股骨近端防旋髓內釘三維導航器的臨床應用

丁任　馬臺　匡勇　張傳寅　劉同生　吳大兵　黃健華　孫建忠　錢曉忠

201900，　　上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院寶山分院骨科(丁任、馬臺、黃健華、孫建忠、錢曉忠)；201203，　　上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院骨科(匡勇)；200431　上海，　　復旦大學附屬華山醫(yī)院寶山分院骨科(張傳寅)；201908，　　上海市寶山區(qū)羅店醫(yī)院骨科(劉同生、吳大兵)

?

股骨近端防旋髓內釘三維導航器的臨床應用

丁任馬臺匡勇張傳寅劉同生吳大兵黃健華孫建忠錢曉忠

201900，上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院寶山分院骨科(丁任、馬臺、黃健華、孫建忠、錢曉忠)；201203，上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院骨科(匡勇)；200431上海，復旦大學附屬華山醫(yī)院寶山分院骨科(張傳寅)；201908，上海市寶山區(qū)羅店醫(yī)院骨科(劉同生、吳大兵)

【摘要】目的探討股骨近端防旋髓內釘(PFNA)置入導航技術。方法自2013年12月至2015年6月，在本課題組研制的PFNA三維導航器導航下置入PFNA治療股骨粗隆間骨折56例，其中男19例，女37例；年齡55～92歲，平均(72.2±1.8)歲。順型骨折51例，逆型骨折5例。受傷至手術時間為2～8 d，平均(4.2±1.4)d。結果在PFNA三維導航器導航下向股骨頭頸部打入的動力釘導引針均一次性置入，在髖關節(jié)側位X線片上動力釘導引針偏離股骨中心點的垂直距離為0～4 mm，平均(1.75±1.37)mm。結論本課題組研制的PFNA三維導航器精準性高，能一次性打入動力釘導引針，其誤差微小，完全能滿足臨床需求。

【關鍵詞】股骨粗隆間骨折；股骨近端防旋髓內釘；導航

以螺旋刀片作為動力釘?shù)墓晒墙朔佬鑳柔?PFNA)是目前治療股骨粗隆部骨折最常用的內固定物，已成為治療股骨粗隆間骨折的金標準[1-3]。應用時，PFNA動力釘(置于股骨頭頸部)需在專用的導航工具輔助下置入，不同生產廠商所提供的導航工具雖各不相同，但大同小異，均只限于控制動力釘頸干角，而不能掌控主釘深度及動力釘前傾角?；诖?，本課題研制出一套PFNA三維導航器[4](簡稱導航器，專利號：ZL201120117039.3)，它既能掌控動力釘頸干角，又能掌控主釘深度及動力釘前傾角。2013年12月至2015年6月，我們在該導航器輔助下應用PFNA治療56例股骨粗隆間骨折，一次性置入動力釘?shù)某晒β屎途珳市粤钊藵M意?，F(xiàn)報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料

本組56例股骨粗隆間骨折，其中男19例，女37例；年齡55～92歲，平均(72.2±1.8)歲。所有患者均為閉合性骨折。順型骨折51例，逆型骨折5例。交通傷8例，滑倒摔傷48例。受傷至手術時間為2～8 d，平均(4.2±1.4)d。術前常規(guī)牽引：對一般情況較好、計劃在受傷2～3 d內即行手術的患者行皮牽引；對因高齡、有較嚴重并發(fā)癥等而手術在受傷2～3 d內無法進行的患者行股骨髁上或脛骨結節(jié)骨牽引。

1.2導航器

導航器結構由手柄、髓內釘銜接桿、頸干角導引桿、前傾角導引桿構成，并有套筒、參照針、導引針等配件(圖1a)。前傾角導引桿與頸干角導引桿垂直相連，與髓內釘銜接桿平行分布。前傾角導引桿上有導引孔，導引孔具有特定方向，經此導引孔將參照針打入特定的深度，參照針將緊貼髓內釘銜接桿下端邊緣，其尖端正好位于頸干角導引桿上動力釘導引孔的軸線之上；前傾角導引桿內部有一滑漕，當導航器沿髓內釘銜接桿的中心軸旋轉時，參照針可在滑漕內相對滑動。頸干角導引桿上有動力釘導引孔，該導引孔的軸線與髓內釘銜接桿的軸心線成130°角相交(相當于股骨頸頸干角)，從而確保了動力釘能以頸干角的度數(shù)通過PFNA主釘?shù)膭恿︶斸斂住?/p>

圖1　三維導航器構造圖(a)及實物照(b)

