引用本文： 张进, 张永红, 王钞琦, 秦泗河. 髓内延长钉技术的研究进展. 中国修复重建外科杂志, 2021, 35(5): 642-647. doi: 10.7507/1002-1892.202012084 复制
2019 年 9 月 21 日—23 日，秦泗河教授与张永红教授应德国慕尼黑大学医学院矫形外科 Peter Thaller 教授的邀请，参加了在慕尼黑举办的“International 3D Surgury Course”会议。会议中心议题为“骨缺损、骨骼畸形和肢体不等长”，其中一个子议题为“髓内延长的应用”。Peter Thaller 教授团队的演讲题目包括“如何避免股骨髓内延长钉延长后的肢体力线异常、术前规划以及手术技巧”，“胫骨髓内延长钉微创矫正胫骨畸形”，“Precise 髓内延长钉与外固定架延长术的疗效对比”；韩国李东红教授演讲题目为“髓内延长钉的并发症与预防”。国内目前还未引进髓内延长钉。髓内延长钉是一组由实心内芯钉（子钉）与空心套筒（母钉）组成的髓内钉系统，不仅能用于肢体延长和部分肢体畸形矫正，新研发的骨搬移髓内延长钉还可用于骨搬移。该技术可减少外固定相关的下肢延长并发症，例如针道感染、肌肉挛缩、关节僵硬、畸形、神经血管损伤和移除外固定后再骨折等[1-6]。自问世 30 年来，髓内延长钉技术不断被改进，得到越来越多骨科医生关注。我们结合在德国的所见所闻，查阅了髓内延长钉相关文献，现将其研究进展综述如下。
1 髓内延长钉的发展史
牵张成骨技术的发展归功于 Ilizarov 教授，他自 20 世纪 40 年代就开始使用这种方法，并不断改良[7-8]，研制了环形外固定架和单边固定系统等外固定器。牵张成骨技术基于张力-应力组织再生理论，主要用于肢体延长和骨段搬移。外固定架用于肢体延长期间，疼痛是患者最常见主诉[1]，特别是肌肉和神经牵拉过程中会造成关节僵硬[3]，应用不当会出现骨质疏松性应力骨折[1]。还有部分病例报道中患者出现了食欲不振甚至抑郁症状[9-10]；更重要的是，外固定架拆除后新生骨存在骨折风险[2]。
早在 1956 年，Bost 等[11]报道了使用外固定架结合髓内钉以避免轴向偏移，进而延长肢体长度。20 世纪 70 年代出现了新型髓内钉内固定装置延长肢体的报道[12-14]，不仅可以较早去除外固定，还降低了新生骨骨折可能[15]。但是，这些系统不是完全内固定，不仅不能解决外固定架引起的相关并发症，如针道感染[3, 15-16]，还会引起其他并发症，如髓内感染[17-18]和植入物阻挡失效[19]等。
由于牵张成骨概念已被广泛接受，开发一种完全植入式髓内钉装置是大势所趋。此类装置在整个延长过程及骨再生过程中须保持良好的机械轴和骨骼稳定性。多年来，研究者已开发出多个完全植入式延长装置，以减少上述并发症的发生。1984 年 Bliskunov[13]描述了第一个完全植入式延长装置，该装置使用棘轮结构，通过与骨盆连接来延长股骨。虽然结果显示除 1 例患者外，其余患者均取得了理想疗效，但也存在严重疼痛、器械故障等严重并发症。法国 Guichet 等[20]在 1987 年发明了经皮完全放置于股骨内的 Albizzia 髓内钉，通过简单旋转达到延长目的。Baumgart 等[21]于 1997 年开发了带皮下接收器的髓内电动延长装置，并成功运用于临床，这是第一款可严格控制牵张速度的髓内钉。2001 年，Cole 等与美国 Orthofix 公司合作研发了肢体髓内延长钉 ISKD（Intramedullary skeletal kinetic distractor），这是美国食品药品监督管理局（FDA）批准的第 1 个肢体髓内延长钉，其原理也是通过肢体旋转来机械驱动髓内钉延长[17]。但是，这些机械型髓内延长钉应用早期出现了很多并发症，主要是由于所使用的各种牵张机制存在问题，包括棘轮引起的牵张疼痛[15]、机械故障[17, 22]、不受控制的延长和延长失败[23]等。而且这些设备缺乏可靠的延长过程监测和控制机制，易导致骨不连、神经损伤等严重并发症。
