青海大学附属医院创伤骨科，青海 西宁

收稿日期：2022年7月8日；录用日期：2022年8月4日；发布日期：2022年8月11日

摘要

目的：对股骨粗隆间骨折的髓内固定技术进行综述。方法：检索国内外有关文献，按时间顺序总结历年来不同髓内固定器械的特点、改良方向、优缺点及临床疗效。结果：髓内钉发展至今已有十余种，从早期简单的Ender钉逐渐改良至符合生物力学的各类器械后，各种临床并发症显著下降。结论：当前主流使用的髓内固定器械临床疗效良好，但仍存在低概率的并发症，而基于“杠杆–支点平衡–重建”理论设计的新型髓内钉有望改变这种现状。

关键词

股骨粗隆间骨折，老年患者，髓内钉，治疗进展

New Progress in Intramedullary Fixation of Intertrochanteric Fracture of Femur

Xiandeng Li^*, Jianwen Ma

Department of Traumatic Orthopedics, Affiliated Hospital of Qinghai University, Xining Qinghai

Received: Jul. 8^th, 2022; accepted: Aug. 4^th, 2022; published: Aug. 11^th, 2022

ABSTRACT

Objective: To review the intramedullary fixation techniques of femoral intertrochanteric fractures. Methods: Search the relevant literature at home and abroad, and summarize the characteristics, improvement direction, advantages and disadvantages, and clinical efficacy of different intramedullary fixation devices over the years in chronological order. Results: There have been more than ten kinds of intramedullary nails developed so far. After gradually improving the simple Ender nail in the early stage to various instruments in line with biomechanics, various clinical complications have decreased significantly. Conclusion: The current mainstream intramedullary fixation instruments have good clinical efficacy, but there are still low probability complications. The new intramedullary nails designed based on the “lever fulcrum balance reconstruction” theory are expected to change this situation.

Keywords:Intertrochanteric Fracture of Femur, Elderly Patients, Intramedullary Nail, Treatment Progress

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1. 引言

股骨粗隆间骨折(intertrochanteric femoral fracture, IFF)又叫股骨转子间骨折，是指发生于髋关节囊外股骨颈基底到股骨小粗隆下方的骨折 [1]。随着我国人口老龄化程度不断上升，老年髋部骨折的发病率越来越高，而IFF占其中50%以上 [2]。髋部骨折致残率及死亡率高，IFF更是有“人生最后一次骨折”之称，因此选择合适的治疗方案对患者的预后极为重要。从20世纪70年代开始，髓内钉固定治疗因其创伤小、操作简便、固定稳定、术后并发症低等特点，逐渐取代髓外固定成为临床治疗的主要选择 [3]。然而髓内钉的发展并不是一帆风顺的，无论是从最原始的Ender钉发展到如今广泛使用的Gamma 3、PFNA、Intertan等髓内钉，还是再到目前刚投入临床探索的新型髓内钉，每一步的改良都是为了应对临床的实际问题而出现的，下面本文开始对各类髓内钉进行综述。

2. 髓内钉的类型

2.1. Ender钉

1970年由奥地利Ender等 [4] 学者首次报道使用的一种弧形并且可弯曲的弹性髓内圆钉。Ender钉通过股骨远端内上髁小切口进入髓腔，在髓腔内部穿过骨折线到达股骨头，Ender钉可置入多枚，多根Ender钉在髓腔内扇形展开，其走行方向与正常力线方向大致相同。早期设计的Ender钉对骨折端的稳定性和强度弱，易出现髋内翻、旋转等并发症 [5]，在临床上已被淘汰。

2.2. Zickel钉

Zickel钉于1967年由美国学者Zickel [6] 最先研发并报道临床运用，Zickel钉由三部分组成：主钉、头钉和主钉近端腔内的固定螺钉。主钉截面呈方形，在近端处增粗，外翻成角12˚且前倾。头钉近端呈3凹面形刀片状，远端有4个圆形凹槽可容纳近端固定螺钉尖端插入以避免退钉。Zickel钉最早采用切开复位的方式置入内固定装置，直到1985年有学者开始尝试闭合置入并取得成功 [7]。Zickel钉作为早期的髓内钉，尽管有许多不足之处，但其设计理念为现代髓内钉的发展奠定了基础。