1.3手術方法

患者平臥于手術床上，患側下肢牽引復位后保持內收15°、內旋20°位，健側髖關節(jié)保持屈曲90°、外展30°～45°、屈膝60°～90°位(圖2a)。進行正側位髖關節(jié)透視(圖2b)：在髖關節(jié)前方置入1枚克氏針，正位透視見此針通過股骨頭中心并與股骨干垂直，標記此克氏針所在的體表標記線，記為F線；同樣在髖關節(jié)側方置入1枚克氏針，側位透視見此針在股骨頸中心軸線上(圖2c)，標記此克氏針所在的體表標記線，記為L線。

圖2　體位及體表標記

在L線上，自L、F線交點開始，沿L線向頭端作一長約8 cm的直切口，逐層切開皮膚、皮下組織、闊筋膜張肌，選擇大粗隆偏內側作為PFNA主釘入口，用手指分開大粗隆上肌性組織并觸及開口處，用專用工具進行開口。

將PFNA主釘銜接于導航器上，以導航器手柄為把手，將PFNA主釘插入股骨近端髓腔內，其插入深度以導航器前傾角導引桿的滑槽與F線在同一高度或略低于F線(F線足側)為限。經參照針套筒向股骨頭內打入1枚參照針，參照針深度為AX(A點為參照針打入時與前傾角導引桿的交點，X點為參照針與導引針的交點)，此深度是固定不變的。

髖關節(jié)正位透視，在透視影像上經參照針針尖劃1條與參照針成30°夾角的直線，觀察此直線在股骨頭頸部的位置是否符合動力釘置入位置。如不符合則取出參照針，調整PFNA主釘深度后再次打入參照針，重復上述過程(圖3a)。

在髖關節(jié)前方股骨頭體表投影處放置1枚壹圓硬幣。正位透視(圖3b)證實硬幣中心與股骨頭中心基本重疊、參照針通過股骨頭中心后進行2次髖關節(jié)側位透視。第1次以硬幣為焦點進行透視，在影像上硬幣位于中心呈桿狀或橢園狀，測量硬幣的桿狀影像長度或橢園影像長軸長度k。保持X線機球管與髖關節(jié)的垂直距離不變，調整X線機高度，使股骨頭成為透視焦點。第2次進行髖關節(jié)側位透視(圖3c)，在髖關節(jié)側位影像上測量參照針針尖偏離股骨頸軸線(股骨頸軸線經過股骨頭中心)的距離x。根據(jù)公式d=2×2.5x/k計算d值。

佛經漢譯運動中，占主導地位的是外來譯者。據(jù)孔慧怡（2005：63）估算，外來譯者和本土譯者的比例約是10：1。從主譯者影響力來看，在外來譯者占主導地位的主流之中，本土譯者地位呈逐漸上升的趨勢。梁啟超（2014：168）認為，自漢迄唐，六百余年間，佛經翻譯譯者模式大致可分三期：“第一，外國人主譯期。第二，中外人共譯期。第三，本國人主譯期?！敝劣谶@三階段合作的具體情形，《宋高僧傳》有云：

圖3　打入參照針

除去參照針套筒，轉動導航器，使參照針在前傾角導引桿滑槽內相對滑動距離為d。自動力釘導引針套筒內向股骨頭、頸內打入動力釘導引針(圖4a)。正、側位透視髖關節(jié)，在側位影像上測量克氏針偏離股骨頭中心點之間的垂直距離y。正、側位透視證實動力釘導引針位置符合要求后(圖4b、4c)，除去參照針，沿動力釘導引針置入動力釘，最后置入PFNA。解除導航器，縫合切口。

圖4　打入動力釘導引針

2結果

置入參照針后測得所有患者的參照針偏離值x，根據(jù)x值校準導航器并置入導引針后再測得對應的導引針偏離值y，記為(x，y)。測得的56組數(shù)據(jù)為(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)。

本組所有患者中導引針無偏離13例(23.21%)、偏離1 mm 17例(30.36%)，偏離2 mm 14例(25.00%)，偏離3 mm 8例(14.29%)，最大偏離為4 mm，有4例(7.14%)，平均偏離距離為(1.75±1.37)mm。導引針偏離值的頻數(shù)分布見表1。

表1　導引針偏離值的頻數(shù)分布

3討論

3.1導航器設計理念

股骨干中軸線和股骨頸中軸線所確定的平面與人體冠狀面的夾角是股骨頸前傾角，此即為股骨頸前傾角平面(以β表示)。同樣，導航器上手柄與頸干角導引桿所在的平面為導航器前傾角平面(以α表示)，由于動力釘(螺旋刀片)在此平面內打入，它決定著動力釘置入的前傾角。