法国 Arnaud Soubieran 发明了一款磁力驱动肢体髓内延长钉 Phenix，具有延长、短缩两个方向的功能，术后临床效果良好[24]。2011 年 7 月，一种新的髓内钉 Precice（Ellipse Technologies 公司，美国）上市，这是美国 FDA 批准的第 2 个完全植入式髓内延长钉，其体外远程控制器（external remote control，ERC）可产生一个外部磁场来驱动髓内钉内部的磁铁，进而使髓内钉实现延长或缩短[25]。Precice 为骨延长提供了稳定性，可以精确控制牵张和缩短，同时患者可进行持续功能锻炼以维持关节运动。美国 Nuvasive 公司于 2013 年 10 月推出的磁力驱动型第二代产品 Precice2，是目前最新的髓内延长钉。
2 髓内延长钉的类型
2.1 机械型
机械型髓内延长系统是参照机械原理进行延长，通过肢体旋转活动驱动内部棘轮向下延伸，包括目前已停产的 GEN［Gradual elongation nail，亦称 Albizzia 髓内钉（DePuy 公司，法国）］[19]以及 2001 年出现的 ISKD[17]。
2.1.1 Albizzia 髓内钉
该髓内钉由内杆、空心套筒、主动式动力弹簧等结构组成[19]。植入这种髓内延长钉时，棘轮是通过患者自己或他人握住大腿和膝盖，将股骨截骨端从中立位置向内旋转到 20°，再返回到中立位置。每个棘轮周期可延长 0.07 mm，每 15 个棘轮周期可延长约 1 mm。该装置的动物实验得到了预期结果，其成骨原理主要是通过膜内成骨方式刺激骨生长。该装置具有操作简单、使用安全、易于植入、避免外固定架高并发症发生风险等特点，使得肢体延长手术的操作及术后护理简单化。延长后膝关节可保持正常活动范围，但延长中的旋转活动会造成严重疼痛，可能需要在麻醉下进行或者停止治疗[19]；且植入后及延长过程中髓内钉无法缩短，当达到所需长度时，髓内钉不能继续延长。
2.1.2 ISKD
ISKD 是由钛合金（Ti6Al4V）制成的机械牵张性髓内植入物，以最大限度提高设备的强度和生物相容性。其近端和远端通过 2 个单向离合器与螺杆内部连接，单向离合器通过旋转 3°～9° 激活，约 160 个 3° 旋转可延长 1 mm。ISKD 的股骨钉直径分别为 12.5 mm 和 14.5 mm，胫骨钉直径分别为 10.7、12.5 和 13.5 mm，髓内钉最大牵张长度为 80 mm。患者手动或走路时小幅度旋转肢体过程中，髓内钉即可逐渐延长。患者可通过手持显示器测量牵张率，从而每天多次监测延长过程[26]。ISKD 优点是其所需旋转范围小于 Albizzia 髓内钉，操作相对简便，患者正常活动下即可完成延长；但牵张率取决于患者振荡肢体的频率和强度[27]，因此容易失控，是其主要缺点[23, 28-29]，牵张率过快或过慢可能导致骨不连或提前愈合。另外，患者在延长过称中负重有限，因此难以预防马蹄足畸形[30]。基于上述问题，该髓内延长钉现已退市。
2.2 电力马达驱动型
Fitbone（Wittenstein 公司，德国）是一种电动髓内延长钉，用于四肢延长和骨段搬移，通过齿轮和主轴系统进行延长，并能够精确控制牵张率，由 Baumgart 等[21]于 1997 年首次运用于临床，2017 年被美国 FDA 批准。其原型由直径 13 mm 的直钢钉组成，在近端装有直径为 10 mm 的电动马达。将接收器置入皮下组织，与髓内钉的电动马达以电线连接，体外发射器发出电信号至接收器，可产生 1 000～1 800 N 的牵引力量，最长延长长度约为 80 mm[21]。