2.3. Gamma钉

在1990年由法国教授Grosse [8] 首先报道并应用于IFF治疗，Gamma钉发展至今已出现了三代。第一代Gamma钉是在Zickel钉的基础上改良形成的，包含三部分：主钉、头钉以及远端锁钉。主钉是一截面为圆形的长200 mm的空心髓内钉，远端直径有12 mm、14 mm、16 mm，近端处直径增粗至17 mm，外偏角由Zickel钉的12˚改成10˚，更便于术者插入髓腔；头钉为一枚空心滑动加压螺钉，可沿着主钉的螺钉孔在内进行滑动，实现对骨折端的静态加压和动态滑动加压作用；远端锁钉的设计可以固定主钉，防止主钉在股骨干轴线上旋转。早期的Gamma钉因主钉直径过粗、外翻角过大、单根拉力头钉抗旋转不足等原因，常出现假体周围股骨干骨折、髋内翻、退钉、股骨头旋转等问题 [9]，因此后期的髓内钉主要围绕主钉规格和头钉的稳定性而改进。

第二代Gamma钉(Asian intramedullary hip system, IMHS)是1996年Leung [10] 等学者在第一代基础上专门为亚洲人群而改良的，主钉的近端直径减小为16.25mm，远端直径变小，为11 mm-12 mm-13 mm，主钉的外偏角缩小成4˚和颈干角变为130˚更符合亚洲人群解剖结构，主钉长度缩短为180 mm，拉力螺钉孔向远端移动了10 mm。

第三代Gamma钉(Third generation of gamma nail, TGN)是2004年由Stryker公司改良设计而成的：① 主钉直径和长度进一步减小：近端直径减少至15.5 mm，远端直径减少至11 mm，长度有170 mm、180 mm之选。主钉外偏角为4˚，其颈干角有120˚、125˚、130˚供灵活选择。与一二代相比，第三代主钉直径的更小，在髓腔宽大的情况下可以避免“扩髓”这一操作，缩短手术时间，在王世坤等 [11] 学者的一项IMHS与Gamma-3钉的临床疗效对比研究中，IMHS组股骨干骨折不良事件的发生率为6.3%，而在Gamma-3钉组无一例发生，进一步证实了Gamma-3钉更细小的主钉直径能降低股骨干骨折的发生率。② 在主钉近端的钉腔内增加了一枚防旋螺钉，近端防旋螺钉拧紧后就压在拉力螺钉的不对称凹槽里，除阻止拉力螺钉旋转外，还仅允许拉力螺钉单方向向外侧滑动从而对骨折端进行动态加压。③ 头钉依然为单钉系统，但螺钉尖端的切割槽设计使其可变为自攻拉力螺钉，无需攻丝可大大缩短手术时间且减少骨质丢失，增强了骨质的抗切割能力 [12]。④ 主钉远端的锁钉孔为椭圆形设计，可以提供静态或动态锁定选择。在经过对历代Gamma钉不足之处的改良后，目前第三代Gamma钉不良并发症率低 [13]，且适用于各型IFF，被公认为是较安全可靠治疗选择，在临床上应用广泛 [12] [14]。

2.4. 股骨近端髓内钉(Proximal Femoral Nail, PFN)

