股骨交锁髓内钉远端锁定的研究进展

蒋川锋 张建磊 陈敏 杨佳

【摘要】 股骨交锁髓内钉具有良好的内固定效果，在临床上广泛应用于治疗各种类型的股骨干骨折。但由于股骨髓腔解剖、手术器械、术者操作等差异因素的存在，使髓内钉远端锁定变得困难。本文对目前股骨髓内钉远端锁定的研究进展进行综述，为临床实践和基础研究提供必要的参考依据。

【关键词】 交锁髓内钉 股骨骨折 远端锁定

[Abstract] Clinically，femur interlocking intramedullary nail has great fixation effect，which is widely used in various types of femoral fracture. There are different factors，such as femoral marrow-cavity anatomy， Performers operation and surgical instruments， which make the distal intramedullary nail locking tough. In order to provide the necessary reference for clinical practice and basic research， our research advances of distal locking intramedullary nail were reviewed in this paper.

[Key words] Interlocking intramedullary nail Femoral fracture Distal locking

股骨干骨折是临床上的一种常见骨折类型，其发病率较高，大约占全身骨折的6%。交锁髓内钉作为治疗股骨干骨折的金标准在临床上应用广泛，但其远端锁定存在一定的困难，故研究其远端锁定措施意义重大。既往研究显示股骨干骨折不愈合率约占长管状骨折不愈合率的10.9%[1]，为更好地治疗股骨干骨折，德国骨科专家Kunstcher在20世纪40年代就发明Kunstcher钉[2]，以及一套比较完整的髓内钉固定方法，并于1968年对其进行改良称为内锁钉。从上世纪70年代开始，股骨髓内钉内固定技术获得推广。因股骨交锁髓内钉具有减少骨折处畸形愈合率，减少出血量及切口愈合时间，对骨折处的血供影响小，有利于骨折处的恢复等优点[3]，使其成为治疗股骨干骨折的常用方法之一[4]。但随着其在临床上广泛的使用，髓内钉远端锁定困难的问题日渐凸显。现无较全面的远端锁定方法论述，本文旨在阐述股骨交锁髓内钉远端锁定困难及解决方案的最新研究进展。

1 远端锁定困难问题及其原因

由于人体股骨髓腔存在多样性以及髓内钉开口的偏差等多种原因使髓内钉远端的位置無法完全一致，螺钉错位发生率很高，这给远端锁定一次性成功带来了一定的困难，导致手术不顺，时间延长，增加了出血量，患者和手术人员的放射线暴露量也会显著增加[5]。远端锁定困难的主要原因有以下3个方面。

1.1 解剖因素 股骨远端髓腔呈喇叭样宽大，髓腔成角较大。髓内钉与弯曲的髓腔不能很好地吻合，骨折远端的剪力与重力关系使髓内钉变形[6]，导致髓内钉远端摆动而造成远端锁定困难。

1.2 器械因素 （1）主钉的长度和直径选择不当：应根据术前股骨X线照片选择合适的髓内钉，也可通过健侧的股骨选择所需髓内钉的长度。长度过长或直径过大的髓内钉会增加爆裂性骨折的风险[7]，直径过小的髓内钉会导致力学不稳定使钉体远端移位[8]。（2）器械使用过久造成磨损、养护差等原因会造成远端定位装置精确度变差，给远端锁定造成一定的困难[9]。（3）远端锁定时应选择正确的套筒，如选择非压定杆所配套的套筒，则主钉压定过松或过紧，易导致远端锁钉孔发生偏差。

1.3 操作因素 （1）骨折的水平不同，所选髓内钉与瞄准器结合形成的整体刚性不同，水平定位的安装精确度存在一定范围的偏差[10]。（2）体位选择：平卧位时肢体和同侧躯干保持在一条直线上，尤其是肌肉发达或肥胖患者在躯干重力压缩下，肢体内收和内旋，使得髓内钉远端紧贴股骨远端的皮质。仰卧位还导致股骨转子间窝的内部深度移位，同时支架本身的重力及略斜的骨面会造成钻头滑动偏差。在实际的临床操作过程中，这些变化通常会加大远端锁定难度[11]。（3）扩髓不充分，软组织和骨碎屑阻挡，髓腔顺滑不足，使入钉阻力较大造成髓内钉变形。（4）髓内钉的置入：置入髓内钉不可过于暴力直接打入，可推入或旋入，暴力打入可能会导致钉体变形，远端偏移[12]。

