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股骨交鎖髓內(nèi)釘遠端鎖定的研究進展

2021-05-06 12:51:19蔣川鋒張建磊陳敏楊佳
中國醫(yī)學創(chuàng)新 2021年4期

蔣川鋒 張建磊 陳敏 楊佳

【摘要】 股骨交鎖髓內(nèi)釘具有良好的內(nèi)固定效果,在臨床上廣泛應用于治療各種類型的股骨干骨折。但由于股骨髓腔解剖、手術(shù)器械、術(shù)者操作等差異因素的存在,使髓內(nèi)釘遠端鎖定變得困難。本文對目前股骨髓內(nèi)釘遠端鎖定的研究進展進行綜述,為臨床實踐和基礎研究提供必要的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 交鎖髓內(nèi)釘 股骨骨折 遠端鎖定

[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

股骨干骨折是臨床上的一種常見骨折類型,其發(fā)病率較高,大約占全身骨折的6%。交鎖髓內(nèi)釘作為治療股骨干骨折的金標準在臨床上應用廣泛,但其遠端鎖定存在一定的困難,故研究其遠端鎖定措施意義重大。既往研究顯示股骨干骨折不愈合率約占長管狀骨折不愈合率的10.9%[1],為更好地治療股骨干骨折,德國骨科專家Kunstcher在20世紀40年代就發(fā)明Kunstcher釘[2],以及一套比較完整的髓內(nèi)釘固定方法,并于1968年對其進行改良稱為內(nèi)鎖釘。從上世紀70年代開始,股骨髓內(nèi)釘內(nèi)固定技術(shù)獲得推廣。因股骨交鎖髓內(nèi)釘具有減少骨折處畸形愈合率,減少出血量及切口愈合時間,對骨折處的血供影響小,有利于骨折處的恢復等優(yōu)點[3],使其成為治療股骨干骨折的常用方法之一[4]。但隨著其在臨床上廣泛的使用,髓內(nèi)釘遠端鎖定困難的問題日漸凸顯。現(xiàn)無較全面的遠端鎖定方法論述,本文旨在闡述股骨交鎖髓內(nèi)釘遠端鎖定困難及解決方案的最新研究進展。

1 遠端鎖定困難問題及其原因

由于人體股骨髓腔存在多樣性以及髓內(nèi)釘開口的偏差等多種原因使髓內(nèi)釘遠端的位置無法完全一致,螺釘錯位發(fā)生率很高,這給遠端鎖定一次性成功帶來了一定的困難,導致手術(shù)不順,時間延長,增加了出血量,患者和手術(shù)人員的放射線暴露量也會顯著增加[5]。遠端鎖定困難的主要原因有以下3個方面。

1.1 解剖因素 股骨遠端髓腔呈喇叭樣寬大,髓腔成角較大。髓內(nèi)釘與彎曲的髓腔不能很好地吻合,骨折遠端的剪力與重力關(guān)系使髓內(nèi)釘變形[6],導致髓內(nèi)釘遠端擺動而造成遠端鎖定困難。

1.2 器械因素 (1)主釘?shù)拈L度和直徑選擇不當:應根據(jù)術(shù)前股骨X線照片選擇合適的髓內(nèi)釘,也可通過健側(cè)的股骨選擇所需髓內(nèi)釘?shù)拈L度。長度過長或直徑過大的髓內(nèi)釘會增加爆裂性骨折的風險[7],直徑過小的髓內(nèi)釘會導致力學不穩(wěn)定使釘體遠端移位[8]。(2)器械使用過久造成磨損、養(yǎng)護差等原因會造成遠端定位裝置精確度變差,給遠端鎖定造成一定的困難[9]。(3)遠端鎖定時應選擇正確的套筒,如選擇非壓定桿所配套的套筒,則主釘壓定過松或過緊,易導致遠端鎖釘孔發(fā)生偏差。

