引用本文： 張進, 張永紅, 王鈔琦, 秦泗河. 髓內延長釘技術的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(5): 642-647. doi: 10.7507/1002-1892.202012084 復制
2019 年 9 月 21 日—23 日，秦泗河教授與張永紅教授應德國慕尼黑大學醫學院矯形外科 Peter Thaller 教授的邀請，參加了在慕尼黑舉辦的“International 3D Surgury Course”會議。會議中心議題為“骨缺損、骨骼畸形和肢體不等長”，其中一個子議題為“髓內延長的應用”。Peter Thaller 教授團隊的演講題目包括“如何避免股骨髓內延長釘延長后的肢體力線異常、術前規劃以及手術技巧”，“脛骨髓內延長釘微創矯正脛骨畸形”，“Precise 髓內延長釘與外固定架延長術的療效對比”；韓國李東紅教授演講題目為“髓內延長釘的并發癥與預防”。國內目前還未引進髓內延長釘。髓內延長釘是一組由實心內芯釘（子釘）與空心套筒（母釘）組成的髓內釘系統，不僅能用于肢體延長和部分肢體畸形矯正，新研發的骨搬移髓內延長釘還可用于骨搬移。該技術可減少外固定相關的下肢延長并發癥，例如針道感染、肌肉攣縮、關節僵硬、畸形、神經血管損傷和移除外固定后再骨折等[1-6]。自問世 30 年來，髓內延長釘技術不斷被改進，得到越來越多骨科醫生關注。我們結合在德國的所見所聞，查閱了髓內延長釘相關文獻，現將其研究進展綜述如下。
1 髓內延長釘的發展史
牽張成骨技術的發展歸功于 Ilizarov 教授，他自 20 世紀 40 年代就開始使用這種方法，并不斷改良[7-8]，研制了環形外固定架和單邊固定系統等外固定器。牽張成骨技術基于張力-應力組織再生理論，主要用于肢體延長和骨段搬移。外固定架用于肢體延長期間，疼痛是患者最常見主訴[1]，特別是肌肉和神經牽拉過程中會造成關節僵硬[3]，應用不當會出現骨質疏松性應力骨折[1]。還有部分病例報道中患者出現了食欲不振甚至抑郁癥狀[9-10]；更重要的是，外固定架拆除后新生骨存在骨折風險[2]。
早在 1956 年，Bost 等[11]報道了使用外固定架結合髓內釘以避免軸向偏移，進而延長肢體長度。20 世紀 70 年代出現了新型髓內釘內固定裝置延長肢體的報道[12-14]，不僅可以較早去除外固定，還降低了新生骨骨折可能[15]。但是，這些系統不是完全內固定，不僅不能解決外固定架引起的相關并發癥，如針道感染[3, 15-16]，還會引起其他并發癥，如髓內感染[17-18]和植入物阻擋失效[19]等。
由于牽張成骨概念已被廣泛接受，開發一種完全植入式髓內釘裝置是大勢所趨。此類裝置在整個延長過程及骨再生過程中須保持良好的機械軸和骨骼穩定性。多年來，研究者已開發出多個完全植入式延長裝置，以減少上述并發癥的發生。1984 年 Bliskunov[13]描述了第一個完全植入式延長裝置，該裝置使用棘輪結構，通過與骨盆連接來延長股骨。雖然結果顯示除 1 例患者外，其余患者均取得了理想療效，但也存在嚴重疼痛、器械故障等嚴重并發癥。法國 Guichet 等[20]在 1987 年發明了經皮完全放置于股骨內的 Albizzia 髓內釘，通過簡單旋轉達到延長目的。Baumgart 等[21]于 1997 年開發了帶皮下接收器的髓內電動延長裝置，并成功運用于臨床，這是第一款可嚴格控制牽張速度的髓內釘。2001 年，Cole 等與美國 Orthofix 公司合作研發了肢體髓內延長釘 ISKD（Intramedullary skeletal kinetic distractor），這是美國食品藥品監督管理局（FDA）批準的第 1 個肢體髓內延長釘，其原理也是通過肢體旋轉來機械驅動髓內釘延長[17]。但是，這些機械型髓內延長釘應用早期出現了很多并發癥，主要是由于所使用的各種牽張機制存在問題，包括棘輪引起的牽張疼痛[15]、機械故障[17, 22]、不受控制的延長和延長失敗[23]等。而且這些設備缺乏可靠的延長過程監測和控制機制，易導致骨不連、神經損傷等嚴重并發癥。