2 远端锁定方法

股骨髓内钉远端锁定困难的问题逐渐暴露，此后由于现代医学的进步及骨科内固定材料的迅猛发展，髓内钉技术日趋成熟，国内外学者都对其进行了相关研究，推动了股骨髓内钉远端锁定技术的更新换代，并取得了很多成果，现将部分成果叙述如下。

2.1 徒手锁定 又名盲锁，其作为很多地区髓内钉远端锁定的首选，应用广泛。其是通过将股骨髓内钉置入股骨髓腔后，对准远端锁孔部在股外侧做一切口，利用C臂对远端锁定部位进行X线透视。首先获得侧位像，使髓内钉远端两侧锁孔形成同心圆影像。再将C臂定位于锁孔水平轴呈45°角方向，向切口内打入导针，借助影像系统调整导针位置，使导针针尖正对锁孔中央点，导针水平面与远端锁孔处于同一平面，从而确定导针与髓内钉在矢状面上的位置统一。将C臂调整至前后位进行透视，调整导针在前后位像上的位置，将导针与股骨纵轴垂直放入髓内钉远端锁孔内，使导针在冠状面上的位置固定。通过导针在冠状面与矢状面的固定得到在远端锁孔部打入螺钉的位置，从而完成锁定。此法是多种锁定方法锁定失败后的补救措施，包括电磁导航的锁定失败[13]。此法锁定效果肯定，操作简便，但操作时术者和患者暴露于大量的X线辐射下是最大的诟病。Han等[14]报道此法远端锁定时间平均为（19.5±6.0）min，总暴露时间为（26.8±13.3）s。

2.2 瞄准架辅助定位 瞄准架装置种类繁多，基本结构包括瞄准部和手柄部。其主要通过手柄部连接髓内钉和瞄准部，使瞄准部、手柄部和髓内钉构成一个位置相对固定的三维框架，以植入体内的髓内钉远端锁孔和体外瞄准部的相对固定关系来定位锁孔。目前瞄准架装置中以定位杆锁定应用最为广泛。该装置一方面以瞄准部的压杆将髓内钉固定在矢状面某一位置，另一方面以远端锁钉在冠状面定位髓内钉上的锁孔。由股骨矢状面和冠状面之间的重叠效应产生的轴线即为术中髓内钉的位置。因其结构简单、价格低廉，是目前国内应用最为广泛的一种。但存在瞄准架结构搭建复杂、费时，以及可能出现的机械形变等缺点，造成髓内钉远端一次性锁定准确率低，术者及患者受辐射量大，手术时间长，手术出血量大及感染率较高。因为股骨上部为漏斗形，中部为圆柱，下部逐渐散开而扁平，这种解剖結构使得从冠状位植入的锁钉所受干扰较小，而从矢状位植入的定位压杆所受干扰大。王臣等[15]报道其远端锁钉一次成功率约为76.92%。多数学者认为应尽可能选择短而粗的髓内钉，经常养护髓内固定系统，有较大磨损或变形时及时更换器材，手术时严格固定各连接部位，从而减少整体结构偏差提高远端锁定成功率。

2.3 利用激光瞄准 最早的设备是在原有透视装置上进行简单改进，即在C臂机的球管前垂直X射线投射方向放置固定的网状坐标金属网以遮挡球管。对需定位的部位进行透视，得到带有坐标的透视像，记录靶点位置。利用与金属网投射出的网状坐标一致的网状激光投射到相同部位，按照先前记录的坐标找到远端锁定位置。此法不仅成本较低，而且在整个锁定过程中减少了透视时间又增加锁定准确率。相对于压杆瞄准器而言，激光瞄准可直观标出髓内钉远端锁孔的进针点，减少了骨干矢状面的辅助钻孔数量，以减少手术步骤及对患者的手术创伤。但其精确度受定位深度以及活体组织运动的影响，而且激光会对人体产生损害，激光本身的辨识度会受血肉组织的影响[16]。目前激光瞄准在国内尚处于初始探索阶段[17]。有报道“一种非侵入式锁固骨骼的定位系统及方法”的专利，此法可脱离X线照射而完全应用激光。光源发射具有二个波长的激光，其可同时穿透该肌肉组织以及髓内钉远端锁孔后产生具两个同心圆的中心光点，以利于该中心的两个光点进行体外髓内钉远端定位[18]，但相关临床报道较少。