在實際應用中，PFNA主釘是沿著股骨近端軸線置入的，以PFNA主釘為軸，轉動導航器，當導航器前傾角平面α與股骨頸前傾角平面β重合時，置入的螺旋刀片前傾角就等于股骨頸前傾角。導航器上的前傾角導引桿是指導導航器以PFNA主釘為軸轉動而使導航器前傾角平面α與股骨頸前傾角平面β重合的導航裝置。

3.2導航器工作原理

本課題組所研制的導航器前傾角導引桿上有參照針導引孔，用于打入參照針；通過參照針導引孔打入的參照針緊貼髓內釘尾部邊緣分布，并與經動力釘導引孔打入的導引針相交于X點，即X點位于導航器前傾角平面α內，當打入參照針并使進針深度固定為AX長度時，參照針的針尖X即位于導航器前傾角平面α上(圖5a)。

若當PFNA主釘插入股骨近端髓腔后導航器前傾角平面α與股骨頸前傾角平面β不重合，以參照針的針尖X點為參照點(圖5b)，以PFNA主釘為軸轉動θ角度后(θ為α面與β面之間的夾角)，X點移至Y點，A點在前傾角導引桿上變?yōu)锽點，α面與β面重合。此時，經動力釘導引孔打入的導引針既在α面也在β面內。從髖關節(jié)側位影像上，此時的動力釘導引針與股骨頸軸線一致。

在實際手術中，參照針偏離股骨頭中心距離(以x表示)通過在髖關節(jié)側位影像上測量XY的距離間接獲得，存在一定的放大率，其放大系數(shù)為髖關節(jié)前方硬幣影像直徑(以k表示)與硬幣實際直徑(2.5 cm)的比值。而參照針在前傾角導引桿滑槽內相對滑動距離AB則是直接測得(以d表示，即d=AB)。M為α與前傾角導引桿的交點，當導航器旋轉θ角度后，M點位于N點(圖5c)?！鱋XY和△OMN是兩個相似三角形， MN=XY·OM/OX(本課題組研制的導航器OM/OX=2)。又因為AB≈MN，所以d與x的關系為：d=AB≈MN=XY·OM/OX=2×2.5x/k。

圖5　導航器工作原理示意圖

注：α為導航器前傾角平面；β為股骨頸前傾角平面；A為參照針打入時與前傾角導引桿的交點(此時α與β多處于非重合狀態(tài))；B為導航器轉動后參照針與前傾角導引桿的交點(此時α與β處于重合狀態(tài))；O為髓內釘橫截面中心點；X為參照針針尖，也是參照針與導引針的交點，在α面上；Y為X在β面上相對于O點的對應點；M為前傾角導引桿與α面的交點；N為前傾角導引桿與β面的交點；θ為α面與β面之間的夾角

3.3操作要點及注意事項

3.3.1體表標記

股骨粗隆間骨折閉合復位后，透視監(jiān)測骨折復位情況，在髖關節(jié)前方、側方體表各放置1枚克氏針。前方克氏針在正位透視影像上通過股骨頭中心并與股骨干軸線垂直；側方克氏針在側位透視影像上與股骨頸軸線重合。隨后，在髖關節(jié)前方、側方體表做標記。側方體表標記指導手術切口(切口在此標記線上)，前方體表標記是參照針打入的平面，可間接確定主釘進入深度。

3.3.2參照針打入

在髖關節(jié)前方體表標記所在水平面(即股骨頭中心所在的人體水平面)內進參照針，在主釘置入的皮膚切口內打入股骨頭，無須另作皮膚切口，盡可能地減少手術創(chuàng)傷。

3.3.3主釘深度校正

在髖關節(jié)正位透視影像上，參照針針尖X點可用來校正主釘深度。在髖關節(jié)前方體表標記所在水平面內進參照針，當進針深度為AX時(圖5a)，一般正位透視影像上針尖X點與股骨頭中心點多相距極近。但當患者股骨頸長度、頸干角大小不在正常范圍內及骨骼過大或過小時，針尖X點與股骨頭中心點相距較遠，此時應在正位透視影像上經針尖X點劃1條與參照針成50°角的直線(PFNA動力釘與主釘?shù)慕嵌葹?30°，參照針與主釘相垂直，因此動力釘與參照針成50°角)，觀察此直線在股骨頸內的位置是否是理想的動力釘置入位置，如不理想，測量主釘應調整的深度，拔出參照針，重新調整主釘深度后再打入參照針。