法國 Arnaud Soubieran 發明了一款磁力驅動肢體髓內延長釘 Phenix，具有延長、短縮兩個方向的功能，術后臨床效果良好[24]。2011 年 7 月，一種新的髓內釘 Precice（Ellipse Technologies 公司，美國）上市，這是美國 FDA 批準的第 2 個完全植入式髓內延長釘，其體外遠程控制器（external remote control，ERC）可產生一個外部磁場來驅動髓內釘內部的磁鐵，進而使髓內釘實現延長或縮短[25]。Precice 為骨延長提供了穩定性，可以精確控制牽張和縮短，同時患者可進行持續功能鍛煉以維持關節運動。美國 Nuvasive 公司于 2013 年 10 月推出的磁力驅動型第二代產品 Precice2，是目前最新的髓內延長釘。
2 髓內延長釘的類型
2.1 機械型
機械型髓內延長系統是參照機械原理進行延長，通過肢體旋轉活動驅動內部棘輪向下延伸，包括目前已停產的 GEN［Gradual elongation nail，亦稱 Albizzia 髓內釘（DePuy 公司，法國）］[19]以及 2001 年出現的 ISKD[17]。
2.1.1 Albizzia 髓內釘
該髓內釘由內桿、空心套筒、主動式動力彈簧等結構組成[19]。植入這種髓內延長釘時，棘輪是通過患者自己或他人握住大腿和膝蓋，將股骨截骨端從中立位置向內旋轉到 20°，再返回到中立位置。每個棘輪周期可延長 0.07 mm，每 15 個棘輪周期可延長約 1 mm。該裝置的動物實驗得到了預期結果，其成骨原理主要是通過膜內成骨方式刺激骨生長。該裝置具有操作簡單、使用安全、易于植入、避免外固定架高并發癥發生風險等特點，使得肢體延長手術的操作及術后護理簡單化。延長后膝關節可保持正常活動范圍，但延長中的旋轉活動會造成嚴重疼痛，可能需要在麻醉下進行或者停止治療[19]；且植入后及延長過程中髓內釘無法縮短，當達到所需長度時，髓內釘不能繼續延長。
2.1.2 ISKD
ISKD 是由鈦合金（Ti6Al4V）制成的機械牽張性髓內植入物，以最大限度提高設備的強度和生物相容性。其近端和遠端通過 2 個單向離合器與螺桿內部連接，單向離合器通過旋轉 3°～9° 激活，約 160 個 3° 旋轉可延長 1 mm。ISKD 的股骨釘直徑分別為 12.5 mm 和 14.5 mm，脛骨釘直徑分別為 10.7、12.5 和 13.5 mm，髓內釘最大牽張長度為 80 mm。患者手動或走路時小幅度旋轉肢體過程中，髓內釘即可逐漸延長。患者可通過手持顯示器測量牽張率，從而每天多次監測延長過程[26]。ISKD 優點是其所需旋轉范圍小于 Albizzia 髓內釘，操作相對簡便，患者正常活動下即可完成延長；但牽張率取決于患者振蕩肢體的頻率和強度[27]，因此容易失控，是其主要缺點[23, 28-29]，牽張率過快或過慢可能導致骨不連或提前愈合。另外，患者在延長過稱中負重有限，因此難以預防馬蹄足畸形[30]。基于上述問題，該髓內延長釘現已退市。
2.2 電力馬達驅動型
Fitbone（Wittenstein 公司，德國）是一種電動髓內延長釘，用于四肢延長和骨段搬移，通過齒輪和主軸系統進行延長，并能夠精確控制牽張率，由 Baumgart 等[21]于 1997 年首次運用于臨床，2017 年被美國 FDA 批準。其原型由直徑 13 mm 的直鋼釘組成，在近端裝有直徑為 10 mm 的電動馬達。將接收器置入皮下組織，與髓內釘的電動馬達以電線連接，體外發射器發出電信號至接收器，可產生 1 000～1 800 N 的牽引力量，最長延長長度約為 80 mm[21]。Fitbone 早期設備是由體外電池驅動，后改進為電信號驅動，類似于起搏器，可通過皮膚進行遠程編程。患者在牽張期間活動不受限制，白天可正常行走，晚上進行牽張；能量供應裝置可放在床邊，發射器類似心電圖電極一樣貼在皮膚上，覆蓋在可觸及的接收天線上方，以進行控制或編程[31]。因此，該類髓內延長釘具有操作簡便、牽張率精準可控、可早期負重等優點，能最大程度減輕患者疼痛并縮短骨愈合時間，具有良好耐受性[32]。但 Fitbone 由于其延長機制導致設備故障問題不可避免，包括電線斷裂、皮下天線接收失敗等，多達 25% 患者不能達預期延長長度[24, 33]。
2.3 磁力驅動型
2.3.1 Phenix
