一种新型股骨近端髓内内固定系统的设计

周文光，孔 悦，魏培德，许新建，林志雄

0 引言

临床上在遇到股骨粗隆间骨折，或粗隆间骨折合并股骨干骨折的病例时，供医生可选择的内固定物有动力髋系统以及股骨近段板等[1]。动力髋系统以及股骨近段板虽然能够对骨折端提供坚强的支撑固定，但是由于是髓外固定，从生物力学角度讲，不利于应力的传导和骨折的愈合，手术中剥离范围广、出血较多、创伤比较大、手术后恢复比较慢；而且股骨近端为高应力区，应力会集中在钢板及螺钉上，因此钢板及螺钉断裂的比例较高，特别是对于粉碎不稳定的骨折；而且在遇到年龄比较大的患者，骨质比较疏松的情况下，就会出现术后螺钉从股骨头切出及螺钉退出等不良现象，严重影响手术的治疗效果，对患者的健康造成一定的危害[2-3]。

基于上述情况，设计一种新型股骨近端髓内内固定系统，以螺旋刀片和主钉为基础，采用解剖型设计和可屈性设计，通过髓腔内的中心位固定，使其生物力学特性符合生物负重力线，可负担大部分经过股骨近端的压力；螺旋刀片在敲击进入骨质时，采取自旋的方法，对骨质起填压作用，增强把持力的同时可显著增强抗旋转稳定性和抗内翻畸形能力。

1 功能实现与结构设计

1.1 主要技术性能指标

本次设计的股骨近端髓内内固定系统达到了国内相关产品领先水平，其相关技术性能指标见表1。

表1 股骨近端髓内内固定系统的主要性能指标

1.2 股骨近端髓内内固定系统的组成、设计特点和原理

股骨近端髓内内固定是针对股骨近端骨折而采取的一种微创的髓内内固定的治疗方法。髓内内固定可以解决目前内固定器械难以对高度粉碎骨折及骨折累积偏长的骨折进行有效固定的难题，为医生解除术后断板的后顾之忧，降低患者进行二次手术的风险，并大大缩短了手术时间，提高了手术效率[4]。

1.2.1 组成

股骨近端髓内内固定系统包括股骨近端髓内钉和一个具有螺旋刀片的刀头。股骨近端髓内钉呈长管状，该主体上与股骨近端对应的上部为较粗的主固定部，主体中部和下部为较细的辅助固定部；主固定部上端设螺孔并配备尾帽；辅助固定部上对应股骨远端的靠近下端处至少开有一个较小的孔并配装横锁螺钉，其设计图如图1所示。

图1 骨近端髓内钉

具有螺旋刀片的刀头至少有2个螺旋刀面，且每一宽大的螺旋刀面的前端都呈圆弧状；螺旋刀片尾部设有一个刀杆；主体的主固定部上在靠近辅助固定部处开有一个较大且倾斜的孔；刀头上的刀杆滑动地插在主体主固定部的该倾斜的孔中。将刀头打入骨质比较疏松的患者发生骨折的股骨粗隆部，刀头上的螺旋刀片倾斜地旋转着挤压疏松的骨质，使之密实，螺旋刀片的多头结构可明显提高抗旋性能和抓持力，所以可有效地解决术后拉力螺钉从股骨头切出或退出这一难题，刀头实现了更好的固定[5]，其设计图如图2所示。

图2 股骨近端髓内固定器螺旋刀片

1.2.2 设计特点和原理

股骨近端髓内钉上倾斜的孔为椭圆孔，刀头的螺旋刀片尾部设圆杆，该圆杆的尾部设C形卡接部；C形卡接部内侧设C形卡接槽，C形卡接部的外端面设端面齿；圆杆上套装一个具有椭圆形横截面的管状刀杆；该刀杆滑动地插在主体主固定部的该椭圆孔中；刀杆尾端内壁设有一对相对的卡头；一个管状的尾塞安装在该刀杆的尾端，该尾塞的侧壁设有一对相对的卡爪，这对卡爪与该刀杆上的卡头相对应；尾塞的内孔开内螺纹；尾塞位于刀杆内的端面设端面齿，端面齿与刀头圆杆尾部的端面齿相对应；尾塞内螺接一个管状调整杆，调整杆头部的外周开有环槽，调整杆的内孔尾部设内六方插孔；调整杆的头部插在螺旋刀片的圆杆尾部的C形卡接部的C形卡接槽中[6]。这样可消除刀头上刀杆相对主体上主固定部倾斜孔的转动，使刀头抗旋性能更好、更稳定。

