【综述】跟骨骨折髓内固定治疗的研究进展
作者：章浩伟、吕琳、倪明
来源：中华创伤骨科杂志, 2021,23(5)
摘要
跟骨骨折是常见的足部损伤，其中移位明显的骨折通常需要手术治疗。切开复位钢板内固定常导致切口感染，因此微创手术逐渐成为治疗跟骨骨折的主要方法。髓内固定是跟骨骨折的微创治疗手段，可用于治疗Sanders Ⅰ~Ⅳ型骨折。Calcanail和C-Nail是两款主要的跟骨髓内钉，本文通过对既往的关于这两款髓内钉的研究报道进行回顾，从结构特征、生物力学性能、手术操作步骤和临床应用等方面进行综述。
跟骨是人体最大的跗骨，位于足纵弓后侧起点，是人类站立行走的最重要的支撑结构之一。跟骨骨折是最常见的足部损伤，约占跗骨骨折的60%，其中75%为关节内骨折。移位明显的跟骨骨折需要手术治疗。切开复位钢板内固定是治疗跟骨骨折的'金标准'，但切口感染等并发症严重影响了手术疗效[1]。微创复位内固定在有效治疗骨折的同时可以降低并发症，因此在跟骨骨折治疗中的应用逐渐扩大。微创固定常采用中空螺钉或埋头钉交叉固定，钉体置于骨内，体现了髓内固定的治疗理念[2]。近年来随着器械研发的进展，跟骨专用髓内钉被研发并用于临床治疗，展示了较好的生物力学特征和临床优势，本文将对跟骨专用髓内钉的结构特征、生物力学性能、手术操作步骤和临床应用等方面进行综述。
一、跟骨髓内钉的结构特点
髓内固定是长骨干骨折的标准治疗方法，最早由美国医师Nicholas Seen在1889年设计并用于临床。髓内钉通常由细长的主钉和两端的锁钉组成，具有结构简单、创伤小、操作方便等优势。跟骨由于缺乏典型髓腔结构，髓内固定治疗起步较晚。2011年，法国FH公司研发了世界首款跟骨髓内钉Calcanail，2015年获得美国FDA批准[3]。Calcanail的主钉为一空芯短管，直径10~12 mm，长度45~85 mm。主钉两端各有一圆形钉孔，可置入2枚锁定螺钉。主钉中间有长圆形窗孔，用以植骨或填充其他骨替代材料。Calcanail不仅可用于跟骨骨折内固定，还可用于距下关节融合。Calcanail在跟骨内的位置为中后部，主钉由跟骨结节后下方斜向距下关节置入，方向与压力骨小梁方向基本一致。2枚锁钉分别固定距下关节和跟骨结节。总体来看，Calcanail设计新颖，操作方便，但2枚锁钉与主钉垂直且位于同一平面，只能提供单一方向的稳定[4]。
Calcaneus-Nail（C-Nail）是另外一款跟骨骨折治疗专用髓内钉，由捷克Medin公司研发，在2013年获得捷克国家发明奖[5]。C-Nail的主钉为1枚直径8 mm、长度65 mm的金属管，还可以安装长度5~20 mm的尾钉。C-Nail的锁定钉多达7枚，其中2枚固定载距突，3枚由外向内固定跟骨结节和前突，2枚由上往下固定跟骨结节。如果距下关节分离，还可以另外使用2枚螺钉固定后关节面。C-Nail的主钉沿跟骨长轴水平放置，7枚螺钉通过锁定孔与主钉连接为一个框架式结构，具有较好的稳定效果。
长骨骨干骨折髓内固定由于材料靠近骨骼轴线，因此生物力学稳定性通常超过侧方的钢板固定。与长骨骨干骨折类似，跟骨骨折髓内固定的生物力学稳定性也超过钢板固定。Goldzak等[6]在2014年通过标本实验对Calcanail与锁定钢板治疗跟骨骨折的稳定性进行比较。将14具成人跟骨标本通过截骨建立Sanders ⅡB型骨折模型，分别采用Calcanail和锁定钢板（AO辛迪斯）固定。经距骨施加垂直向下载荷，比较两组固定模型的稳定性。研究发现，Calcanail固定模型的距下关节移位小于钢板固定，整体稳定性约为钢板固定的3倍，且不管采用哪种固定方式，固定失败多见于跟骨前突。研究为Calcanil的临床应用提供了参考，但由于实验中建立的骨折模型仅涉及距下关节，跟骨结节和跟骨前部相对完整，这与跟骨粉碎性骨折的真实情况有所差异，因此临床应用髓内钉固定时需依据骨折具体情况决定。