法國 Arnaud Soubieran 發明了一款磁力驅動型髓內延長釘 Phenix（Phenix Medical 公司，法國），具有延長、縮短兩個方向的功能，術后臨床效果良好。該髓內釘由從屬磁體和螺紋桿組成，通過外部更大、更強的主磁體磁場對從屬磁體施加足夠的力來驅動髓內釘[34]。主磁體圍繞髓內釘同心運動 180°，使磁鐵旋轉螺紋桿，從而可延長 1 mm。目前關于 Phenix 的應用報道較少，有研究報道了其存在磁鐵操作問題，以及在肢體軟組織過多情況下使用的局限性[24, 27]。
2.3.2 Precice
目前 Precice 已發布了兩代系統，第一代（2011 年）和第二代（2013 年）均具有 CE 標志并通過美國 FDA 批準。
第一代 Precice 髓內釘是一種帶磁鐵的伸縮式內部加長裝置，外殼為鈦合金（Ti6Al4V）[35]。該髓內釘有兩種直徑，分別為 10.7 mm 和 12.5 mm，長度從 230～355 mm 有 6 種，延長長度為 65 mm。其 ERC 包含 2 個旋轉磁鐵，當患者將 ERC 放置在皮膚上髓內釘的磁鐵上方時，較細的髓內釘組件在磁力驅動下從較粗髓內釘內進行伸縮，實現延長和縮短兩個方向，旋轉磁鐵在截骨端進行持續加壓-牽張，這種“手風琴”方式重啟了骨愈合[31]，為骨不連提供了新的治療選擇。可通過更改 ERC 上的設置精確控制牽張率。使用第一代 Precice 進行股骨和脛骨延長術的精確度分別為 96% 和 86%[36]。但體質量指數>35 的患者可能會因 ERC 與髓內釘距離遠導致無法延長[37]，限制了其在肥胖患者的使用。
Precice2 是在第一代 Precice 基礎上對植入物進行改進，其直徑增加了 8.5 mm，長度 195～365 mm，可實現 50 mm 或 80 mm 的延長目標。第一代 Precice 由兩部分組成，且有 3 個焊接點；而 Precice2 是無縫連接，抗折彎強度明顯增加[38]，相比第一代在大小和長度上有更多變化，可為更多人群提供治療。但價格昂貴和隨訪時間較短仍是 Precice 廣泛應用于肢體延長的障礙。
3 髓內延長釘的臨床應用
3.1 適應證和禁忌證
髓內延長釘主要用于治療先天或創傷后的肢體短縮，如生長板停滯、骨髓炎、創傷或腫瘤等。肢體畸形也是其適應證，但是需考慮急性畸形矯正對肢體神經血管的影響[15, 24, 36-37, 39]，故肢體髓內延長技術應用于矯形重建有一定局限性。近年，磁力驅動型髓內延長系統可進行骨搬移治療感染及腫瘤切除后的大段骨缺損，通過“手風琴”技術治療骨不連亦取得良好療效[27]。
禁忌證：骨髓腔狹窄不能容納髓內釘、多段彎曲、骨髓炎、皮膚感染；目標延長長度超過髓內釘可延長范圍[40]；骺板未閉合。
3.2 并發癥
疼痛是 Albizzia 髓內釘延長過程中最常見并發癥，許多患者需在麻醉下旋轉髓內釘進行延長[19]，一項研究顯示有 12% 患者因拒絕麻醉導致股骨不完全延長[41]。不可控制的牽張率是 ISKD 的主要問題，可能會導致骨不愈合、軟組織損失和嚴重疼痛等問題[17, 30, 42]；文獻報道使用 ISKD 出現骨再生不良發生率為 8%～60%[24, 30, 43]。機械故障是 ISKD 的另一問題，Burghardt 等[44]研究了 242 例患者，ISKD 機械故障發生率為 6.2%。
Fitbone 的植入物相關并發癥（由無功能的牽張機制引起的并發癥）發生率相對較低，為 12.5%～15.4%[42, 45-46]，可能是由于電力馬達驅動型髓內延長釘控制性可靠，從而產生了穩定的牽張率。Thaller 團隊觀察了 700 多例使用 Fitbone 的患者，少數患者出現電線斷裂、皮下天線接收失敗的問題，極少數患者出現骨溶解及骨水腫（結果尚未發表）。
Thaller 等[24]使用 Phenix 治療 10 例患者，有 3 例出現提前骨愈合。Kirane 等[36]報道應用第一代 Precice 髓內釘延長了 25 例股骨或脛骨，植入物相關并發癥為 4% 并造成植入失敗；其他非植入物相關并發癥為 24%，包括 1 例（4%）提前骨愈合、2 例（8%）馬蹄足畸形、1 例（4%）爪形趾。各類型髓內延長釘的并發癥發生率及詳細情況見表 1。
表1
各類型髓內延長釘的并發癥發生率及詳細情況
Table1.
