股骨粗隆间骨折治疗理念与内固定器械的发展概述

Abstract

目的

总结股骨粗隆间骨折治疗理念的变化与内固定器械的发展历程。

方法

查阅国内外相关文献，以时间轴的顺序从股骨粗隆间骨折的治疗理念、临床应用及并发症等方面进行总结分析。

结果

股骨粗隆间骨折的治疗方式经历了保守治疗到手术治疗的转变，手术治疗分为髓外固定和髓内固定两种方式，髓内固定因微创和生物力学的优势而逐渐成为主要治疗方式。但目前的髓内固定系统仍不能实现重建股骨近端内侧皮质支撑，所以在不稳定型骨折治疗方面仍有失败风险。

结论

股骨粗隆间骨折内固定的变革与发展，是临床对股骨粗隆间骨折认识不断深入以及生物力学理论不断深化的结果。内固定器械将依据完善股骨粗隆间骨折内侧支撑和二次稳定的治疗原则更新迭代，最终实现提高骨折治疗成功率和降低术后并发症的目的。

股骨粗隆间骨折治疗理念经历了保守治疗向手术治疗的转变，而 20 世纪 70 年代是治疗理念改变的关键时期，在此之前手术治疗方式以钢板螺钉固定为主，之后出现了髓内固定方式。股骨粗隆间骨折治疗方式的重大转变，是专家学者对于股骨近端结构及生物力学认知的演变、医疗技术的变革、以及工业技术不断精进等多因素共同作用的结果。现针对股骨粗隆间骨折的治疗理念和内固定方式变革综述如下。

1. 保守治疗理念

20 世纪 50 年代以前，由于外科技术尚未成熟，外科手术对护理和麻醉的要求过高，国外学者针对股骨粗隆间骨折采取保守治疗的策略。因无手术治疗效果的比较，此阶段的临床研究结果均提示保守治疗可以取得满意疗效，并发症发生率较低^[1-3]，年轻患者治疗效果更佳^[4]。1949 年 Evans^[5]提出股骨粗隆间骨折 Evans 分型标准，之后广泛用于临床。同时，他指出外科手术治疗与保守治疗相比，可以明显缩短患者卧床时间，允许患者早期下地活动，能有效降低术后死亡率。伴随 Evans 分型标准的广泛应用，股骨粗隆间骨折的手术治疗理念被多数医生认可，并最终成为了此类骨折的治疗原则。

2. 髓外固定系统

2.1. 角钢板

角钢板是一种坚强的固定装置，呈倒 L 形结构，插入股骨近端的螺钉和钢板为一个整体，有多个角度型号可供选择。角钢板由于具有坚强的角稳定特性，在 20 世纪 40 年代获得了医生的青睐。角钢板的代表性产品是 Jewett 角钢板，在其基础上学者们进行了结构改进，获得了多种类型的角钢板产品。

2.1.1. Jewett 角钢板

1941 年，Jewett^[6]介绍了一种具有角稳定性的钢板系统，可用于治疗股骨粗隆间骨折，获得了临床广泛应用。Jewett 角钢板为钴铬钼合金材质，具有多个产品型号。近端钢板螺钉为一个整体，成角范围为 120～160°，每 5 度为 1 个间隔。钢板一体化的成角设计使得钢板近端与股骨表面贴附性差。由于头钉部位缺少螺纹，不能有效防止近端骨块的旋转和切割，而且近端结构力臂过长，导致并发症发生率高。据统计，采用该钢板治疗稳定型股骨粗隆间骨折的并发症发生率为 1%～20%，治疗不稳定型股骨粗隆间骨折的并发症发生率为 22%～51%^[7-10]。之后，学者们为解决上述相关问题，主要针对防旋功能以及贴附性能对 Jewett 角钢板进行改进。