在1996年，AO组织 [15] 针对第一代Gamma钉抗旋转能力不足及假体周围骨折等问题而改良设计了股骨近端髓内钉PFN。PFN与Gamma钉相似，由四部分组成：主钉、两枚头钉、远端锁钉、尾帽。主要区别在于：① PFN的头钉为双钉系统，拉力螺钉直径为11.5 mm，较第一代Gamma钉更细，且在上方增加了一枚平行打入的直径6.5 mm的防旋螺钉，大大增强了抗旋转能力 [16]。② 主钉的外偏角减小至6˚，与人体生理解剖结构接近，减少了对外侧壁的刺激；主钉长度增长至240 mm，近端直径减小至14 mm，远端直径减小至9 mm，主钉更长更细的改进有效地降低了股骨干骨折的概率。③ 主钉远端的锁钉孔为椭圆形设计，可以提供静态或动态锁定选择，且与主钉尾部距离更远(58 mm)，有利于降低应力集中。PFN虽然在一定程度上减少了股骨头旋转及股骨干骨折等发生率 [17]，但依然表现出如下问题：出现“Z字效应”、螺钉切出严重时有出现防旋钉进入盆腔可能、在股骨颈细小患者中双钉的置入存在困难、严重骨质疏松患者难以稳定固定 [18]。

2.5. 微创短重建钉TAN

TAN是在Gamma钉的基础上设计的，在部分老文献中TAN仍被称为Gamma钉，TAN较之前出现的髓内钉更匹配亚洲人群的解剖结构，TAN与PFN的结构类似，也采用了双钉系统，但两枚拉力螺钉直径更细(6.4 mm)，主钉近端进一步减小至为13 mm，外偏角减小至5˚，主钉长度缩短至150 mm。TAN虽然在理论上对亚洲人群更有优势，但细小的两枚拉力螺钉无法提供足够的加压效果，常出现髋内翻及断钉等不良并发症 [19]，在国内临床中常被同时期的PFNA所取代。

2.6. 股骨近端膨胀自锁型髓内钉(Expandable Proximal Femoral Nail, EPFN)

EPFN是1999年由以色列Disc-O-Tech公司在PFN的基础上设计的新产品，在2002年被美国FDA认证后开始在全球广泛应用 [20]。EPFN由3部分组成：主钉、头钉及加强钉。主钉：由1根中空柱管和4根径向辐条构成，直径有10 mm、12 mm两种选择，主钉外偏角5˚，主钉近端口处有螺纹且内置单向阀门，远端呈锥形；在主钉插入髓腔后，只需通过单向阀门注入生理盐水，主钉的中空柱管和4根径向辐条便会自动顺着髓腔膨胀，并且与髓腔内壁贴合形成锁定，无需另加锁钉固定 [21]。与主钉的设计一样，头钉由3根径向辐条组成，在打入股骨头部后注入生理盐水，直径可由8 mm膨胀到12 mm，在膨胀的过程中可对周围的骨质进行填压并形成自锁，加强钉与头钉平行打入加强加压与抗旋转能力。EPFN钉因其可膨胀的特点，除了在一定程度上可减少甚至避免扩髓过程，导致血供破坏降低、手术时间缩短，还使疏松的骨质变得致密 [22]，提高螺钉的把持力，更适用于骨质疏松的病人。Warschawski等 [23] 研究表示EPFN在治疗A3型骨折时比Gamma 3疗效更佳，但缺点在于对注水后膨胀压力要求较高(头钉压力宜在70~120 Bar，主钉压力宜在50~70 Bar [24])，压力过大容易导致骨皮质撑爆，压力不足又难以提供足够的稳定性 [22]，因此对术者的操作经验要求很高，一定程度上限制了自身的推广。

2.7. 粗隆间髓内钉(Trochanteric Fixation Nail, TFN)

TFN是在针对PFN在骨质疏松患者中稳定性不足和易出现“Z字效应”等问题而产生的，在2006年由Lenich等 [25] 学者首先报道临床应用。TFN的主要特点为：① 头钉：采用了一枚具有4条刀刃的螺旋刀片，螺旋刀片和头钉钉身为一体设计，头钉采用敲击的方式进入，并非传统的旋转拧入，在敲击的过程中螺旋刀片对周围的骨质进行挤压，大大增强了把持力；同时头钉尾端采用削平设计，方向与股外侧皮质方向一致，可大大减少传统髓内钉因尾端突出而造成的大腿外侧软组织激惹问题；② 头钉的远端存在纵行凹槽设计，与主钉近端的插销装置联合可进行锁定，在阻止头钉旋转的同时，还可保证其动态滑动加压功能 [26]。③ 主钉长度较PFN更短，为170 mm~235 mm，直径由10 mm、11 mm、12 mm可选，具有6˚的外偏角和10˚的前倾角。Liu等 [27] 研究表明TFN易导致螺旋刀片在股骨头部向内横向迁移，TFN头钉的螺旋刀片设计虽改进新颖，但诞生不久便被相似且更加先进的PFNA所取代，在临床当中并未得到大量推广，导致临床疗效缺乏大量研究数据支持。