Fitbone 早期设备是由体外电池驱动，后改进为电信号驱动，类似于起搏器，可通过皮肤进行远程编程。患者在牵张期间活动不受限制，白天可正常行走，晚上进行牵张；能量供应装置可放在床边，发射器类似心电图电极一样贴在皮肤上，覆盖在可触及的接收天线上方，以进行控制或编程[31]。因此，该类髓内延长钉具有操作简便、牵张率精准可控、可早期负重等优点，能最大程度减轻患者疼痛并缩短骨愈合时间，具有良好耐受性[32]。但 Fitbone 由于其延长机制导致设备故障问题不可避免，包括电线断裂、皮下天线接收失败等，多达 25% 患者不能达预期延长长度[24, 33]。
2.3 磁力驱动型
2.3.1 Phenix
法国 Arnaud Soubieran 发明了一款磁力驱动型髓内延长钉 Phenix（Phenix Medical 公司，法国），具有延长、缩短两个方向的功能，术后临床效果良好。该髓内钉由从属磁体和螺纹杆组成，通过外部更大、更强的主磁体磁场对从属磁体施加足够的力来驱动髓内钉[34]。主磁体围绕髓内钉同心运动 180°，使磁铁旋转螺纹杆，从而可延长 1 mm。目前关于 Phenix 的应用报道较少，有研究报道了其存在磁铁操作问题，以及在肢体软组织过多情况下使用的局限性[24, 27]。
2.3.2 Precice
目前 Precice 已发布了两代系统，第一代（2011 年）和第二代（2013 年）均具有 CE 标志并通过美国 FDA 批准。
第一代 Precice 髓内钉是一种带磁铁的伸缩式内部加长装置，外壳为钛合金（Ti6Al4V）[35]。该髓内钉有两种直径，分别为 10.7 mm 和 12.5 mm，长度从 230～355 mm 有 6 种，延长长度为 65 mm。其 ERC 包含 2 个旋转磁铁，当患者将 ERC 放置在皮肤上髓内钉的磁铁上方时，较细的髓内钉组件在磁力驱动下从较粗髓内钉内进行伸缩，实现延长和缩短两个方向，旋转磁铁在截骨端进行持续加压-牵张，这种“手风琴”方式重启了骨愈合[31]，为骨不连提供了新的治疗选择。可通过更改 ERC 上的设置精确控制牵张率。使用第一代 Precice 进行股骨和胫骨延长术的精确度分别为 96% 和 86%[36]。但体质量指数>35 的患者可能会因 ERC 与髓内钉距离远导致无法延长[37]，限制了其在肥胖患者的使用。
Precice2 是在第一代 Precice 基础上对植入物进行改进，其直径增加了 8.5 mm，长度 195～365 mm，可实现 50 mm 或 80 mm 的延长目标。第一代 Precice 由两部分组成，且有 3 个焊接点；而 Precice2 是无缝连接，抗折弯强度明显增加[38]，相比第一代在大小和长度上有更多变化，可为更多人群提供治疗。但价格昂贵和随访时间较短仍是 Precice 广泛应用于肢体延长的障碍。
3 髓内延长钉的临床应用
3.1 适应证和禁忌证
髓内延长钉主要用于治疗先天或创伤后的肢体短缩，如生长板停滞、骨髓炎、创伤或肿瘤等。肢体畸形也是其适应证，但是需考虑急性畸形矫正对肢体神经血管的影响[15, 24, 36-37, 39]，故肢体髓内延长技术应用于矫形重建有一定局限性。近年，磁力驱动型髓内延长系统可进行骨搬移治疗感染及肿瘤切除后的大段骨缺损，通过“手风琴”技术治疗骨不连亦取得良好疗效[27]。
禁忌证：骨髓腔狭窄不能容纳髓内钉、多段弯曲、骨髓炎、皮肤感染；目标延长长度超过髓内钉可延长范围[40]；骺板未闭合。
3.2 并发症
疼痛是 Albizzia 髓内钉延长过程中最常见并发症，许多患者需在麻醉下旋转髓内钉进行延长[19]，一项研究显示有 12% 患者因拒绝麻醉导致股骨不完全延长[41]。不可控制的牵张率是 ISKD 的主要问题，可能会导致骨不愈合、软组织损失和严重疼痛等问题[17, 30, 42]；文献报道使用 ISKD 出现骨再生不良发生率为 8%～60%[24, 30, 43]。机械故障是 ISKD 的另一问题，Burghardt 等[44]研究了 242 例患者，ISKD 机械故障发生率为 6.2%。