2.4 磁力导航锁定 锁定装置主要包括瞄准机构和监视机构。瞄准机构即以普通髓内钉瞄准架结构为基础的改装装置，监视机构则是磁力导航的核心，包含三个关键结构：指示器、外部磁体和髓内钉内磁体。此类锁定装置的锁定原理均为将磁力场信号转化为人可识别信号，例如：蜂鸣器声音信号、指示针信号和电视化信号等。因为磁感线在三维空间中具有矢量特性，所以由指示器表示外部磁体和髓内钉内磁体形成的磁场关系，间接在体外表示髓内钉远端锁孔位置，进而可在骨皮质上准确定位进针点进行远端锁定。此法在钻孔操作过程中进行实时监控，可不受手术操作、患者体位变动或髓内钉在髓腔的变形、旋转及插入深度等引起部件位置变动的影响，相对于传统方式创伤程度小，有助于骨折愈合[19]。此装置是磁场下的导航锁定，所以医患均可避免X线的辐射伤害。但磁力导航技术需要术者不仅操作手法稳定，而且要求各部件连接稳固、钻头锋利，否则对锁孔定位有严重影响。磁力导航装置价格昂贵，在地方医疗结构难以推广。操作时的信号易受其他电磁场影响，在操作时应远离其他电器设备，防止其信号收到干扰后出现定位不准确的现象[20]。

2.5 电磁系统定位 最早是美国的施乐辉Sureshot远端瞄准系统，其方法包含有计算机辅助导航的运用。该系统是通过电磁场实现实时导航系统引导下置入远端交锁螺钉，而且能提供钻头相对于远端锁定钉孔位置及方向的三维实时位置情况，及时反映钻头与远端锁孔之间的关系，可解决髓内钉在髓内的变形问题[21]，主要由显示器、电磁场探针和瞄准仪3部分组成，将电磁场探针插入髓内钉，显示器上会动态显示出瞄准器钻头相对远端锁定孔的位置所形成的3D影像，当2个正圆（显示器上出现红色和绿色2个正圆孔，红色圆圈代表瞄准器，绿色圆圈代表钻孔套筒尖端）与髓内钉远端锁孔共圆心吻合，提示钻孔位置最佳，这时钻头刚好穿过锁孔可顺利置入螺钉。此方法在锁钉植入过程中可完全避免X线的辐射，植入远端锁钉时手术开口小且实现了可视化操作，定位精确度较高，锁钉一次植入率显著提高，减少术中出血量、手术时间及术后感染的发生[22]，相对于传统锁钉步骤更简便。近年来关于电磁导航治疗股骨干骨折的临床治疗取得了满意的效果。郭亮等[23]在临床报道了35例76枚锁钉均一次安装成功，潘宏等[24]报道其治疗21例均于电磁导航Trigen SureShotTM远端瞄准系统引导下顺利完成，无1例锁定失败，远侧锁定成功率达100%。综上所述，电磁导航在临床应用中有着不可替代的优势。但根据国内外一些报道，电磁导航下仍有远端锁钉失败的案例，可能与术者未能熟练操作该系统有关。另外其软件设置较复杂，手术受金属植入体限制，及可视化电磁导航设备昂贵，难以在基层医院普及。