1.3 操作因素 (1)骨折的水平不同,所選髓內(nèi)釘與瞄準器結(jié)合形成的整體剛性不同,水平定位的安裝精確度存在一定范圍的偏差[10]。(2)體位選擇:平臥位時肢體和同側(cè)軀干保持在一條直線上,尤其是肌肉發(fā)達或肥胖患者在軀干重力壓縮下,肢體內(nèi)收和內(nèi)旋,使得髓內(nèi)釘遠端緊貼股骨遠端的皮質(zhì)。仰臥位還導致股骨轉(zhuǎn)子間窩的內(nèi)部深度移位,同時支架本身的重力及略斜的骨面會造成鉆頭滑動偏差。在實際的臨床操作過程中,這些變化通常會加大遠端鎖定難度[11]。(3)擴髓不充分,軟組織和骨碎屑阻擋,髓腔順滑不足,使入釘阻力較大造成髓內(nèi)釘變形。(4)髓內(nèi)釘?shù)闹萌耄褐萌胨鑳?nèi)釘不可過于暴力直接打入,可推入或旋入,暴力打入可能會導致釘體變形,遠端偏移[12]。

2 遠端鎖定方法

股骨髓內(nèi)釘遠端鎖定困難的問題逐漸暴露,此后由于現(xiàn)代醫(yī)學的進步及骨科內(nèi)固定材料的迅猛發(fā)展,髓內(nèi)釘技術(shù)日趨成熟,國內(nèi)外學者都對其進行了相關(guān)研究,推動了股骨髓內(nèi)釘遠端鎖定技術(shù)的更新?lián)Q代,并取得了很多成果,現(xiàn)將部分成果敘述如下。

2.1 徒手鎖定 又名盲鎖,其作為很多地區(qū)髓內(nèi)釘遠端鎖定的首選,應用廣泛。其是通過將股骨髓內(nèi)釘置入股骨髓腔后,對準遠端鎖孔部在股外側(cè)做一切口,利用C臂對遠端鎖定部位進行X線透視。首先獲得側(cè)位像,使髓內(nèi)釘遠端兩側(cè)鎖孔形成同心圓影像。再將C臂定位于鎖孔水平軸呈45°角方向,向切口內(nèi)打入導針,借助影像系統(tǒng)調(diào)整導針位置,使導針針尖正對鎖孔中央點,導針水平面與遠端鎖孔處于同一平面,從而確定導針與髓內(nèi)釘在矢狀面上的位置統(tǒng)一。將C臂調(diào)整至前后位進行透視,調(diào)整導針在前后位像上的位置,將導針與股骨縱軸垂直放入髓內(nèi)釘遠端鎖孔內(nèi),使導針在冠狀面上的位置固定。通過導針在冠狀面與矢狀面的固定得到在遠端鎖孔部打入螺釘?shù)奈恢茫瑥亩瓿涉i定。此法是多種鎖定方法鎖定失敗后的補救措施,包括電磁導航的鎖定失敗[13]。此法鎖定效果肯定,操作簡便,但操作時術(shù)者和患者暴露于大量的X線輻射下是最大的詬病。Han等[14]報道此法遠端鎖定時間平均為(19.5±6.0)min,總暴露時間為(26.8±13.3)s。

2.2 瞄準架輔助定位 瞄準架裝置種類繁多,基本結(jié)構(gòu)包括瞄準部和手柄部。其主要通過手柄部連接髓內(nèi)釘和瞄準部,使瞄準部、手柄部和髓內(nèi)釘構(gòu)成一個位置相對固定的三維框架,以植入體內(nèi)的髓內(nèi)釘遠端鎖孔和體外瞄準部的相對固定關(guān)系來定位鎖孔。目前瞄準架裝置中以定位桿鎖定應用最為廣泛。該裝置一方面以瞄準部的壓桿將髓內(nèi)釘固定在矢狀面某一位置,另一方面以遠端鎖釘在冠狀面定位髓內(nèi)釘上的鎖孔。由股骨矢狀面和冠狀面之間的重疊效應產(chǎn)生的軸線即為術(shù)中髓內(nèi)釘?shù)奈恢谩R蚱浣Y(jié)構(gòu)簡單、價格低廉,是目前國內(nèi)應用最為廣泛的一種。但存在瞄準架結(jié)構(gòu)搭建復雜、費時,以及可能出現(xiàn)的機械形變等缺點,造成髓內(nèi)釘遠端一次性鎖定準確率低,術(shù)者及患者受輻射量大,手術(shù)時間長,手術(shù)出血量大及感染率較高。因為股骨上部為漏斗形,中部為圓柱,下部逐漸散開而扁平,這種解剖結(jié)構(gòu)使得從冠狀位植入的鎖釘所受干擾較小,而從矢狀位植入的定位壓桿所受干擾大。王臣等[15]報道其遠端鎖釘一次成功率約為76.92%。多數(shù)學者認為應盡可能選擇短而粗的髓內(nèi)釘,經(jīng)常養(yǎng)護髓內(nèi)固定系統(tǒng),有較大磨損或變形時及時更換器材,手術(shù)時嚴格固定各連接部位,從而減少整體結(jié)構(gòu)偏差提高遠端鎖定成功率。

