofShuguangHospitalAffiliatedtoShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine1，Shanghai201900,China;DepartmentofOrthopaedics,ShuguangHospitalAffiliatedtoShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine2，Shanghai201203,China;DepartmentofOrthopaedics,BaoshanBranchofHuashanHospitalAffiliatedtoFudanUniversity3，Shanghai200431,China;DepartmentofOrthopaedics,LuodianHospitalofShanghaiBaoshanDistrict4，Shanghai201908,China

【Abstract】ObjectiveTo discuss the navigation technology of the proximal femoral nail anti-rotation (PFNA) insertion. Methods From December 2013 to June 2015, 56 cases of the intertrochanteric fractures were treated with the 3D PFNA navigator which was developed to place PFNA. There were 19 cases of males and 37 cases of females, with an average age of 72.2±1.8 years (range, 55-92 years).There were 51 cases of down type fracture and 5 cases of inverse type fracture. The time interval from injury to the operation was 2 to 8 days (average, 4.2±1.4 days). Results The power nail and guiding needle which drived into the femoral head were all one-time insertion under the 3D PFNA navigator. At the lateral position of hip joint, the distance of the power nail and guiding needle deviating from the center of the femoral head was 0-4 mm (average, 1.75±1.37 mm). Conclusion The 3D PFNA navigator has high precision, it can drive the power nail and guiding needle directly with miniature error.

【Key words】Intertrochanteric fractures； Proximal femoral nail anti-rotation； Navigation

DOI：10.3969/j.issn.1673-7083.2016.02.011

基金项目：上海市宝山区科学技术委员会科学基金资助项目(11-E-27)