在股骨近端髓内钉主体的主固定部上设置一个倾斜的孔，并在该斜向的孔上配备具有螺旋刀片的刀头；该刀头上的螺旋刀片尾部的刀杆滑动地插在主体主固定部的该倾斜的孔中。将刀头打入骨质比较疏松的患者发生骨折的股骨粗隆部，刀头的螺旋刀片上宽大的螺旋刀面倾斜地旋转着挤压疏松的骨质，使之密实，螺旋刀片的多螺旋刀面结构可明显提高抗旋性能和抓持力[7]。

主体辅助固定部上有2个较小的孔，其中一个为圆孔，另一个为椭圆孔。2个横锁螺钉可以选择八字形的锁入方式，以提高横锁螺钉锁入股骨的稳定性。主体辅助固定部的下端外侧至少开有一个凹槽[8]，凹槽使主体辅助固定部的下端外侧削薄，以减少对股骨近端外侧的压力，可防止外侧劈裂。主体主固定部的纵向轴线与辅助固定部的纵向轴线存在6°倾角，便于从大结节顶点将主体置入股骨。主体远端因此具有一定的可屈性，这种可屈性设计，使得主体易于插入股骨并避免了应力集中[9]。

2 新型股骨近端髓内内固定系统的临床使用

新型股骨近端髓内内固定系统经厦门市科技局成果登记，登记号为XK20110112。其独特的设计结构经过试验中心试用，能够为股骨近端提供坚强有效的固定，能够压缩周围骨质，有效地防止术后螺旋刀片退出，提供抗旋转和成角稳定性，防止旋转和内翻畸形，并有效地避免应力集中，其髓内固定器固定结构图如图3所示。

图3 股骨近端髓内固定器固定结构图

由图3可知，股骨近端髓内固定器主体瞄准器便于对标准和小型髓内钉静态和动态锁定；长型股骨近端髓内固定器主体远端的可屈曲性设计易于主钉进行插入并避免应力集中；主钉有外侧6°偏角，便于从大结节顶点置入。股骨近端髓内固定器螺旋刀片，完成了抗旋转及成角稳定性；末端宽大的刀面尽可能多地压缩周围骨质，尤其是在骨质疏松的情况下具有更好的抓持力；股骨近端髓内固定器螺旋刀片和骨质贴合紧密，增强了稳定性，防止旋转和内翻畸形；生物力学实验证明，螺旋刀片显著提高了抗拔出能力[10]。

在手术操作中，患者的体位一般采用在骨科牵引床上的仰卧位。手术切口大小应能够满足插入髓内钉及拧入螺旋刀片和横锁螺钉。用开口器在入钉点开口后，闭合复位骨折端，扩髓钻扩大髓腔，根据骨折情况选择合适长度的髓内钉，将髓内钉和插入手柄装配在一起，顺着髓腔插入髓内钉，然后通过瞄准架上对应的螺孔插入三联钻套，插入导针，测深器测量需要的螺旋刀片的长度，空心钻通过导针进入钻套钻孔，使用螺旋刀片上钉器将螺旋刀片打入股骨颈。最后通过瞄准架上对应的螺孔插入钻套，钻头通过钻套钻孔，测深器测量需要的横锁钉的长度，使用六角起子将横锁钉拧入。

3 结语

目前的动力髋系统以及股骨近段板属于髓外固定，从生物力学角度讲，不利于应力的传导和骨折的愈合，手术中剥离范围广、出血较多、创伤比较大，手术后恢复比较慢。本次设计的新型股骨近端髓内内固定系统，其独特的螺旋刀片设计，在获得骨折部位坚强固定的同时，可最大程度地减少对骨骼和周围软组织的损伤，不仅能对骨质疏松引起的股骨粗隆间骨折进行很好的固定，同时还具有出血少、操作简便、手术时间短、骨折愈合快、固定稳妥和并发症少等优点。

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