随着其他跟骨髓内固定材料的出现，有学者对跟骨骨折不同髓内钉治疗的生物力学稳定性进行对比。Reinhardt等[7]通过标本实验研究两种髓内钉和钢板固定治疗跟骨骨折的稳定性，将21具新鲜足部标本分为3组，截骨建立Sanders Ⅱb型骨折，分别采用C-Nail、Calcanail和多轴锁定钢板（Rimbus）固定。对模型施加动态载荷，测试不同模型的骨折端位移和整体变形情况。结果发现三组模型在整体刚度、骨折端位移、Bölher角和极限载荷等指标上无显著性差异，但Calcanail固定组有87.5%的失败率，Rimbus固定组为66.0%，而C-Nail固定组仅为14.0%。研究认为：髓内钉固定的初始稳定性不低于锁定钢板，两种髓内钉均是跟骨骨折的有效治疗手段。对于两种髓内钉的生物力学差异，研究者认为可能与不同结构特征有关，C-Nail有多达7枚锁定螺钉，可以对跟骨所有骨折块进行固定；而Calcanail仅能对跟骨后部进行固定，对于累及跟骨前突的骨折，不能有效固定。
如何提高Calcanail治疗累及跟骨前部骨折的稳定性，有学者通过有限元模型进行了研究。Ni等[8]通过建立Sanders Ⅲ型跟骨骨折，在Calcanail固定的基础上，辅以纵向拉力螺钉固定，谓之'增强髓内固定'。增强髓内固定由于对跟骨结节、距下关节和跟骨前突3个关键点进行了固定，有效提高了Calcnail的整体稳定性。结果发现：与单纯Calcanail固定相比，增强髓内固定的整体稳定性增加了5.7%，最大等效应力降低了13.6%。增强髓内固定操作简单，稳定性好，为Calcanail的改良设计提供了参考。
Calcanail固定时患者体位摆放与钢板固定类似，采用侧卧位，患肢伸直，便于透视足部侧位和轴位X线片。也可以采用俯卧位，患侧足部伸出手术床外，以免健侧患肢干扰。手术操作分为6个步骤[9]。第一步经足跟后下缘朝向跟骨内置入1枚直径3 mm的限深导针，其方向在侧面上与水平线夹角约60°，轴位上位于跟骨结节中间，朝向第四趾骨间隙。第二步是放置牵引针，首先由外向内向跟骨结节垂直置入1枚3.2 mm施氏针，注意其位置距离髓内钉预放置位置10 mm以上，以免干扰。如果是舌形骨折，施氏针位置可以略偏下。然后再向距骨穹隆中央置入1枚施氏针。将撑开器套入施氏针，旋转连接杆撑开距下关节并纠正内翻畸形。第三步经限深导针置入10 mm空芯钻头，沿导针方向开口建立置钉通道。将钻头退出，取出留在内部的松质骨，用于植骨。第四步是复位距下关节，经主钉通道置入直型或弧形复位杆，向关节面方向推挤骨折块，并进行透视，直到满意；如果内侧壁有骨折，需首先复位以恢复跟骨高度。第五步是置入髓内钉，选择合适长度的主钉，沿预先留置的通道插入，插入时可适当旋转，直到理想位置。经导向臂向主钉两端钉孔置入2枚1.6 mm导针，位置合适后拧入锁定螺钉。第六步是进行全方位透视，证明骨折复位和髓内钉位置合适后，拧入髓内钉尾帽，缝合切口。
C-Nail的操作更多通过小切口或关节镜辅助下复位固定[10]。切口通常选择跗骨窦入路，起于外踝尖，朝向第5跖骨基底方向做1个长约3 cm切口。在显露距下关节的时候，需小心操作以免损伤腓骨长短肌腱和腓肠外侧皮神经。为复位跟骨结节和载距突骨折块，可以经跟骨结节后方插入1枚6.5 mm施氏钉，用T形手柄协助复位。通过T型柄纠正跟骨外移、内外翻和倾斜，必要时可直视下复位后关节面。如果载距突骨块倾斜，术中需要首先将其复位至后关节面内侧，距骨平行并用从足底方向置入的克氏针固定。如果后关节面骨块发生移位，可以采用'内-外-内'的方式进行固定。透视跟骨侧轴位和Bröden位，详细评估跟骨整体和后关节面的复位情况，满意后以克氏针临时固定。
C-Nail的进钉点位于跟骨结节跟腱止点下方，正中略偏外，做1个长为10 mm纵向切口，沿跟骰关节中心方向水平插入导针，扩髓至关节面后方5 mm处。从开口处插入C-Nail主钉，轻柔用力并适当旋转，直至理想深度。C-Nail有3个配套的导向臂，可以引导导针从上方、外侧和载距突方向固定。经导向臂置入导针，逐步以皮质骨螺钉替代。依据骨折部位和移位的不同，使用3~7枚螺钉固定。全部螺钉置入后，将主钉用尾帽封闭。