Incidence of complications and details of various types of intramedullary lengthening nail
3.3 臨床療效
2012 年 Mazeau 等[47]報道了 34 例應用 Albizzia 髓內釘延長股骨的患者資料，包括畸形 15 例、創傷后 13 例、感染后 3 例、身材矮小 2 例、放射治療后 1 例，其中 2 例患者行雙側股骨延長術。術后 34 例均順利完成延長，并實現了骨愈合。該組患者隨訪時間 2～11 年，平均 5.8 年；延長 25～70 mm，平均 46 mm；愈合指數平均為 30 d/cm（不包括需要植骨和合并感染的患者）。Kenawey 等[48]報道了 53 例 ISKD 應用療效，其中股骨延長 45 例、脛骨延長 12 例，所有患者均達到了預期延長，平均隨訪時間 23 個月；其中 12 例出現骨再生不良，4 例提前骨愈合，其余患者愈合指數為（1.20±0.32）個月/cm。
Kü?ükkaya 等[49]使用 Fitbone 治療 22 例股骨縮短和畸形患者，除 2 例分別因吸煙和年齡最小原因外，其余患者均實現骨愈合，愈合指數為 0.75～1.62 個月/cm，平均 1.07 個月/cm，而且所有患者治療結束后完全恢復術前活動度范圍。
Thaller 等[24]報道了應用 Phenix 行股骨延長（6 例）和脛骨延長（4 例）患者臨床資料，術后 7 例順利完成延長；3 例髓內釘較細者截骨端提前愈合，可能與磁力強度較小有關，其中 1 例再次截骨后完成延長，2 例分別延長 1.3 cm 及 2.2 cm 后停止延長。該組 10 例延長了 1.3～7.6 cm，平均 4.6 cm；延長時間 21～112 d，平均 55 d；平均骨愈合時間為完成延長后 50 d。Laubscher 等[50]對 20 例采用第一代 Precice 髓內釘和 13 例采用股骨重建系統（limb reconstruction system，LRS）外固定行股骨延長的患者進行對比研究，除 LRS 組 1 例患者外，其余患者均達到了目標延長長度。Precice 組平均愈合指數為 31.3 d/cm，明顯小于 LRS 組的 47.1 d/cm（P<0.001），主要與 Precice 髓內釘的鞏固期較 LRS 更短（平均 101 d vs. 204 d）有關。
4 小結與展望
近年越來越多文獻報道了髓內延長釘技術的臨床療效，該技術可以更好地保存和恢復肢體功能，適應證也從肢體延長發展到矯形重建，技術的改進將進一步擴大其臨床應用范圍。由于髓內延長釘是根據解剖軸線進行延長，可安全實現骨愈合[19, 41]，避免了延長骨段的軸向偏移和再骨折。治療過程中無需佩戴笨重的外固定架，提升患者治療體驗，且并發癥發生率較低[17, 19, 26]；同時可使鄰近關節活動盡可能接近正常狀態，防止肌肉萎縮。這些改善均有助于最大程度降低患者心理負擔[34]。術前選擇合適類型的髓內延長釘，術中嚴格按照技術規范精準操作，術后采用正確的延長方法及康復鍛煉，可使患者獲得更好臨床療效。
目前國外 Precice2 已逐漸作為股骨延長術的首選植入物，而國內仍借助外固定架進行延長，髓內延長釘技術尚未開展。采用髓內延長釘進行肢體延長及畸形矯正將是未來研究熱點，在治療某些復雜、難治的長骨畸形或骨不連時，是一種可嘗試的新技術。同時，如何預防和治療相關并發癥是值得關注的問題。隨著髓內延長釘臨床經驗的增加，該技術將會有進一步的發展和改進。
作者貢獻：張進負責查閱文獻、整理數據和論文撰寫；張永紅、秦泗河對文章修改提出建設性意見；王鈔琦負責查閱文獻；張永紅負責審核文章。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點。