2.1.2. McLaughlin 角钢板

1947 年，McLaughlin^[11]在 Jewett 角钢板基础上，对钢板近端进行了改进。他将头钉设计为断面呈三叶草形态，用以提供更强的骨质把持力。头钉末端与钢板接触处由三叶草形变为圆形，并可匹配一螺母。头钉和钢板为两个部分，通过螺母和末端的螺纹进行组合连接。组合式结构设计实现 110～160° 之间任意角度的匹配，并可以根据实际需要选择头钉长度规格。钢板轮廓为波浪状，其半球形的贴附面设计能增加钢板与骨面接触的贴附强度。McLaughlin 角钢板为钴铬钼合金材质。McLaughlin 角钢板治疗稳定型股骨粗隆间骨折疗效明显优于 Jewett 角钢板。但由于角钢板自身的生物力学缺陷，其整体治疗效果仍不理想，治疗稳定型股骨粗隆间骨折的并发症发生率为 4%～9%，不稳定型股骨粗隆间骨折为 28%～53%^[12-15]。

1980 年 Jensen 等^[16]通过生物力学试验发现角钢板治疗不稳定型股骨粗隆间骨折时，刚性且不能滑动的固定特点使内固定的应力集中现象严重，同时固定稳定性不足，所以术后并发症发生率高，最终角钢板被临床淘汰。

2.2. 滑动加压螺钉钢板

1953 年，Dickson^[17]发现角钢板头钉应植入股骨头内中下方，用以提供足够的头钉切割缓冲空间，避免头钉切出；骨折端难以实现绝对稳定，头钉切割以及骨折端骨质吸收难以避免。1955 年，Schumpelick 等^[18]总结了角钢板治疗股骨粗隆间骨折的失败原因：① 螺钉纵向穿出进入髋臼；② 髋内翻致内植物断裂；③ 螺钉从股骨头或股骨颈切出。在此基础上，考虑到股骨粗隆间骨折断端吸收后会导致股骨头短缩加压，动态滑动理念被提出并应用于内固定物的设计中，由此学者们研发出了滑动加压螺钉钢板，并将其用于治疗股骨粗隆间骨折。

2.2.1. Self-Adjusting 滑动螺钉钢板

1953 年，Pugh 最先设计了具有滑动效应的螺钉钢板系统^[19]。该固定装置主要由头钉和钢板两部分组成。钢板套筒的内表面设计为有键槽的结构，可以匹配头钉尾端突出的键。头钉穿入钢板套筒后，两者紧密匹配可以防止头钉旋转。头钉远端的纹路设计用以增加头钉滑动摩擦力，近端的三叶草形设计用以增加其在股骨头内的把持力。内植物的滑动性质以及钝形头钉设计，明显改善了角钢板头钉切割以及断裂的问题。

2.2.2. Gliding 螺钉钢板

1955 年，Schumpelick 等^[18]总结了传统角钢板治疗股骨粗隆间骨折失败原因，在此基础上提出了滑动固定构想，设计了 Gliding 螺钉钢板。该装置材质为防磁不锈钢材质，同样由头钉和钢板两部分组成。其中股骨干钢板截面为 U 型，上端套筒与主钢板形成 135° 夹角，其夹角相交处材质明显加厚，用以抵抗负重时强大的内翻应力，避免钢板断裂。Gliding 螺钉钢板髋内翻发生率为 11%，但无骨不连发生^[18]。

2.2.3. Sliding 螺钉钢板

1964 年，Clawson^[20]在 Gliding 螺钉钢板基础上对滑动加压螺钉装置进行改进。比如缩短头钉近端半螺纹长度至 2 cm，螺钉体部设计成六边形结构，用以避免头钉在套筒内旋转，起到防止近端骨块旋转的作用；钢板套筒与主钉的角度范围设置成 135～150° 多个规格，以满足不同患者需求。至此，滑动加压螺钉钢板大体成型，后续改进多为内固定器械细节的创新。比如，改变头钉近端螺纹长度，头钉光杆部位在套筒内形状非圆形设计，与套筒形状相匹配，以起到防止旋转的目的。