Fitbone 的植入物相关并发症（由无功能的牵张机制引起的并发症）发生率相对较低，为 12.5%～15.4%[42, 45-46]，可能是由于电力马达驱动型髓内延长钉控制性可靠，从而产生了稳定的牵张率。Thaller 团队观察了 700 多例使用 Fitbone 的患者，少数患者出现电线断裂、皮下天线接收失败的问题，极少数患者出现骨溶解及骨水肿（结果尚未发表）。
Thaller 等[24]使用 Phenix 治疗 10 例患者，有 3 例出现提前骨愈合。Kirane 等[36]报道应用第一代 Precice 髓内钉延长了 25 例股骨或胫骨，植入物相关并发症为 4% 并造成植入失败；其他非植入物相关并发症为 24%，包括 1 例（4%）提前骨愈合、2 例（8%）马蹄足畸形、1 例（4%）爪形趾。各类型髓内延长钉的并发症发生率及详细情况见表 1。
表1
各类型髓内延长钉的并发症发生率及详细情况
Table1.
Incidence of complications and details of various types of intramedullary lengthening nail
3.3 临床疗效
2012 年 Mazeau 等[47]报道了 34 例应用 Albizzia 髓内钉延长股骨的患者资料，包括畸形 15 例、创伤后 13 例、感染后 3 例、身材矮小 2 例、放射治疗后 1 例，其中 2 例患者行双侧股骨延长术。术后 34 例均顺利完成延长，并实现了骨愈合。该组患者随访时间 2～11 年，平均 5.8 年；延长 25～70 mm，平均 46 mm；愈合指数平均为 30 d/cm（不包括需要植骨和合并感染的患者）。Kenawey 等[48]报道了 53 例 ISKD 应用疗效，其中股骨延长 45 例、胫骨延长 12 例，所有患者均达到了预期延长，平均随访时间 23 个月；其中 12 例出现骨再生不良，4 例提前骨愈合，其余患者愈合指数为（1.20±0.32）个月/cm。
Küçükkaya 等[49]使用 Fitbone 治疗 22 例股骨缩短和畸形患者，除 2 例分别因吸烟和年龄最小原因外，其余患者均实现骨愈合，愈合指数为 0.75～1.62 个月/cm，平均 1.07 个月/cm，而且所有患者治疗结束后完全恢复术前活动度范围。
Thaller 等[24]报道了应用 Phenix 行股骨延长（6 例）和胫骨延长（4 例）患者临床资料，术后 7 例顺利完成延长；3 例髓内钉较细者截骨端提前愈合，可能与磁力强度较小有关，其中 1 例再次截骨后完成延长，2 例分别延长 1.3 cm 及 2.2 cm 后停止延长。该组 10 例延长了 1.3～7.6 cm，平均 4.6 cm；延长时间 21～112 d，平均 55 d；平均骨愈合时间为完成延长后 50 d。Laubscher 等[50]对 20 例采用第一代 Precice 髓内钉和 13 例采用股骨重建系统（limb reconstruction system，LRS）外固定行股骨延长的患者进行对比研究，除 LRS 组 1 例患者外，其余患者均达到了目标延长长度。Precice 组平均愈合指数为 31.3 d/cm，明显小于 LRS 组的 47.1 d/cm（P<0.001），主要与 Precice 髓内钉的巩固期较 LRS 更短（平均 101 d vs. 204 d）有关。
4 小结与展望