2019 年 9 月 21 日—23 日，秦泗河教授與張永紅教授應德國慕尼黑大學醫學院矯形外科 Peter Thaller 教授的邀請，參加了在慕尼黑舉辦的“International 3D Surgury Course”會議。會議中心議題為“骨缺損、骨骼畸形和肢體不等長”，其中一個子議題為“髓內延長的應用”。Peter Thaller 教授團隊的演講題目包括“如何避免股骨髓內延長釘延長后的肢體力線異常、術前規劃以及手術技巧”，“脛骨髓內延長釘微創矯正脛骨畸形”，“Precise 髓內延長釘與外固定架延長術的療效對比”；韓國李東紅教授演講題目為“髓內延長釘的并發癥與預防”。國內目前還未引進髓內延長釘。髓內延長釘是一組由實心內芯釘（子釘）與空心套筒（母釘）組成的髓內釘系統，不僅能用于肢體延長和部分肢體畸形矯正，新研發的骨搬移髓內延長釘還可用于骨搬移。該技術可減少外固定相關的下肢延長并發癥，例如針道感染、肌肉攣縮、關節僵硬、畸形、神經血管損傷和移除外固定后再骨折等[1-6]。自問世 30 年來，髓內延長釘技術不斷被改進，得到越來越多骨科醫生關注。我們結合在德國的所見所聞，查閱了髓內延長釘相關文獻，現將其研究進展綜述如下。
1 髓內延長釘的發展史
牽張成骨技術的發展歸功于 Ilizarov 教授，他自 20 世紀 40 年代就開始使用這種方法，并不斷改良[7-8]，研制了環形外固定架和單邊固定系統等外固定器。牽張成骨技術基于張力-應力組織再生理論，主要用于肢體延長和骨段搬移。外固定架用于肢體延長期間，疼痛是患者最常見主訴[1]，特別是肌肉和神經牽拉過程中會造成關節僵硬[3]，應用不當會出現骨質疏松性應力骨折[1]。還有部分病例報道中患者出現了食欲不振甚至抑郁癥狀[9-10]；更重要的是，外固定架拆除后新生骨存在骨折風險[2]。
早在 1956 年，Bost 等[11]報道了使用外固定架結合髓內釘以避免軸向偏移，進而延長肢體長度。20 世紀 70 年代出現了新型髓內釘內固定裝置延長肢體的報道[12-14]，不僅可以較早去除外固定，還降低了新生骨骨折可能[15]。但是，這些系統不是完全內固定，不僅不能解決外固定架引起的相關并發癥，如針道感染[3, 15-16]，還會引起其他并發癥，如髓內感染[17-18]和植入物阻擋失效[19]等。
由于牽張成骨概念已被廣泛接受，開發一種完全植入式髓內釘裝置是大勢所趨。此類裝置在整個延長過程及骨再生過程中須保持良好的機械軸和骨骼穩定性。多年來，研究者已開發出多個完全植入式延長裝置，以減少上述并發癥的發生。1984 年 Bliskunov[13]描述了第一個完全植入式延長裝置，該裝置使用棘輪結構，通過與骨盆連接來延長股骨。雖然結果顯示除 1 例患者外，其余患者均取得了理想療效，但也存在嚴重疼痛、器械故障等嚴重并發癥。法國 Guichet 等[20]在 1987 年發明了經皮完全放置于股骨內的 Albizzia 髓內釘，通過簡單旋轉達到延長目的。Baumgart 等[21]于 1997 年開發了帶皮下接收器的髓內電動延長裝置，并成功運用于臨床，這是第一款可嚴格控制牽張速度的髓內釘。2001 年，Cole 等與美國 Orthofix 公司合作研發了肢體髓內延長釘 ISKD（Intramedullary skeletal kinetic distractor），這是美國食品藥品監督管理局（FDA）批準的第 1 個肢體髓內延長釘，其原理也是通過肢體旋轉來機械驅動髓內釘延長[17]。但是，這些機械型髓內延長釘應用早期出現了很多并發癥，主要是由于所使用的各種牽張機制存在問題，包括棘輪引起的牽張疼痛[15]、機械故障[17, 22]、不受控制的延長和延長失敗[23]等。而且這些設備缺乏可靠的延長過程監測和控制機制，易導致骨不連、神經損傷等嚴重并發癥。
法國 Arnaud Soubieran 發明了一款磁力驅動肢體髓內延長釘 Phenix，具有延長、短縮兩個方向的功能，術后臨床效果良好[24]。2011 年 7 月，一種新的髓內釘 Precice（Ellipse Technologies 公司，美國）上市，這是美國 FDA 批準的第 2 個完全植入式髓內延長釘，其體外遠程控制器（external remote control，ERC）可產生一個外部磁場來驅動髓內釘內部的磁鐵，進而使髓內釘實現延長或縮短[25]。Precice 為骨延長提供了穩定性，可以精確控制牽張和縮短，同時患者可進行持續功能鍛煉以維持關節運動。美國 Nuvasive 公司于 2013 年 10 月推出的磁力驅動型第二代產品 Precice2，是目前最新的髓內延長釘。
