股骨髓内钉远端锁钉置入的模型骨实验

doi:10.12307/2023.352

中国组织工程研究 ›› 2023, Vol. 27 ›› Issue (22): 3526-3530.doi: 10.12307/2023.352

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股骨髓内钉远端锁钉置入的模型骨实验

茶晓锋1，贺智榆2，王波2，吴东海1，陈巍1，刘意来1，陈孝均2

1泸州市中医医院骨伤科，四川省泸州市 646000；2西南医科大学附属中医医院骨伤科，四川省泸州市 646000

收稿日期:2022-04-02 接受日期:2022-05-19 出版日期:2023-08-08 发布日期:2022-11-02
通讯作者: 陈孝均，博士，副主任医师，硕士生导师，西南医科大学附属中医医院骨伤科，四川省泸州市 646000
作者简介:茶晓锋，男，1983年生，云南省怒江州人，傈僳族，2010年成都中医药大学毕业，硕士，副主任中医师，主要从事骨伤方面的临床研究。
基金资助:
西南医科大学-泸州市中医医院项目(2019-LH002)，项目负责人：陈孝均

Model bone experiment of distal locking placement with femoral intramedullary nail

Cha Xiaofeng1, He Zhiyu2, Wang Bo2, Wu Donghai1, Chen Wei1, Liu Yilai1, Chen Xiaojun2

1Department of Orthopedics, Luzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine, Luzhou 646000, Sichuan Province, China; 2Department of Orthopedics, Affiliated Traditional Chinese Medicine Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

Received:2022-04-02 Accepted:2022-05-19 Online:2023-08-08 Published:2022-11-02
Contact: Chen Xiaojun, MD, Associate chief physician, Master’s supervisor, Department of Orthopedics, Affiliated Traditional Chinese Medicine Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
About author:Cha Xiaofeng, Master, Associate chief TCM physician, Department of Orthopedics, Luzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
Supported by:
the Project of Southwest Medical University-Luzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine, No. 2019-LH002 (to CXJ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

远端锁钉：股骨髓内钉远端锁钉的精准置入是临床研究的焦点，目前常用的远端锁定技术有徒手锁钉技术、远端瞄准架、磁力导航系统、计算机导航及芯钻锁定系统等。此次实验着力于利用远端瞄准架来进行远端锁钉的精准置入。
模型骨研究：通过在股骨干模型骨的中下1/5位置垂直于股骨干方向纵向置入3.0 mm斯氏针，在髓腔内产生阻挡效应，使得髓内钉主钉在通过阻挡的斯氏针时随机地偏内或者偏外紧贴斯氏针置入髓腔远端。此次实验最终8根股骨干模型骨均造模成功，并随机分为占位压杆组(4根)和徒手锁钉组(4根)进行对比研究。

背景：髓内钉置入内固定是治疗股骨干骨折的经典方案，其远端瞄准架被广泛应用于远端锁钉的置入，提高了远端锁钉置入的准确率，但其失败率仍然不容忽视。研究出一种可实现远端锁钉快速且精准锁钉的新技术，减少徒手锁钉时的X射线放射性损伤，是当务之急。
目的：比较占位压杆技术和徒手锁钉技术在股骨髓内钉远端锁钉置入中的效果。
方法：建立发生压杆偏移不能准确置入远端锁钉的股骨模型骨8个，分2组处理：占位压杆组(n=4)采用占位性压杆技术，在原压杆孔相邻位置重新钻孔后进行准确压杆，再进行远端锁钉孔斯氏针的置入；徒手锁钉组(n=4)采用C臂监视下的徒手锁钉技术完成远端锁钉孔斯氏针的置入。比较两组置钉的X射线曝光次数、锁钉时间及置钉准确率。
结果与结论：①占位压杆组X射线曝光次数少于徒手锁钉组(P < 0.05)，锁钉时间短于徒手锁钉组(P < 0.05)；两组的置钉准确率均为100%；②结果表明，占位压杆技术和徒手锁钉技术均能准确地完成股骨髓内钉远端锁钉的置入，占位压杆技术相比徒手锁钉技术具有手术时间短和X射线辐射少的优点。

https://orcid.org/0000-0002-4904-5483(陈孝均)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 股骨, 髓内钉, 远端锁钉, 瞄准架, 占位压杆技术, 模型骨, 实验