滑动加压螺钉钢板实现了正常负重时，转化近端骨块的轴向内翻力为沿头钉方向的滑动加压力，改变了力学传导方向，以实现骨折端的动态加压过程，显著提高了股骨粗隆间骨折的愈合率。滑动加压的固定特点使患者能术后早期下地负重，更加符合现代外科的术后康复理念。滑动加压螺钉钢板一直被视为治疗股骨粗隆间骨折的金标准。据报道，滑动加压螺钉钢板治疗稳定型股骨粗隆间骨折的失败率为 1.5%～9.0%，治疗不稳定型骨折失败率为 5%～21%^{[16, 20-22]}。后续研究发现，由于该装置的入钉点位于逆粗隆骨折的外侧骨折线部位，不能有效阻挡近端骨块的外侧移位，故不适用于治疗逆粗隆骨折^[23-24]。

2.3. 新型滑动加压螺钉钢板

2.3.1. Medoff 滑动钢板（Medoff sliding plate，MSP）

1991 年 Medoff 等^[25]介绍了一种新型滑动钢板——MSP，该钢板实现了沿股骨颈轴线和股骨干轴线的双轴向滑动加压。MSP 设计了两个滑动加压方向：一个位于股骨颈螺钉处，与传统滑动螺钉类似；另一个位于外侧钢板处，穿行于外侧固定板中心轴线上，实现沿股骨干的轴向滑动。MSP 外侧钢板由标准的 4.5 mm 皮质骨螺钉连接到股骨干，同一平面的螺钉互成角度，以实现股骨干多平面把持固定，增加钢板侧方稳定性。此装置可以实现股骨干方向的轴向滑动，为髓外固定治疗逆粗隆骨折提供了良好的治疗方案。MSP 的双向滑动设计有效降低了股骨粗隆间骨折内固定后并发症风险，发生率仅为 2%～20%^[25]。1997 年，Olsson 等^[26]根据双轴动力学功能对传统 MSP 进行了改良，将侧板螺钉数目由 6 孔减少为 4 孔。尽管 MSP 在股骨粗隆间骨折的治疗上存在明显优势，但由于操作步骤过于复杂，术中广泛剥离软组织和出血难以避免，使其未能在临床上广泛使用。

2.3.2. 经皮加压钢板系统（percutaneous compression plating system，PCCP）

2000 年，Gotfried^[27]设计并报道了一种新型固定系统——PCCP。该固定系统近端由 2 个较细的拉力螺钉组成，在保证滑动加压的同时，还能提供近端骨块旋转稳定性。和单螺钉固定系统相比，双螺钉系统中头钉较小，可以避免过多的骨质丢失，明显降低了术中外侧壁医源性损伤。PCCP 经皮植入的设计理念实现了髓外固定系统的微创治疗，对于保护骨折端血运、促进骨折愈合具有重要意义。PCCP 初次使用治疗股骨粗隆间骨折时，内植物相关并发症发生率为 5%，术后并发症为 15%^[27]。

3. 髓内固定系统

髓内固定理念的提出和发展不仅对股骨粗隆间骨折的治疗具有重要作用，对于整个长骨骨折治疗理念的发展更具有里程碑式的意义。相较于髓外固定，髓内固定具有微创、软组织干扰小、愈合率高等优势。同时，相较于髓外固定长力臂的偏心固定方式，髓内固定系统短力臂的中心固定方式具有明显的生物力学优势。因此，近二十年髓内固定系统逐渐成为治疗股骨粗隆间骨折的主流方案^[28-30]。

3.1. Ender 钉

20 世纪 60、70 年代，国外部分学者尝试使用 Ender 钉治疗股骨粗隆间骨折^[31]。Ender 钉是弯曲且具有弹性的长钉，直径 4.5 mm。通过股骨远端内上髁的小切口植入 3～5 枚 Ender 钉，其走行在股骨髓腔内，通过股骨近端的骨折线进入股骨头内部，并在股骨头内分散开来。因 Ender 钉的走行方向与正常负重的应力传导方向一致，所受弯矩小，所以患者大多可术后即时负重。理论上 Ender 钉具有生物力学以及微创等诸多优势，但临床实践中存在较多问题，比如股骨远端内上髁处植钉困难、术后膝关节疼痛和僵硬、髋内翻多发、螺钉穿出股骨头、旋转不稳定以及股骨髁间骨折等并发症^[31-32]。虽然 Ender 钉治疗股骨粗隆间骨折未获得满意疗效，但其髓内固定理念为股骨粗隆间骨折的治疗提供了一种新的思路。