2 髓內延長釘的類型
2.1 機械型
機械型髓內延長系統是參照機械原理進行延長，通過肢體旋轉活動驅動內部棘輪向下延伸，包括目前已停產的 GEN［Gradual elongation nail，亦稱 Albizzia 髓內釘（DePuy 公司，法國）］[19]以及 2001 年出現的 ISKD[17]。
2.1.1 Albizzia 髓內釘
該髓內釘由內桿、空心套筒、主動式動力彈簧等結構組成[19]。植入這種髓內延長釘時，棘輪是通過患者自己或他人握住大腿和膝蓋，將股骨截骨端從中立位置向內旋轉到 20°，再返回到中立位置。每個棘輪周期可延長 0.07 mm，每 15 個棘輪周期可延長約 1 mm。該裝置的動物實驗得到了預期結果，其成骨原理主要是通過膜內成骨方式刺激骨生長。該裝置具有操作簡單、使用安全、易于植入、避免外固定架高并發癥發生風險等特點，使得肢體延長手術的操作及術后護理簡單化。延長后膝關節可保持正常活動范圍，但延長中的旋轉活動會造成嚴重疼痛，可能需要在麻醉下進行或者停止治療[19]；且植入后及延長過程中髓內釘無法縮短，當達到所需長度時，髓內釘不能繼續延長。
2.1.2 ISKD
ISKD 是由鈦合金（Ti6Al4V）制成的機械牽張性髓內植入物，以最大限度提高設備的強度和生物相容性。其近端和遠端通過 2 個單向離合器與螺桿內部連接，單向離合器通過旋轉 3°～9° 激活，約 160 個 3° 旋轉可延長 1 mm。ISKD 的股骨釘直徑分別為 12.5 mm 和 14.5 mm，脛骨釘直徑分別為 10.7、12.5 和 13.5 mm，髓內釘最大牽張長度為 80 mm。患者手動或走路時小幅度旋轉肢體過程中，髓內釘即可逐漸延長。患者可通過手持顯示器測量牽張率，從而每天多次監測延長過程[26]。ISKD 優點是其所需旋轉范圍小于 Albizzia 髓內釘，操作相對簡便，患者正常活動下即可完成延長；但牽張率取決于患者振蕩肢體的頻率和強度[27]，因此容易失控，是其主要缺點[23, 28-29]，牽張率過快或過慢可能導致骨不連或提前愈合。另外，患者在延長過稱中負重有限，因此難以預防馬蹄足畸形[30]。基于上述問題，該髓內延長釘現已退市。
2.2 電力馬達驅動型
Fitbone（Wittenstein 公司，德國）是一種電動髓內延長釘，用于四肢延長和骨段搬移，通過齒輪和主軸系統進行延長，并能夠精確控制牽張率，由 Baumgart 等[21]于 1997 年首次運用于臨床，2017 年被美國 FDA 批準。其原型由直徑 13 mm 的直鋼釘組成，在近端裝有直徑為 10 mm 的電動馬達。將接收器置入皮下組織，與髓內釘的電動馬達以電線連接，體外發射器發出電信號至接收器，可產生 1 000～1 800 N 的牽引力量，最長延長長度約為 80 mm[21]。Fitbone 早期設備是由體外電池驅動，后改進為電信號驅動，類似于起搏器，可通過皮膚進行遠程編程。患者在牽張期間活動不受限制，白天可正常行走，晚上進行牽張；能量供應裝置可放在床邊，發射器類似心電圖電極一樣貼在皮膚上，覆蓋在可觸及的接收天線上方，以進行控制或編程[31]。因此，該類髓內延長釘具有操作簡便、牽張率精準可控、可早期負重等優點，能最大程度減輕患者疼痛并縮短骨愈合時間，具有良好耐受性[32]。但 Fitbone 由于其延長機制導致設備故障問題不可避免，包括電線斷裂、皮下天線接收失敗等，多達 25% 患者不能達預期延長長度[24, 33]。
2.3 磁力驅動型
2.3.1 Phenix