Abstract: BACKGROUND: Intramedullary nail is a classical scheme for the treatment of femoral shaft fracture. Its distal aiming frame is widely used in the placement of distal locking nail, which improves the accuracy of distal locking nail placement, but its failure rate cannot be ignored. It is urgent to develop a new technology that can actualize the rapid and accurate locking of distal locking nail and reduce the X-ray radiation damage of bare-handed locking nail.
OBJECTIVE: To compare the effect of place-occupying compression rod technique and bare-hand locking nail technique in distal locking nail placement of femoral intramedullary nail.
METHODS: The eight model bones with the deviation of the compression rod that could not be accurately placed into the distal locking nail were divided into two groups. The place-occupying compression rod group (n=4) adopted the place-occupying compression rod technology. After drilling the hole adjacent to the original pressure rod hole, the accurate pressing rod was carried out, and then the distal locking nail placement carried on. In the bare-hand locking nail group (n=4), the technique of bare-hand nail under the supervision of C-arm was used to complete the placement of locking nail in the distal locking hole. The X-ray exposure times, nail locking time and nail placement accuracy were compared between the two groups.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The number of X-ray exposure in the place-occupying compression rod group was significantly less than that in the bare-hand locking nail group (P < 0.05). The time of locking nail in the place-occupying compression rod group was significantly shorter than that in the bare-hand locking nail group (P < 0.05). The accuracy of nail placement in both groups was 100%. (2) The results showed that the technique of place-occupying compression rod and the technique of bare-hand locking nail could complete the placement of distal locking nail accurately, and the technique of place-occupying compression rod has the advantages of shorter operation time and less X-ray radiation compared with the technique of bare-hand locking nail.

Key words: femur, intramedullary nail, distal locking nail, aiming frame, place-occupying compression rod technique, model bone, experiment

中图分类号:

茶晓锋, 贺智榆, 王波, 吴东海, 陈巍, 刘意来, 陈孝均. 股骨髓内钉远端锁钉置入的模型骨实验[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(22): 3526-3530.

Cha Xiaofeng, He Zhiyu, Wang Bo, Wu Donghai, Chen Wei, Liu Yilai, Chen Xiaojun. Model bone experiment of distal locking placement with femoral intramedullary nail[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2023, 27(22): 3526-3530.

图/表（结果） 1

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引言

材料方法

1.1 设计对比观察模型骨实验，组间比较采用t检验、χ2检验。
1.2 时间及地点实验于2022年3月在西南医科大学附属中医医院手术室完成。
1.3 材料模型骨及髓内钉的材料学特征，见表1。

1.4 实验方法
1.4.1 造模及分组在股骨干模型骨的中下1/5位置垂直于股骨干方向纵向(矢状位)置入3.0 mm斯氏针，在髓腔内产生阻挡效应；随后按照髓内钉的标准操作置入髓内钉主钉，因远端髓腔内事先有斯氏针占位，故髓内钉主钉在通过阻挡的斯氏针时，随机地偏内或者偏外紧贴斯氏针置入髓腔远端[23]；再利用髓内钉远端瞄准架进行远端压杆操作，在C臂透视下确认远端压杆是否偏移及偏移的位置[24]；最终，压杆未能正确抵接在髓内钉远端的压杆平台上，而紧贴髓内钉偏内或者偏外发生偏移，8根股骨干模型骨均造模成功，见图1。造模成功后随机分为占位压杆组4根和徒手锁钉组4根。

1.4.2 处理方法
占位压杆组：采用占位压杆技术。在压杆发生偏移时，先保持原压杆在髓腔内的占位不变，再在原压杆孔相邻位置(髓内钉偏移的方向)重新钻孔并压杆，C臂斜位透视(矢状面)确认第2次压杆正确，随后按照操作步骤完成远端2枚锁钉的置入，见图2。

徒手锁钉组：采用徒手锁钉技术。在压杆发生偏移时，拆除远端瞄准架。C臂监视下，先将C臂与股骨纵轴垂直，寻找标准侧位(远端动力孔呈正椭圆形，静力孔成正圆形)，再用斯氏针针尖投影与目标孔距离及重合程度作为角度及位移的微调至完全重合确认皮质定位点；最后，调整斯氏针尾端位置使C臂透视下锁定孔与斯氏针成同心圆状。保持斯氏针的角度及位置不变，在其尾端安装电钻，钻入斯氏针至对侧皮质穿出，见图3。