3.2. Zickel 钉

Zickel 钉是最早应用于股骨近端骨折固定的髓内固定装置，由美国学者 Zickel 研发，并于 1967 年报道了临床应用效果^[33]。Zickel 钉用于治疗股骨粗隆下骨折后其疗效明显优于传统角钢板。Zickel 钉主要由主钉、头钉、近端固定螺钉三部分组成。主钉设计成方形结构且近端增粗，用于增加把持力，可以有效防止股骨干内移。而此内移应力常引起髓外固定钢板断裂。主钉外翻 12° 的设计方便手术时头钉植入，并且能避免股骨近端内翻成角。Zickel 钉主钉前倾角的设计，可以匹配股骨干前弓，模拟正常生理应力的传递方向。头钉近端向周围张开 3 枚叶片，末端有 4 个圆形滑槽。近端固定螺钉旋转进入滑槽内，实现与头钉的连接。Zickel 钉远端未设计锁定螺钉。Zickel 钉作为髓内固定器械，在早期使用过程中仍采用切开复位固定方式，并取得了满意效果。Zickel 钉不仅可以中和股骨近端的偏心应力，还能够维持股骨近端和远端的位置稳定，为骨折愈合提供良好的生物力学环境，并允许患者早期进行患肢负重活动^[34]。直到 1985 年有学者报道了闭合植入 Zickel 钉的技术^[35]。

Zickel 钉所倡导的髓内固定理念以及现代髓内钉的外形特征，为股骨近端骨折髓内固定器械的设计提供了思路，对后期各种新型髓内钉的发展奠定了基础。

3.3. Gamma 钉

20 世纪 90 年代初期，Halder^[36]总结 Zickel 钉设计缺陷，如植入困难、诱发转子基底部骨折，并在此基础上设计了 Gamma 钉。Gamma 钉可视为现代髓内钉的引导性产品，其外形及远端锁钉的设计奠定了现代髓内钉的基础，其倡导的闭合复位理念指导了股骨粗隆间骨折的微创治疗方式。Gamma 钉由髓内钉主钉以及与其交联的头钉构成，头钉截面设计为圆形，使植钉过程相对容易。主钉近端 10° 外翻角增加了植钉便利性。头钉的设计类似动力髋螺钉头钉，具有拉力作用，可以实现骨折块之间的加压。主钉近端螺钉植入后与头钉形成半锁定形态，起到防止头钉旋转的作用。远端交锁钉的设计初衷是用来固定带有旋转骨折线的粗隆下骨折远端骨块，防止股骨干旋转。因为上世纪 90 年代临床以切开复位治疗股骨粗隆间骨折为主，所以医生接受 Gamma 钉所倡导的闭合复位理念以及学习微创植钉所需时间较长。研究表明，Gamma 钉主钉截面直径粗大以及近端外翻角过大，导致术中并发症（如股骨干骨折）多发，术后股骨干骨折发生率高达 12%^[37]。分析原因，Gamma 钉主钉近端较为粗大的直径、过渡不佳的末端结构设计以及过大的主钉外翻角，是髓内钉假体周围骨折发生的主要因素。因此，后期髓内钉产品的改良和设计主要集中在头钉形态以及主钉外翻角和尺寸规格方面，以避免假体周围骨折的发生。

3.4. 股骨近端髓内钉（proximal femoral nail，PFN）

1999 年，针对 Gamma 钉防旋性差、头钉切割等问题，Simmermacher 等^[38]报道了一种新型髓内钉——PFN。PFN 的头钉设计理念和 PCCP 类似，头钉双钉的设计能够有效防止近端骨块的旋转和滑动。上方较细的螺钉为防旋钉，直径 6.5 mm；下方较粗的螺钉为拉力螺钉，直径 11.0 mm。主钉 6° 外翻角的设计，减少了对股骨近端大粗隆外侧壁的刺激。主钉远端设计有静态锁定孔和动态锁定孔，可根据骨折类型选择不同的锁定方案。但由于近端 2 枚头钉在术后负重过程中受力存在差异，双钉的设计出现了新的并发症情况——“Z”字效应，发生率达 9%^[39-40]，而内固定相关并发症高达 30%^[41]。