2.3 利用激光瞄準 最早的設備是在原有透視裝置上進行簡單改進,即在C臂機的球管前垂直X射線投射方向放置固定的網(wǎng)狀坐標金屬網(wǎng)以遮擋球管。對需定位的部位進行透視,得到帶有坐標的透視像,記錄靶點位置。利用與金屬網(wǎng)投射出的網(wǎng)狀坐標一致的網(wǎng)狀激光投射到相同部位,按照先前記錄的坐標找到遠端鎖定位置。此法不僅成本較低,而且在整個鎖定過程中減少了透視時間又增加鎖定準確率。相對于壓桿瞄準器而言,激光瞄準可直觀標出髓內(nèi)釘遠端鎖孔的進針點,減少了骨干矢狀面的輔助鉆孔數(shù)量,以減少手術(shù)步驟及對患者的手術(shù)創(chuàng)傷。但其精確度受定位深度以及活體組織運動的影響,而且激光會對人體產(chǎn)生損害,激光本身的辨識度會受血肉組織的影響[16]。目前激光瞄準在國內(nèi)尚處于初始探索階段[17]。有報道“一種非侵入式鎖固骨骼的定位系統(tǒng)及方法”的專利,此法可脫離X線照射而完全應用激光。光源發(fā)射具有二個波長的激光,其可同時穿透該肌肉組織以及髓內(nèi)釘遠端鎖孔后產(chǎn)生具兩個同心圓的中心光點,以利于該中心的兩個光點進行體外髓內(nèi)釘遠端定位[18],但相關(guān)臨床報道較少。

2.4 磁力導航鎖定 鎖定裝置主要包括瞄準機構(gòu)和監(jiān)視機構(gòu)。瞄準機構(gòu)即以普通髓內(nèi)釘瞄準架結(jié)構(gòu)為基礎的改裝裝置,監(jiān)視機構(gòu)則是磁力導航的核心,包含三個關(guān)鍵結(jié)構(gòu):指示器、外部磁體和髓內(nèi)釘內(nèi)磁體。此類鎖定裝置的鎖定原理均為將磁力場信號轉(zhuǎn)化為人可識別信號,例如:蜂鳴器聲音信號、指示針信號和電視化信號等。因為磁感線在三維空間中具有矢量特性,所以由指示器表示外部磁體和髓內(nèi)釘內(nèi)磁體形成的磁場關(guān)系,間接在體外表示髓內(nèi)釘遠端鎖孔位置,進而可在骨皮質(zhì)上準確定位進針點進行遠端鎖定。此法在鉆孔操作過程中進行實時監(jiān)控,可不受手術(shù)操作、患者體位變動或髓內(nèi)釘在髓腔的變形、旋轉(zhuǎn)及插入深度等引起部件位置變動的影響,相對于傳統(tǒng)方式創(chuàng)傷程度小,有助于骨折愈合[19]。此裝置是磁場下的導航鎖定,所以醫(yī)患均可避免X線的輻射傷害。但磁力導航技術(shù)需要術(shù)者不僅操作手法穩(wěn)定,而且要求各部件連接穩(wěn)固、鉆頭鋒利,否則對鎖孔定位有嚴重影響。磁力導航裝置價格昂貴,在地方醫(yī)療結(jié)構(gòu)難以推廣。操作時的信號易受其他電磁場影響,在操作時應遠離其他電器設備,防止其信號收到干擾后出現(xiàn)定位不準確的現(xiàn)象[20]。