髓内钉可用于治疗Sanders Ⅰ~Ⅳ型跟骨所有骨折。由于髓内钉的初始设计考虑了复位和微创原则，有效降低了切口并发症发生率，因此跟骨骨折髓内固定治疗的疗效是较为满意的[9]。2015年，Simon等[11]首次报道采用Calcanail内固定治疗跟骨关节内骨折，研究共纳入63例患者69侧跟骨骨折，采用Utheza分型标准：Ⅰ型21例，Ⅱ型46例，开放性骨折2例。所有患者均采用Calcanail髓内固定治疗。术后随访1年，平均AOFAS评分85.9分。作者认为：Calcanail髓内固定治疗跟骨骨折疗效满意，是一种有效可靠的治疗方法。
Lisowski[12]在2018年报道采用Calcanail治疗跟骨关节内骨折的情况，该组患者11例，骨折类型包括垂直骨折、水平骨折和粉碎性骨折。术后随访评价美国足踝外科协会（AOFAS）的踝-后足评分为79.75分，无术中或术后并发症发生，关节面相对完整者术后功能更满意。作者同样认为，Calcanail是一款安全有效的跟骨骨折固定材料，恢复后关节面的完整是治疗中最困难，同时是保证后足功能良好恢复的关键。
Herlyn等[13]于2019年报道了采用Calcanail和锁定钢板治疗跟骨骨折的临床疗效差异。40例跟骨骨折分为两组，分别采用Calcanail（20例）和锁定钢板（20例）治疗，两组患者在年龄、性别和骨折类型上无显著差异。结果发现两组患者手术时间类似，但髓内钉治疗组的住院时间和恢复周期更短。两组患者的临床疗效无显著差异，但并发症率髓内钉组为5%，钢板治疗组为50%。研究者认为髓内钉治疗跟骨骨折疗效确切，安全性高，且可以降低手术并发症，是一种较钢板固定更合理的治疗方法。
C-Nail的临床疗效也是较为满意的。Aleksander等[14]于2011~2014年采用C-Nail治疗跟骨骨折。27例患者（29例骨折，Sanders Ⅱ型16例，Ⅲ型13例），采用跗外侧切口辅助下复位，克氏针临时固定后置入髓内钉。术后6个月随访时足部AOFAS评分为82.5分，1年后提高至83.7分，优良率为87.5%。无一例伤口感染发生，5例患者出现主钉尾部与足跟皮肤的撞击征，骨折愈合去除内固定后症状消失。作者认为C-Nail是一款简便安全且疗效满意的跟骨治疗方法。Zwipp等[15]在2016年报道采用C-Nail治疗跟骨骨折的大样本临床研究。103例患者（106处骨折），包括Sanders Ⅰ~Ⅳ型，15例采用经皮或关节镜监视下复位，91例采用跗骨窦入路微创固定。术后第2天即主动活动踝关节和距下关节，6~10周部分负重20 kg。术后对跟骨外形和足踝功能进行评分，Böhler角由术前的7.3°增加至28.7°，后关节面分离由5.3 mm缩减至0.7 mm，足踝的AOFAS的踝-后足评分6个月时为89.5分，12个月时为92.6分。3例患者发生切口并发症，包括2例皮缘坏死，1例软组织感染。研究者认为：C-Nail髓内固定系统具有较好的初始稳定性，有助于降低软组织并发症[15]。
尽管髓内固定治疗跟骨骨折具有较好的初始稳定性和临床疗效，但需要指出的是，目前跟骨骨折髓内固定仍处于起步阶段，所治疗的病例较少，与钢板固定相比是否具有绝对优势，仍需要进一步的生物力学研究和临床验证。Calcanail不能对跟骨前部骨折进行有效固定，临床指征受到一定限制。C-Nail尽管稳定性良好，但多达7~9枚固定钉的操作，也更为繁琐。如何在内固定设计的简洁性和治疗需要的生物力学稳定之间找到最佳的平衡点，仍需要医疗器械工程师和临床医师的合作和不懈努力。随着数字辅助手术设计和人工智能外科的发展，具有更优越性能的髓内钉将被开发应用，并最终有效提高跟骨严重骨折的临床疗效。
参考文献 略