3.3.4前傾角校正

在髖關節(jié)側位透視影像上，參照針針尖X點是用來校正動力釘前傾角的。當下肢中立位時，股骨頸的前傾角平面與人體冠狀面之間的夾角等于股骨頸前傾角。PFNA動力釘應位于股骨頸前傾角平面內。在髖關節(jié)側位透視影像上，股骨頸中軸線代表著股骨頸的前傾角平面，參照針針尖X點偏離股骨頸中軸線的距離即表示參照針針尖X點偏離股骨頸前傾角平面的距離。以PFNA主釘為軸轉動，X點移至股骨頸中軸線上的Y點，參照針與前傾角導引桿的交點由A點變?yōu)锽點(圖5b)。反之，以PFNA主釘為軸轉動，參照針不動，使參照針與前傾角導引桿的交點由A點變?yōu)锽點時，X點與Y點即處于重合狀態(tài)，此時置入的動力釘即位于股骨頸前傾角平面內。

3.3.5X線透視影像放大系數(shù)確認

XY長度只能從髖關節(jié)側位透視影像上間接測得，欲求得其真實長度則需采用X線透視影像放大系數(shù)進行計算。將1枚壹圓人民幣硬幣置于股骨頭正前方體表(正位透視下硬幣中心與股骨頭中心重合)，在髖關節(jié)側位透視影像上硬幣多呈橢圓形，測量其長軸長度，即可算出X線透視影像放大系數(shù)k(k=硬幣影像直徑/硬幣實際直徑)。

當X線透視影像放大系數(shù)k確認后，根據(jù)髖關節(jié)側位透視影像上測得的XY值算出AB值。解除參照針與導航器的固定關系(取下參照針套筒即可)，使參照針固定不動，以PFNA主釘為軸轉動導航器，使參照針在前傾角導引桿上的交點由A點移至B點(相對移動長度為AB)，此時導航器前傾角平面α與股骨頸前傾角平面β重合，也就是說，此時經過動力釘導引孔打入的導引針前傾角與股骨頸前傾角一致。

3.4導航器準確性影響因素

本課題組所研制的導航器能掌控PFNA主釘進釘深度和動力釘前傾角，尤其以能掌控PFNA動力釘前傾角為主要特色。本組在導航器導航下置入的動力釘導引針偏離股骨頭中心的垂直距離為0～4 mm，平均1.7 mm。對于直徑38～55 mm的成人股骨頭[5-7]，這點誤差完全可以接受。究其誤差原因，主要在于：①理論上，本導航器所采取的公式d=AB≈MN=XY·OM/OX=2×2.5x/k，其中AB與MN之間是約等于，而不是等于，也就是說，此公式本身就存在一定的誤差；②參照針及動力釘導引針均有一定的彈性，尤其是動力釘導引針相對較細而長，在打入過程中可以形成一定的彎曲，例如當導引針緊貼骨質堅硬的股骨距時，導針可向髓腔內滑移而呈彎曲狀態(tài)打入；③手術操作動作如術者扶持導航器動作不穩(wěn)、電鉆打入時振動等均可造成一定誤差。

綜上所述，本課題組所研制的導航器有相互垂直的2個導桿，即頸干角導引桿和前傾角導引桿。通過頸干角導引桿可以將動力釘與主釘在體內相互交叉組裝成一穩(wěn)固的整體，且交叉角度與股骨頸干角相一致(130°)；通過前傾角導引桿可以向股骨頭內打入1枚參照針，隨后根據(jù)參照針針尖在股骨頭內的位置指導術者精準掌控PFNA主釘進釘深度及動力釘前傾角是否與股骨前傾角一致。它的結構簡單，操作簡便，定位精確，不僅提高一次性置入的成功率、減少術中放射線幅射量，更重要的是可以將PFNA按理想的位置置入，提高手術固定效果。

參考文獻

[ 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 ]馬臺,包朝魯,匡勇,等. 股骨近端髓內釘三維導航器的研究與設計[J]. 生物骨科材料與臨床研究, 2011, 8(6):46-47.

[ 5 ]杜心如,盧世壁. 股骨上段髓腔解剖學研究進展[J]. 中國臨床解剖學雜志, 2004, 2(6):674-676.

[ 6 ]梁捷予,李康華,廖前德,等. 股骨上段解剖測量及其臨床意義[J]. 中南大學學報, 2009, 34(8):811-814.

[ 7 ]劉勤,王慧娟,李秀平,等. 中國人股骨近端參數(shù)統(tǒng)計[J]. 解剖與臨床, 2005, 10(1):25-27.

(收稿：2015-11-02)

(本文編輯：盧千語)

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

基金項目：上海市寶山區(qū)科學技術委員會科學基金資助項目(11-E-27)