2.5 電磁系統(tǒng)定位 最早是美國的施樂輝Sureshot遠端瞄準系統(tǒng),其方法包含有計算機輔助導航的運用。該系統(tǒng)是通過電磁場實現(xiàn)實時導航系統(tǒng)引導下置入遠端交鎖螺釘,而且能提供鉆頭相對于遠端鎖定釘孔位置及方向的三維實時位置情況,及時反映鉆頭與遠端鎖孔之間的關(guān)系,可解決髓內(nèi)釘在髓內(nèi)的變形問題[21],主要由顯示器、電磁場探針和瞄準儀3部分組成,將電磁場探針插入髓內(nèi)釘,顯示器上會動態(tài)顯示出瞄準器鉆頭相對遠端鎖定孔的位置所形成的3D影像,當2個正圓(顯示器上出現(xiàn)紅色和綠色2個正圓孔,紅色圓圈代表瞄準器,綠色圓圈代表鉆孔套筒尖端)與髓內(nèi)釘遠端鎖孔共圓心吻合,提示鉆孔位置最佳,這時鉆頭剛好穿過鎖孔可順利置入螺釘。此方法在鎖釘植入過程中可完全避免X線的輻射,植入遠端鎖釘時手術(shù)開口小且實現(xiàn)了可視化操作,定位精確度較高,鎖釘一次植入率顯著提高,減少術(shù)中出血量、手術(shù)時間及術(shù)后感染的發(fā)生[22],相對于傳統(tǒng)鎖釘步驟更簡便。近年來關(guān)于電磁導航治療股骨干骨折的臨床治療取得了滿意的效果。郭亮等[23]在臨床報道了35例76枚鎖釘均一次安裝成功,潘宏等[24]報道其治療21例均于電磁導航Trigen SureShotTM遠端瞄準系統(tǒng)引導下順利完成,無1例鎖定失敗,遠側(cè)鎖定成功率達100%。綜上所述,電磁導航在臨床應用中有著不可替代的優(yōu)勢。但根據(jù)國內(nèi)外一些報道,電磁導航下仍有遠端鎖釘失敗的案例,可能與術(shù)者未能熟練操作該系統(tǒng)有關(guān)。另外其軟件設置較復雜,手術(shù)受金屬植入體限制,及可視化電磁導航設備昂貴,難以在基層醫(yī)院普及。

2.6 計算機輔助導航 計算機輔助導航系統(tǒng)是醫(yī)學影像技術(shù)與計算機技術(shù)的完美結(jié)合。計算機輔助手術(shù)導航系統(tǒng)構(gòu)成有以下四部分。(1)手術(shù)導航工具:通過發(fā)射和反射光信號,從而確定手術(shù)工具的位置;(2)位置追蹤儀:用于接受光電信號,從而監(jiān)測及追蹤手術(shù)器械的位置;(3)導航系統(tǒng)顯示屏:術(shù)中實時反應手術(shù)器械的位置及患者的影響數(shù)據(jù);(4)工作站:將虛擬坐標系與實際坐標系通過計算匹配。其通過影像資料在顯示器上虛擬成形,顯示手術(shù)器械和手術(shù)部位的解剖關(guān)系,輔助術(shù)者及時準確地完成手術(shù)操作。計算機輔助導航系統(tǒng)是先在術(shù)前對患者進行C形臂影像、CT、MRI等影像掃描,得到患者的影像信息,經(jīng)過媒介輸入到計算機,通過運算重建得到三維影像模型。術(shù)者即可在相應的操作系統(tǒng)上進行手術(shù)預案,并進行手術(shù)模擬預演[25]。術(shù)中系統(tǒng)的紅外線攝像頭可以動態(tài)觀察手術(shù)器械對應的患者解剖結(jié)構(gòu)的位置,將信息以三維立體的方式顯示在顯示屏上,從矢狀位、冠狀位等不同解剖位置觀察手術(shù)路徑、手術(shù)深度及角度,避開危險區(qū)域,短時間到達手術(shù)部位,縮短手術(shù)時間,減少了術(shù)中受到的輻射暴露以及軟組織分離較傳統(tǒng)手術(shù)明顯降低[26]。這種全新的基于圖像導航的手術(shù)方式使得醫(yī)生可以快速、安全和有效地利用醫(yī)學數(shù)據(jù)完成手術(shù),已應用到關(guān)節(jié),創(chuàng)傷、脊柱等方面的手術(shù)。據(jù)謝川江等[27]報道,計算機導航下間隙平衡技術(shù)能精確術(shù)中截骨,提高全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的手術(shù)精確度,術(shù)后患者疼痛及功能在短時間內(nèi)恢復較好。但計算機輔助導航技術(shù)目前應用于股骨干骨折治療較少。盡管計算機輔助導航技術(shù)有很好的優(yōu)勢,但是其仍然存在一些問題,如術(shù)中患者體位移動會導致虛擬導航圖像與解剖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異,造成圖像漂浮。此外導航工具的注冊及數(shù)據(jù)采集復雜,需要額外花5~7 min[28],術(shù)中參考架的固定需要額外切口,增加了患者的創(chuàng)傷。