确定锁钉是否正确置入的操作中，需结合导针在中空的髓内钉内与钻孔的斯氏针的碰撞及相对位置来判断远端锁钉置入的准确性，见图4。

1.5 主要观察指标 ①X射线曝光次数：记录每根模型骨实验在远端锁钉过程中的X线曝光次数；②锁钉时间：占位压杆组从在原压杆孔相邻位置(髓内钉偏移的方向)重新钻孔开始计时，到完成2根钻孔的斯氏针置入结束；徒手锁钉组从侧位透视确认髓内钉远端的标准侧位开始，到完成2根钻孔的斯氏针置入结束；③初次置钉准确率：利用导针在中空的髓内钉内与钻孔的斯氏针的碰撞及相对位置来判断远端锁钉初次置入的准确性，并结合C臂透视来综合判断。
1.6 统计学分析采用SPSS 21.0统计软件进行数据处理与分析。计量资料以x±s表示，采用t检验；计数资料以百分比(%)表示，采用χ2检验。P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经西南医科大学统计学专家审核。

讨论

目前常用的股骨髓内钉远端锁定技术包括：徒手锁钉技术[25-26]、远端瞄准架[27-29]、磁力导航系统[30-33]、计算机导航及芯钻锁定系统等[34-37]，其中的远端瞄准架是股骨髓内钉远端锁钉固定的主要手术方式[38-39]。在髓内钉与远端瞄准架的装配中，瞄准架的长度根据髓内钉的长度可调且唯一匹配。当用定位压杆准确抵接髓内钉的平台后，就可以通过远端瞄准架的瞄准孔钻孔，穿过髓内钉的远端锁钉孔，即可以准确置钉。但在临床实践中，可能会因为股骨的个体解剖结构差异、机械磨损导致瞄准架精度降低等客观原因，以及术中操作粗暴导致器械失准、远端锁钉进钉点偏移、骨折断端复位不良等主观原因，导致远端瞄准架的压杆未能与髓内钉压杆平台正确抵接，最终使得远端锁钉置入失败。因此，股骨髓内钉远端锁钉是否能准确置钉的焦点就是定位压杆与髓内钉压杆平台的抵接关系[40-41]。当定位压杆与髓内钉压杆平台发生正确抵接时，按照操作步骤即可完成置钉。当定位压杆与髓内钉压杆平台不能正确抵接而发生偏内或者偏外的偏移时，则远端锁钉在髓内钉锁钉孔的偏下方置入不能准确置入锁钉孔内[42]。当完成初次定位压杆的置入后，可采用在股骨干和定位压杆所在平面的斜位透视法来判断压杆是否发生偏移。若压杆发生向内或向外的偏移，则远端锁钉置入必然失败[43]，故在定位压杆未能正确抵接髓内钉平台而发生偏移时，作为补救措施一般采取徒手锁钉技术完成远端锁钉的操作。但徒手锁钉存在X射线辐射、操作不变、反复穿刺等问题。根据髓内钉远端锁钉的空间定位原理，作者创新性地提出了占位压杆技术，并通过模型骨实验与徒手锁钉技术进行对比研究。
在模型骨实验中，股骨干模型骨中下1/5位置的斯氏针在髓腔内的阻挡[44]，使得髓内钉主钉在进入远端髓腔时发生了一定的形变，而体外远端瞄准架因无外力的作用未发生任何相应的改变，故髓内钉远端定位平台与定位瞄准孔之间发生了相对的位移偏差。实验中透视证实，定位压杆紧贴髓内钉发生了向内或向外的偏移，这与在临床实践手术中定位压杆紧贴髓内钉发生偏移的现象一致。
有研究认为，无需矢状位的压杆定位，仅需冠状位的精确瞄准即可完成锁定，该方式避免了压杆不准这一困扰骨科医师的常见难题，缩短了手术时间。孔祥颖等[43]在远端锁钉时采用可调瞄准式置入方式，即术中侧位透视与碳棒定位后，用瞄准架以1 mm为刻度微调，置入远端锁钉，方便快捷。谈应东等[28]将原远端瞄准器改良为可调式显影瞄准器，通过微调瞄准器定位杆孔，并结合显影装置，通过侧位透视来寻找锁钉的准确位置，实现精确定位，提高了远端锁钉精准度。但因为没有矢状位的压杆限定髓内钉远端在髓腔内前后向位移，当髓内钉远端紧贴股骨前侧或后侧骨皮质时给远端锁钉带来困难。采用外侧小切口在相对位置钻入2 mm克氏针微调进行远端锁钉置入，该法可能多次操作造成软组织及骨骼的额外医源性损伤。采用C臂透视下的二维置入法置入远端锁钉，需一边将髓内钉作5°左右的纵轴旋转一边将钻头缓慢钻入，以髓内钉远端锁钉孔去寻找钻头，该方法需持续透视且存在一定的失败率，一旦失败则需外侧皮质开窗直视下锁钉[18]，医源性创伤大。
也有研究致力于在矢状位上压杆的正确性。陈立军