3.5. 粗隆间髓内钉（trochanteric fixation nail，TFN）

针对传统髓内钉头钉的拉力螺钉结构对于骨质疏松骨质把持力不足的问题，以及 PFN 头钉双钉设计中非同步退钉的特殊并发症，2006 年 Lenich 等^[42]报道了一款新型髓内固定装置——TFN。该装置头钉采用了螺旋刀片的结构设计，头钉的螺旋刀片和钉身为一个整体。头钉尾部斜形设计，与骨外侧皮质方向一致，避免头钉尾端突出于皮质外，减少对大腿外侧软组织的刺激。手术时，采用敲击技术将头钉植入股骨头颈内，而非传统的旋转拧入方式。敲击过程中螺旋刀片对股骨头内骨质进行挤压，以增加骨质的把持力，避免螺钉松动和切出，同时还具备有防旋转的功能。TFN 的头钉尾端部分采用双侧凹槽设计，通过主钉近端的插销进行锁定，既可维持头钉在股骨近端的位置，又保证了最大 30 mm 的滑动空间。TFN 内固定相关并发症为 10.1%，其中以退钉居多，发生率为 4.2%^[43]。

3.6. 股骨近端防旋髓内钉（proximal femoral nail antirotation，PFNA）

2008 年，Simmermacher 等^[44]报道了 PFNA 的临床应用。PFNA 头钉同样采用了螺旋刀片设计，螺旋刀片和钉身为两个部件，通过螺纹锁定装置连接。植入时连接装置为解锁状态，螺旋刀片可自由旋转。通过敲击方式植入头钉时，螺旋刀片旋转推进，术者可明显感受到刀片旋转打压周围骨质的过程。螺旋刀片的螺旋线半径由远端向近端逐渐增大，配合其可旋转的动态加压设计，使得其打压骨质的程度相较于 TFN 更彻底，以提供足够的锚合力，用于骨质疏松严重患者可以取得良好把持效果。头钉尾端其钉身截面为橄榄形，既可以实现有限滑动，还可以提供抗旋转功能。PFNA 新颖的设计理念和细节创新，一经推出很快风靡全球。PFNA 展现了较传统髓内钉良好的生物力学优势，据报道股骨粗隆间骨折固定术后 1 年愈合率约 90%^[45]，目前已成为治疗股骨粗隆间骨折的主要方式^[46-47]。

3.7. InterTan 髓内钉

2009 年，Ruecker 等^[48]报道了被称为“第 4 代”髓内钉的 InterTan 髓内钉。InterTan 髓内钉设计理念如下：① 主钉近端截面梯形的设计以及加厚的外侧面，使得主钉近端与股骨近端更加匹配，并且可以提供足够强度。② 双子钉，上端为较粗的拉力螺钉，下端为较细的加压螺钉。拉力螺钉截面为半弧形，弧度正好可容纳部分下端的加压螺钉，使两个螺钉组成一整体，以避免双钉易发生的“Z”字效应。双钉的整合使其在股骨近端内形成一椭圆形的孔道，同样具有防旋作用。拉力螺钉的尾端下方具有螺纹结构，当拧入加压螺钉时，尾端触碰至头钉外缘时，继续旋转可产生涡轮效应，将旋转力转化为轴向拉力，使骨折端加压，同时又避免传统螺钉加压时产生的旋转作用。③ InterTan 主钉尾端采取了一种音叉样的结构设计，减少刚度，可以吸收更多能量，避免股骨干部位的应力集中，不仅缓解患者术后大腿前方的疼痛感，还能降低继发性股骨干骨折的发生率。InterTan 髓内钉的设计理念创新并具有实际价值，在临床上得到了广泛应用。2018 年发表的一项比较 InterTan 和 PFNA 治疗股骨粗隆间骨折临床疗效的 Meta 分析结果表明，InterTan 髓内钉并发生发生率、再手术率以及术后疼痛发生率均更低。两组骨不连发生率以及术后髋关节功能评分方面无明显差异。但相较于 InterTan 髓内钉，PFNA 术中出血量少、透视时间更短^[49]。