2.7 從內(nèi)向外鉆 主要是芯鉆、細軟鉆,其設計的初衷就是使手術(shù)微創(chuàng)且遠端鎖定時無須透視[29],本文主要介紹芯鉆髓內(nèi)釘。與普通交鎖髓內(nèi)釘相比,其突破在于將遠端瞄準器替換成芯鉆適配器,達到迅速精準鎖定。芯鉆進入股骨內(nèi),釋放與其配套的導向器,在骨皮質(zhì)最薄處鉆出,穿過軟組織和皮膚,使鎖定點暴露在體表處,術(shù)者即可在體表皮膚鉆出處快速找到鎖定位置,隨后安裝鎖釘。當芯鉆鉆出皮膚時,術(shù)者只需在鉆出皮膚處做一小切口,便可完成鎖定,更符合當代醫(yī)學的微創(chuàng)理念。蔡弢藝等[29]報道在熟練掌握芯鉆鎖定系統(tǒng)操作下可實現(xiàn)無透視下遠端鎖釘?shù)木珳手萌耄瑥亩档土耸中g(shù)時間及射線暴露劑量。相對于電磁導航成本更低,操作簡單易掌握,具有遠端快速鎖定、減少輻射、縮短手術(shù)時間、并發(fā)癥少等優(yōu)點[30],比較適合基層醫(yī)療機構(gòu)。但是芯鉆對術(shù)者依賴性大,易出現(xiàn)斷裂、卡嵌,一旦芯鉆斷裂需開槽取出芯鉆遠端造成手術(shù)步驟及患者出血量的增加,造成患者二次醫(yī)源性損傷[29]。據(jù)陶勇等[31]報道,骨折愈合后髖關(guān)節(jié)功能Harris評分優(yōu)17例,良4例,優(yōu)良率為100%;骨折愈合后膝關(guān)節(jié)功能Lysholm評分優(yōu)17例,良3例,可1例,優(yōu)良率為95%。

2.8 從內(nèi)向外光源定位 目前僅有少量相關(guān)報道,此法主要是在空心髓內(nèi)釘植入光源,剝離上皮及骨干周圍軟組織,在黑暗環(huán)境下尋找空心髓內(nèi)釘遠端鎖孔內(nèi)所透出的光源,在骨皮質(zhì)處光源的引導下確定進針點,進行遠端鎖定。有報道的“髓內(nèi)釘遠端激光鎖定瞄準器”和2019年的“一種髓內(nèi)釘定位系統(tǒng)”等專利方法提出的鎖定方法均稱可避免瞄準架所帶來的問題[32-33],操作簡便,不需要復雜調(diào)試,減少X線輻射,但目前臨床應用報道甚少。

3 總結(jié)

從發(fā)明髓內(nèi)釘?shù)浆F(xiàn)在,在全球?qū)W者的共同努力下,眾多的遠端鎖定方法相繼問世。從徒手鎖定到如今計算機輔助導航的應用無疑拓寬了髓內(nèi)釘?shù)陌l(fā)展方向,極大地增加了手術(shù)的成功率,減少了患者和醫(yī)生所受到的傷害。其中,瞄準架輔助定位的方式由于成本低廉,仍被我國大量基層醫(yī)療機構(gòu)所接受,但是隨著社會經(jīng)濟、計算機科學的快速發(fā)展,各個領域與醫(yī)學的合作逐漸加深,現(xiàn)代醫(yī)學將插上騰飛的翅膀。不難預見,計算機輔助導航的遠端定位鎖定方式將會是未來的發(fā)展方向。未來將會有更多的遠端鎖定技術(shù)被應用于臨床,使交鎖髓內(nèi)釘內(nèi)固定術(shù)更加準確、高效,造福更多患者、醫(yī)生。

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(收稿日期:2020-05-18) (本文編輯:周亞杰)

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