等[45]采用自行设计的交锁髓内钉远端锁钉体外透视定位器，通过矢状位方向压杆高度的调节以调整外架瞄准装置的相对位置，使之与髓内钉远端冠状位锁钉的位置匹配；但当髓内钉远端紧贴股骨前侧或后侧骨皮质时，远端锁钉十分困难。张道虎等[24]术中用宽布带将瞄准架远端捆绑固定并维持在一个稳定的位置，使定位杆与髓内钉远端压杆平台准确抵接，但该方法无可靠的微调方法，需反复多次调整位置及透视来确认最终的适宜位置。李运美等[27]应用自己研发的体外瞄准架微调装置，结合髓内钉厂家自带的瞄准装置解决了压杆位于髓内钉内侧发生偏移的问题，但压杆的外侧偏移仍然需要靠无菌绷带捆绑固定的方式多次调整。鲁成等[38]为了纠正髓内钉远端在矢状面的“沉钉”和“浮钉”现象，将T型压杆改进为比原装压杆头端多出一段长3 mm、直径3 mm的具有外螺纹的圆锥形结构(原装定位杆头端直径4 mm)，将髓内钉主钉改进为在远端定位平台中心处多一个直径
4 mm、深3 mm且带有螺纹(与改进后定位压杆的螺纹匹配)的定位孔。由此，改进后T型压杆与主钉定位孔螺纹锚合，形成绝对稳定的三维立体结构，可以纠正其矢状面上的偏移(提拉或者下压主钉)，不会出现主钉相对外用辅助定位支架的位移，使锁钉孔轴线与远端定位架上的锁钉瞄准孔重合，确保了远端锁钉的准确置入，但当T型压杆尖锥端不能正确与主钉定位孔螺纹锚合，发生T型压杆与主钉侧方偏移时，则无能为力。赵晶焱[40]在首次压杆失败后，通过扩大皮肤切口及定位孔，直视下暴露髓内钉压杆平台，使压杆准确落于定位平台上，此方法创伤大，股骨远端骨质破坏多，且会带来伸膝装置额外的损伤。
作者的观点认为，在C臂斜位透视确认初次压杆发生偏移的前提下，可采用占位压杆技术。保持原压杆在髓腔内的占位不变，类似于阻挡钉的占位效应，使得髓内钉远端在髓腔内的可摆动范围缩小，这就进一步限制了髓内钉在髓腔内的偏移范围，有利于第2次压杆的准确抵接。第2次压杆重新钻孔的位置在原压杆孔向髓内钉偏移方向做相应的偏移，且两孔间距为髓内钉的直径。因第1根定位杆与偏移的髓内钉紧贴，故第2次压杆必定能准确抵接到髓内钉的压杆平台上，C臂斜位透视可进一步确认第2次压杆正确。采用斯氏针代替钻头进行钻孔操作，是为了避免钻头在骨与髓内钉之间产生折弯，从而导致钻头断裂。在模型骨实验中，占位压杆技术仅需一次透视来证实第2根定位压杆与髓内钉压杆平台发生了正确抵接；在之后可以利用瞄准孔由远及近依次置入2枚钻孔的斯氏针；结合导针在髓内钉内与钻孔的斯氏针的碰撞及相对位置可以判断远端锁钉置入的准确性，无需反复透视。
徒手锁钉技术是：侧位透视先使锁钉孔成为标准侧位，再调整斯氏针使其成圆点状并处于锁钉孔的中心，最后打入钻孔的斯氏针。在该传统的徒手锁钉技术运用中，2枚斯氏针的置入需反复多次调整C臂及斯氏针的位置，且C臂在侧位垂直透视时，由于电钻不透光，故同心圆的透视下进行实际操作非常困难，且由于C臂的限制操作空间比较局限。
占位压杆组的X射线曝光次数比徒手锁钉组更少、锁钉时间比徒手锁钉组更短，两组的置钉准确率均为100%。结合导针在髓内钉内与钻孔的斯氏针的碰撞及相对位置可以判断远端锁钉置入的准确性，无需反复透视。C臂侧位透视亦可以证实远端锁钉置入的准确性，在实际手术中，远端锁钉长度仍然需要C臂在正位的透视来确定。
综上所述，采用占位压杆技术，利用现行的股骨髓内钉配套器械即可解决交锁髓内钉的远端锁钉锁定困难的问题，相比徒手锁钉技术缩短了手术时间、减少了放射性损伤，值得临床推广应用。但该模型骨的实验研究样本量小，其临床效果还需要前瞻性、多中心、大样本的随机对照试验来进一步加以验证。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

股骨髓内钉远端锁钉置入的模型骨实验

Model bone experiment of distal locking placement with femoral intramedullary nail

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