3.8. 粗隆间加强型髓内钉（trochanteric fixation nail advanced，TFNA）

2017 年，Synthes 公司推出了一款新型髓内钉——TFNA。目前尚无 TFNA 的临床研究报道。TFNA 主钉规格较 Synthes 公司前期产品（PFN、TFN、PFNA）具有明显改进。主钉近端设计为更为纤细的 15.66 mm 直径，且近端外侧进行了工艺上切削操作，使外侧面更为平整，主钉外翻角为 5°（传统髓内钉为 6°）。以上的参数改进使术中植入 TFNA 主钉更简便，并减少了髓内钉对股骨近端外侧皮质的干扰，避免股骨近端假体周围骨折的发生。髓内钉头钉为一个整体，相较于 PFNA 分体式设计具有更强的结构刚度。头钉螺旋刀片的旋转加压过程通过配套的植入器械实现。螺旋刀片的刀刃数量由传统的 4 条改为 3 条，头钉尾部的凹槽以及辅助植钉器械的特殊标识，保证螺旋刀片植入后形成倒三角形状：2 个底角朝上，托住股骨头，1 个顶角朝下。这样的构型可以避免负重时偶发的单一刀刃对股骨头骨质的切割。头钉末端设计有孔洞结构，与头钉的中空轴线相通。针对严重骨质疏松的患者，可通过头钉尾端向股骨头内注射骨水泥，以增加头钉在股骨头内部的把持力。推荐注入骨水泥不超过 6 mL，这样既保证足够的把持强度，又能避免股骨头坏死的发生。TFNA 的头钉在主钉内的锁定固定装置与 TFN 类似，通过主钉近端的插销锁定，维持头钉在股骨近端的位置，并具有一定距离的滑动空间。

4. 总结与展望

近年来，我们团队通过结合数字骨科技术，创新性提出了针对股骨粗隆间骨折治疗的内侧支撑和二次稳定的概念，并指导了此类骨折的有效治疗^[50]。股骨粗隆间骨折的治疗是一个动态变化过程，术中通过重建股骨近端内侧和前内侧皮质，配合内固定准确植入，维持并实现股骨粗隆间骨折的初次稳定。在术后规律负重和功能锻炼过程中，远、近骨折端存在相对位置的变化，直至二次稳定形成，骨折位置不再变化直到骨折端愈合。内侧支撑结构越完善，骨折端相对位置的变化则越轻微；二次稳定越早形成，内固定载荷负担越小，则失败率越低^[50]。内固定器械将依据完善粗隆间骨折内侧支撑和二次稳定的治疗原则更新迭代，最终实现提高粗隆间骨折治疗成功率和降低术后并发症的目的。

股骨粗隆间骨折治疗过程经历了以髓外固定为主流到髓内固定为主流的演变。对于髓外固定体系和髓内固定体系治疗粗隆间骨折孰优孰劣仍存在争议。临床工作中，应合理评估病情，分析骨折机制，基于术前预判选择最适合的内固定器械和手术方式，密切关注围手术期的治疗与护理，才能达到治疗股骨粗隆间骨折的最佳疗效。

Biography

唐佩福：主任医师、教授，博士生导师。中国人民解放军总医院骨科主任，现任中华医学会创伤分会候任主任委员、国家卫生计生委能力建设和继续教育中心骨外科专家委员会主任委员、中华医学会骨科学分会外固定与肢体重建学组组长、全军骨科专业委员会主任委员、北京市医学会骨科分会候任主任委员、国际矫形与创伤外科协会（SICOT）中国部创伤学会主席，国务院第7批学科评议小组成员、享受国务院特殊津贴专家，中央保健委员会、中央军委保健委员会会诊专家。总后科技银星，入选国家百千万人才培养工程国家级人选和军队高层次科技创新人才工程科技领军人才

Funding Statement

首都卫生发展科研专项项目（2016-1-5012）

Capital Health Research and Development of Special Grants (2016-1-5012)