2.8. 股骨近端防旋髓内钉(Proximal Femoral Nail, PFNA)

PFNA是由AO/ASIF组织设计的一款新型髓内钉，于2004年在临床中开始投入试验，2008年由Simmermacher等 [28] 学者首次报道了临床疗效研究。PFNA与TFN的结构极其相似，仅仅在头钉的螺旋刀片上有所区别：PFNA的螺旋刀片为分体式设计，螺旋刀片和钉身通过螺纹锁定装置连接，也是通过敲击的方式打入股骨颈头部，但与TFN所区别的是，PFNA的螺旋刀片可以边进入边旋转，其螺旋线的半径由远端向近端逐渐增大，对周围骨质打压作用比TFN更彻底 [26]，理论上非常适合骨质疏松型IFF，当螺旋刀片到达合适位置时，螺旋刀片便自动锁定不再旋转。螺旋刀片在骨质内的截面呈长方形，较传统螺钉有良好的抗旋转作用，同时头钉远端截面呈橄榄型进一步增强抗旋能力。Goffin等 [29] 用计算机模拟PFNA治疗IFF模型的研究显示，当骨密度达到标本的75%时，螺旋刀片提供了额外的骨量，可显著降低股骨头旋转和切出风险，表明了PFNA在骨质疏松型IFF中具有独特的优势。

PFNA在临床推广了一段时间后，有多篇文献报道了在亚洲人群中出现股骨骨折、大腿疼痛、头钉切出等不良事件 [30]，2009年，AO组织根据亚洲人群股骨近端解剖结构的特点而设计了PFNA-II，主要改进在：① 主钉外偏角由6˚减小至5˚，且近端截面由圆形改成方形，减少了对外侧壁的冲击。② 主钉近端直径由17 mm减小至16.5 mm，螺旋刀片直径由11 mm减小至10.5 mm，减少了头钉在股骨头切出以及股骨干骨折的可能。改良后的PFNA-II并发症进一步降低 [31]，成为目前临床上的主要选择之一，尤其适用于骨质疏松和股骨颈较细的患者。

2.9. 联合拉力交锁髓内钉(InterTannail, IN)

是由美国Smith-Nephew公司在PFN基础上改进的新型髓内钉，于2005年开始进入临床试验，2009年Ruecker等 [32] 开始报道临床疗效研究。主要特点：① 头钉采用双钉系统，上端较粗的拉力螺钉下方为弧形设计，可容纳整根加压螺钉，使双钉组合成一个整体，拉力螺钉尾部下方存在螺纹，随着加压螺钉的拧入，可带动拉力螺钉做轴线运动，使拉力螺钉的抗旋转应力转变为对骨折端的加压作用 [26]。双钉一体化的设计除能有效抗旋转外，还能避免“Z字效应”。② 主钉外偏角为4˚，更便于进入髓腔和降低对外侧壁的刺激；主钉近端截面为梯形，可增加主钉在髓腔内的抗旋转作用；主钉远端采用音叉样结构，可有效分散末端应力集中 [33]，降低股骨干骨折的风险和大腿部疼痛感。Zhang等 [34] 研究表明在抗旋转上InterTan比PFNA表现更好，但在骨质疏松患者中PFNA的并发症更低；2020年Liu等学者 [35] 对PFNA和InterTan的临床疗效进行Meta分析，研究显示InterTan出现股骨干骨折、退钉及髋内翻的概率较PFNA更低，在治疗不稳定性IFF的临床表现更优于PFNA。

2.10. 粗隆间加强型髓内钉(Trochanteric Fixation Nail Advanced, TFNA)