法國 Arnaud Soubieran 發明了一款磁力驅動型髓內延長釘 Phenix（Phenix Medical 公司，法國），具有延長、縮短兩個方向的功能，術后臨床效果良好。該髓內釘由從屬磁體和螺紋桿組成，通過外部更大、更強的主磁體磁場對從屬磁體施加足夠的力來驅動髓內釘[34]。主磁體圍繞髓內釘同心運動 180°，使磁鐵旋轉螺紋桿，從而可延長 1 mm。目前關于 Phenix 的應用報道較少，有研究報道了其存在磁鐵操作問題，以及在肢體軟組織過多情況下使用的局限性[24, 27]。
2.3.2 Precice
目前 Precice 已發布了兩代系統，第一代（2011 年）和第二代（2013 年）均具有 CE 標志并通過美國 FDA 批準。
第一代 Precice 髓內釘是一種帶磁鐵的伸縮式內部加長裝置，外殼為鈦合金（Ti6Al4V）[35]。該髓內釘有兩種直徑，分別為 10.7 mm 和 12.5 mm，長度從 230～355 mm 有 6 種，延長長度為 65 mm。其 ERC 包含 2 個旋轉磁鐵，當患者將 ERC 放置在皮膚上髓內釘的磁鐵上方時，較細的髓內釘組件在磁力驅動下從較粗髓內釘內進行伸縮，實現延長和縮短兩個方向，旋轉磁鐵在截骨端進行持續加壓-牽張，這種“手風琴”方式重啟了骨愈合[31]，為骨不連提供了新的治療選擇。可通過更改 ERC 上的設置精確控制牽張率。使用第一代 Precice 進行股骨和脛骨延長術的精確度分別為 96% 和 86%[36]。但體質量指數>35 的患者可能會因 ERC 與髓內釘距離遠導致無法延長[37]，限制了其在肥胖患者的使用。
Precice2 是在第一代 Precice 基礎上對植入物進行改進，其直徑增加了 8.5 mm，長度 195～365 mm，可實現 50 mm 或 80 mm 的延長目標。第一代 Precice 由兩部分組成，且有 3 個焊接點；而 Precice2 是無縫連接，抗折彎強度明顯增加[38]，相比第一代在大小和長度上有更多變化，可為更多人群提供治療。但價格昂貴和隨訪時間較短仍是 Precice 廣泛應用于肢體延長的障礙。
3 髓內延長釘的臨床應用
3.1 適應證和禁忌證
髓內延長釘主要用于治療先天或創傷后的肢體短縮，如生長板停滯、骨髓炎、創傷或腫瘤等。肢體畸形也是其適應證，但是需考慮急性畸形矯正對肢體神經血管的影響[15, 24, 36-37, 39]，故肢體髓內延長技術應用于矯形重建有一定局限性。近年，磁力驅動型髓內延長系統可進行骨搬移治療感染及腫瘤切除后的大段骨缺損，通過“手風琴”技術治療骨不連亦取得良好療效[27]。
禁忌證：骨髓腔狹窄不能容納髓內釘、多段彎曲、骨髓炎、皮膚感染；目標延長長度超過髓內釘可延長范圍[40]；骺板未閉合。
3.2 并發癥
疼痛是 Albizzia 髓內釘延長過程中最常見并發癥，許多患者需在麻醉下旋轉髓內釘進行延長[19]，一項研究顯示有 12% 患者因拒絕麻醉導致股骨不完全延長[41]。不可控制的牽張率是 ISKD 的主要問題，可能會導致骨不愈合、軟組織損失和嚴重疼痛等問題[17, 30, 42]；文獻報道使用 ISKD 出現骨再生不良發生率為 8%～60%[24, 30, 43]。機械故障是 ISKD 的另一問題，Burghardt 等[44]研究了 242 例患者，ISKD 機械故障發生率為 6.2%。
Fitbone 的植入物相關并發癥（由無功能的牽張機制引起的并發癥）發生率相對較低，為 12.5%～15.4%[42, 45-46]，可能是由于電力馬達驅動型髓內延長釘控制性可靠，從而產生了穩定的牽張率。Thaller 團隊觀察了 700 多例使用 Fitbone 的患者，少數患者出現電線斷裂、皮下天線接收失敗的問題，極少數患者出現骨溶解及骨水腫（結果尚未發表）。
Thaller 等[24]使用 Phenix 治療 10 例患者，有 3 例出現提前骨愈合。Kirane 等[36]報道應用第一代 Precice 髓內釘延長了 25 例股骨或脛骨，植入物相關并發癥為 4% 并造成植入失敗；其他非植入物相關并發癥為 24%，包括 1 例（4%）提前骨愈合、2 例（8%）馬蹄足畸形、1 例（4%）爪形趾。各類型髓內延長釘的并發癥發生率及詳細情況見表 1。
表1
各類型髓內延長釘的并發癥發生率及詳細情況
Table1.