2.6 计算机辅助导航 计算机辅助导航系统是医学影像技术与计算机技术的完美结合。计算机辅助手术导航系统构成有以下四部分。（1）手术导航工具：通过发射和反射光信号，从而确定手术工具的位置;（2）位置追踪仪：用于接受光电信号，从而监测及追踪手术器械的位置;（3）导航系统显示屏：术中实时反应手术器械的位置及患者的影响数据;（4）工作站：将虚拟坐标系与实际坐标系通过计算匹配。其通过影像资料在显示器上虚拟成形，显示手术器械和手术部位的解剖关系，辅助术者及时准确地完成手术操作。计算机辅助导航系统是先在术前对患者进行C形臂影像、CT、MRI等影像扫描，得到患者的影像信息，经过媒介输入到计算机，通过运算重建得到三维影像模型。术者即可在相应的操作系统上进行手术预案，并进行手术模拟预演[25]。术中系统的红外线摄像头可以动态观察手术器械对应的患者解剖结构的位置，将信息以三维立体的方式显示在显示屏上，从矢状位、冠状位等不同解剖位置观察手术路径、手术深度及角度，避开危险区域，短时间到达手术部位，缩短手术时间，减少了术中受到的辐射暴露以及软组织分离较传统手术明显降低[26]。这种全新的基于图像导航的手术方式使得医生可以快速、安全和有效地利用医学数据完成手术，已应用到关节，创伤、脊柱等方面的手术。据谢川江等[27]报道，计算机导航下间隙平衡技术能精确术中截骨，提高全膝关节置换术的手术精确度，术后患者疼痛及功能在短时间内恢复较好。但计算机辅助导航技术目前应用于股骨干骨折治疗较少。尽管计算机辅助导航技术有很好的优势，但是其仍然存在一些问题，如术中患者体位移动会导致虚拟导航图像与解剖结构产生差异，造成图像漂浮。此外导航工具的注册及数据采集复杂，需要额外花5～7 min[28]，术中参考架的固定需要额外切口，增加了患者的创伤。

2.7 从内向外钻 主要是芯钻、细软钻，其设计的初衷就是使手术微创且远端锁定时无须透视[29]，本文主要介绍芯钻髓内钉。与普通交锁髓内钉相比，其突破在于将远端瞄准器替换成芯钻适配器，达到迅速精准锁定。芯钻进入股骨内，释放与其配套的导向器，在骨皮质最薄处钻出，穿过软组织和皮肤，使锁定点暴露在体表处，术者即可在体表皮肤钻出处快速找到锁定位置，随后安装锁钉。当芯钻钻出皮肤时，术者只需在钻出皮肤处做一小切口，便可完成锁定，更符合当代医学的微创理念。蔡弢艺等[29]报道在熟练掌握芯钻锁定系统操作下可实现无透视下远端锁钉的精准置入，从而降低了手术时间及射线暴露剂量。相对于电磁导航成本更低，操作简单易掌握，具有远端快速锁定、减少辐射、缩短手术时间、并发症少等优点[30]，比较适合基层医疗机构。但是芯钻对术者依赖性大，易出现断裂、卡嵌，一旦芯钻断裂需开槽取出芯钻远端造成手术步骤及患者出血量的增加，造成患者二次医源性损伤[29]。据陶勇等[31]报道，骨折愈合后髋关节功能Harris评分优17例，良4例，优良率为100%;骨折愈合后膝关节功能Lysholm评分优17例，良3例，可1例，优良率为95%。

2.8 从内向外光源定位 目前仅有少量相关报道，此法主要是在空心髓内钉植入光源，剥离上皮及骨干周围软组织，在黑暗环境下寻找空心髓内钉远端锁孔内所透出的光源，在骨皮质处光源的引导下确定进针点，进行远端锁定。有报道的“髓内钉远端激光锁定瞄准器”和2019年的“一种髓内钉定位系统”等专利方法提出的锁定方法均称可避免瞄准架所带来的问题[32-33]，操作简便，不需要复杂调试，减少X线辐射，但目前临床应用报道甚少。

3 总结

从发明髓内钉到现在，在全球学者的共同努力下，众多的远端锁定方法相继问世。从徒手锁定到如今计算机辅助导航的应用无疑拓宽了髓内钉的发展方向，极大地增加了手术的成功率，减少了患者和医生所受到的伤害。其中，瞄准架辅助定位的方式由于成本低廉，仍被我国大量基层医疗机构所接受，但是随着社会经济、计算机科学的快速发展，各个领域与医学的合作逐渐加深，现代医学将插上腾飞的翅膀。不难预见，计算机辅助导航的远端定位锁定方式将会是未来的发展方向。未来将会有更多的远端锁定技术被应用于临床，使交锁髓内钉内固定术更加准确、高效，造福更多患者、医生。

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（收稿日期：2020-05-18） （本文编辑：周亚杰）