为进一步降低PFNA的不良并发症，2015年Synths公司设计了TFNA。TFNA的特点在于：① 主钉：a) 近端直径减小至15.66 mm，远端直径减小至13.4 mm，外偏角减小至5˚，近端截面呈方形，进一步缩小对外侧骨皮质的刺激；b) 考虑到股骨前弓角的存在，主钉曲率半径从传统髓内钉的1.5 m减小到1.0 m，Yuan等 [36] 学者研究表明与1.5 m ROC的PFNA钉相比，1.0 m ROC的TFNA钉在插入结束时的插入力和钉变形明显减小，更容易插入到髓腔内；c) 近端支架处有导针孔允许临时固定骨碎片，可避免头钉在打入时造成的移位。② 头钉：a) 螺旋刀片的刀刃数量由4条减少至3条，且尾部凹槽标记可以保证操作时准确将刀片呈“倒三角”型打入股骨头部 [37]，极大地降低了重力下刀片对骨质的切割；b) 头钉末端采用削平设计，可减少软组织激惹；c) 头钉尾部可允许骨水泥注入使其到达头端填充骨质，在骨质疏松患者中表现更优秀，Sermon等 [38] 研究表明带骨水泥增强的TFNA初始可固定性显示出两倍的表面积和三倍的体积，可明显增强TFNA刀片和螺钉的固定稳定性；d) 头钉的螺旋刀片和钉身为一体，较PFNA分体式设计能提供更强的结构刚性，头钉通过近端处的插销装置锁定，TFNA可提供精确的加压控制，只需转动近端支架上的螺母1圈便能对骨折端加压2 mm。③ 材质：考虑到近端直径减小会导致钉强度降低，TFNA的整体材料采用钛钼合金(Tie15Mo)，因为这种材料较上一代使用的钛铝铌或钛铝钒合金来说，具有提高缺口疲劳强度的优点 [39]。Lambers [40] 的一项关于TFNA钉断裂风险研究表明TFNA和其他髓内钉的螺钉断裂风险是相同的，且都易发生在头颈螺钉的近端孔处。TFNA在治疗伴有严重骨质疏松患者的IFF中表现优秀，但在其他类型的骨折中并未见明显的优势。Schmitz [41] 的一项单中心有关Gamma 3钉和TFNA的对比研究表明，由于没有发现明确的学习曲线效应，与Gamma 3钉相比，TFNA发生固定失败的风险反而更高，但日本学者Matsumura [42] 的研究显示TFNA即使对于那些病情不稳定的患者，也可以获得良好的疗效。目前具有说服力的临床研究较少，对TFNA的实际临床疗效还有待进一步研究。

2.11. 解剖型股骨近端髓内钉(Zimmer Natural Nail, ZNN)

近年来越来越多学者注意到股骨前弓生理解剖特点的重要性，而传统髓内钉均为直钉设计，与人体解剖结构存在差异，常引起术后大腿疼痛，基于此种原因，Zimmer设计了新型髓内钉ZNN。ZNN由三部分组成：主钉、单枚拉力螺钉和远端锁钉。主要特点 [43] 表现在主钉上：① 近端直径减小至15.5 mm，前倾角15˚，外偏角4˚，颈干角有125˚和130˚两种规格；② 有长钉和短钉之选，短钉长180 mm，远端直径10 mm，与传统髓内钉明显不同的是曲率半径为1275 mm，贴近人体股骨干弧度，可最大程度减少对骨皮质刺激；③ 主钉钉身采用长螺旋形凹槽设计，便于在髓腔内插入和取出，主钉尾端采用分叉设计可降低大腿疼痛；④ 在拉力螺钉打入股骨头部后，还可调节主钉近端支架上的螺母来对骨折断端精确加压。Chen等 [44] 学者的一项生物力学研究表明在反转子型IFF中ZNN的生物力学比PFNA-II更好，在随后的另一项研究显示 [43] InterTan对髋内翻塌陷具有明显的抵抗作用，力学性能最好，其次为ZNN内固定，最后为Gamma 3内固定。Pietro等 [45] 研究表明Gamma钉与ZNN治疗股骨转子间骨折，均可以达到满意的临床疗效，但ZNN内固定术后髋股部疼痛更轻，尤其对于股骨前弓明显增大的患者，可优先考虑使用ZNN。