Incidence of complications and details of various types of intramedullary lengthening nail
3.3 臨床療效
2012 年 Mazeau 等[47]報道了 34 例應用 Albizzia 髓內釘延長股骨的患者資料，包括畸形 15 例、創傷后 13 例、感染后 3 例、身材矮小 2 例、放射治療后 1 例，其中 2 例患者行雙側股骨延長術。術后 34 例均順利完成延長，并實現了骨愈合。該組患者隨訪時間 2～11 年，平均 5.8 年；延長 25～70 mm，平均 46 mm；愈合指數平均為 30 d/cm（不包括需要植骨和合并感染的患者）。Kenawey 等[48]報道了 53 例 ISKD 應用療效，其中股骨延長 45 例、脛骨延長 12 例，所有患者均達到了預期延長，平均隨訪時間 23 個月；其中 12 例出現骨再生不良，4 例提前骨愈合，其余患者愈合指數為（1.20±0.32）個月/cm。
Kü?ükkaya 等[49]使用 Fitbone 治療 22 例股骨縮短和畸形患者，除 2 例分別因吸煙和年齡最小原因外，其余患者均實現骨愈合，愈合指數為 0.75～1.62 個月/cm，平均 1.07 個月/cm，而且所有患者治療結束后完全恢復術前活動度范圍。
Thaller 等[24]報道了應用 Phenix 行股骨延長（6 例）和脛骨延長（4 例）患者臨床資料，術后 7 例順利完成延長；3 例髓內釘較細者截骨端提前愈合，可能與磁力強度較小有關，其中 1 例再次截骨后完成延長，2 例分別延長 1.3 cm 及 2.2 cm 后停止延長。該組 10 例延長了 1.3～7.6 cm，平均 4.6 cm；延長時間 21～112 d，平均 55 d；平均骨愈合時間為完成延長后 50 d。Laubscher 等[50]對 20 例采用第一代 Precice 髓內釘和 13 例采用股骨重建系統（limb reconstruction system，LRS）外固定行股骨延長的患者進行對比研究，除 LRS 組 1 例患者外，其余患者均達到了目標延長長度。Precice 組平均愈合指數為 31.3 d/cm，明顯小于 LRS 組的 47.1 d/cm（P<0.001），主要與 Precice 髓內釘的鞏固期較 LRS 更短（平均 101 d vs. 204 d）有關。
4 小結與展望
近年越來越多文獻報道了髓內延長釘技術的臨床療效，該技術可以更好地保存和恢復肢體功能，適應證也從肢體延長發展到矯形重建，技術的改進將進一步擴大其臨床應用范圍。由于髓內延長釘是根據解剖軸線進行延長，可安全實現骨愈合[19, 41]，避免了延長骨段的軸向偏移和再骨折。治療過程中無需佩戴笨重的外固定架，提升患者治療體驗，且并發癥發生率較低[17, 19, 26]；同時可使鄰近關節活動盡可能接近正常狀態，防止肌肉萎縮。這些改善均有助于最大程度降低患者心理負擔[34]。術前選擇合適類型的髓內延長釘，術中嚴格按照技術規范精準操作，術后采用正確的延長方法及康復鍛煉，可使患者獲得更好臨床療效。
目前國外 Precice2 已逐漸作為股骨延長術的首選植入物，而國內仍借助外固定架進行延長，髓內延長釘技術尚未開展。采用髓內延長釘進行肢體延長及畸形矯正將是未來研究熱點，在治療某些復雜、難治的長骨畸形或骨不連時，是一種可嘗試的新技術。同時，如何預防和治療相關并發癥是值得關注的問題。隨著髓內延長釘臨床經驗的增加，該技術將會有進一步的發展和改進。
作者貢獻：張進負責查閱文獻、整理數據和論文撰寫；張永紅、秦泗河對文章修改提出建設性意見；王鈔琦負責查閱文獻；張永紅負責審核文章。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。課題經費支持沒有影響文章觀點。