2.12. 股骨近端仿生髓内钉(Proximal Femur Bionic Nail, PFBN)

随着股骨粗隆间骨折生物力学和计算机辅助技术的发展，目前越来越多的学者注意到“Ward三角理论”的重要性，并且意识到传统髓内钉设计的缺陷 [46]，张殿英教授在此背景下提出了“杠杆–支点平衡–重建理论” [47]：认为正常人体股骨近端类似于杠杆结构，其支点位于股骨头压力骨小梁和张力骨小梁交汇处，当发生骨折时，整个杠杆系统发生破坏，压力和张力骨小梁失衡、支点消失；以DHS为代表的髓外固定仅重建了张力骨小梁结构 [47]，但支点外移、力臂变长，轻微外力下便导致退钉、内侧力臂缩短以达到杠杆的再平衡；而传统髓内钉相对重建了压力骨小梁结构，使支点重建在髓腔内，较髓外固定进一步缩短了力臂，故临床疗效更好，但与生理支点仍存在偏差，依然无法避免退钉及髋内翻致支点重建事件的发生。在“杠杆–支点平衡–重建”及“张氏N三角”理论的支撑下 [48]，PFBN被设计提出，PFBN最大的亮点是在Gamma 3钉的基础上增加了一枚横向支撑螺钉，可通过拉力螺钉上的适配孔与拉力螺钉交叉固定，在股骨近端形成双三角支撑固定系统，三角结构大大提高了装置的稳定性。横向支撑钉与张力骨小梁走行一致 [49]，可有效抵抗股骨近端张力，避免内固定物切出、退钉或髋内翻。PFBN的支撑钉与拉力螺钉的交点可视为力臂的支点，而PFBN的支点较以往所有内固定系统都更接近生理支点。Ding等 [50] 生物力学研究表明与Gamma钉相比，PFBN可降低应力集中区域和应力峰值、改善应力分布、明显提高了稳定性。

目前，尽管PFBN髓内钉于临床上尚在襁褓之中，但设计理念为未来髓内钉的发展指明了新方向，不少学者在此设计灵感上还创造了新型的内固定物，如虎群盛及姜自伟团队设计的TPFNA、苗旭漫等设计了超短力臂三角支架式锁定钢板 [50]。虽然PFBN与其相似原理设计的其他新型内固定物在理论及生物力学研究上有不错的表现，但目前临床研究较少，其真正疗效有待进一步探索。

3. 总结与展望

目前，在股骨粗隆间骨折的治疗方案中，髓内固定以其独特的微创及生物力学等方面的优势占据了主流地位，这跟一代又一代研究者们的探索改良是分不开的。早期以Gamma钉为代表的髓内钉在设计上与生理解剖匹配度不足，常导致退钉、切割、髋内翻、股骨干骨折等不良事件的发生，经过对主钉直径、形状、外偏角度、前倾角、曲率半径及头钉形状、数量锁定方式等方面的改良后，当前在临床上主要使用的Gamma 3、PFNA及Intertan均能表现出良好的预后，并且有着各自的优势及局限性，在临床当中必须考虑患者的骨质条件、断端分型、内外侧皮质的完整性、颈干角与髓腔大小等 [51] 综合情况来选择。近两年来随着“杠杆–支点平衡–重建理论”的提出，从本质上分析了当前主流髓内固定器械失败的原因 [52]。笔者认为，据此理论设计的股骨近端仿生髓内钉在生物力学上表现更优，虽暂时缺乏有效的临床研究支持，但不失为未来髓内钉的发展方向之一。

文章引用

李先登,马建文. 股骨粗隆间骨折髓内固定治疗新进展
New Progress in Intramedullary Fixation of Intertrochanteric Fracture of Femur[J]. 临床医学进展, 2022, 12(08): 7376-7384. https://doi.org/10.12677/ACM.2022.1281065

参考文献