近年越来越多文献报道了髓内延长钉技术的临床疗效，该技术可以更好地保存和恢复肢体功能，适应证也从肢体延长发展到矫形重建，技术的改进将进一步扩大其临床应用范围。由于髓内延长钉是根据解剖轴线进行延长，可安全实现骨愈合[19, 41]，避免了延长骨段的轴向偏移和再骨折。治疗过程中无需佩戴笨重的外固定架，提升患者治疗体验，且并发症发生率较低[17, 19, 26]；同时可使邻近关节活动尽可能接近正常状态，防止肌肉萎缩。这些改善均有助于最大程度降低患者心理负担[34]。术前选择合适类型的髓内延长钉，术中严格按照技术规范精准操作，术后采用正确的延长方法及康复锻炼，可使患者获得更好临床疗效。
目前国外 Precice2 已逐渐作为股骨延长术的首选植入物，而国内仍借助外固定架进行延长，髓内延长钉技术尚未开展。采用髓内延长钉进行肢体延长及畸形矫正将是未来研究热点，在治疗某些复杂、难治的长骨畸形或骨不连时，是一种可尝试的新技术。同时，如何预防和治疗相关并发症是值得关注的问题。随着髓内延长钉临床经验的增加，该技术将会有进一步的发展和改进。
作者贡献：张进负责查阅文献、整理数据和论文撰写；张永红、秦泗河对文章修改提出建设性意见；王钞琦负责查阅文献；张永红负责审核文章。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点。
2019 年 9 月 21 日—23 日，秦泗河教授与张永红教授应德国慕尼黑大学医学院矫形外科 Peter Thaller 教授的邀请，参加了在慕尼黑举办的“International 3D Surgury Course”会议。会议中心议题为“骨缺损、骨骼畸形和肢体不等长”，其中一个子议题为“髓内延长的应用”。Peter Thaller 教授团队的演讲题目包括“如何避免股骨髓内延长钉延长后的肢体力线异常、术前规划以及手术技巧”，“胫骨髓内延长钉微创矫正胫骨畸形”，“Precise 髓内延长钉与外固定架延长术的疗效对比”；韩国李东红教授演讲题目为“髓内延长钉的并发症与预防”。国内目前还未引进髓内延长钉。髓内延长钉是一组由实心内芯钉（子钉）与空心套筒（母钉）组成的髓内钉系统，不仅能用于肢体延长和部分肢体畸形矫正，新研发的骨搬移髓内延长钉还可用于骨搬移。该技术可减少外固定相关的下肢延长并发症，例如针道感染、肌肉挛缩、关节僵硬、畸形、神经血管损伤和移除外固定后再骨折等[1-6]。自问世 30 年来，髓内延长钉技术不断被改进，得到越来越多骨科医生关注。我们结合在德国的所见所闻，查阅了髓内延长钉相关文献，现将其研究进展综述如下。
1 髓内延长钉的发展史
牵张成骨技术的发展归功于 Ilizarov 教授，他自 20 世纪 40 年代就开始使用这种方法，并不断改良[7-8]，研制了环形外固定架和单边固定系统等外固定器。牵张成骨技术基于张力-应力组织再生理论，主要用于肢体延长和骨段搬移。外固定架用于肢体延长期间，疼痛是患者最常见主诉[1]，特别是肌肉和神经牵拉过程中会造成关节僵硬[3]，应用不当会出现骨质疏松性应力骨折[1]。还有部分病例报道中患者出现了食欲不振甚至抑郁症状[9-10]；更重要的是，外固定架拆除后新生骨存在骨折风险[2]。
早在 1956 年，Bost 等[11]报道了使用外固定架结合髓内钉以避免轴向偏移，进而延长肢体长度。20 世纪 70 年代出现了新型髓内钉内固定装置延长肢体的报道[12-14]，不仅可以较早去除外固定，还降低了新生骨骨折可能[15]。但是，这些系统不是完全内固定，不仅不能解决外固定架引起的相关并发症，如针道感染[3, 15-16]，还会引起其他并发症，如髓内感染[17-18]和植入物阻挡失效[19]等。
由于牵张成骨概念已被广泛接受，开发一种完全植入式髓内钉装置是大势所趋。此类装置在整个延长过程及骨再生过程中须保持良好的机械轴和骨骼稳定性。多年来，研究者已开发出多个完全植入式延长装置，以减少上述并发症的发生。1984 年 Bliskunov[13]描述了第一个完全植入式延长装置，该装置使用棘轮结构，通过与骨盆连接来延长股骨。虽然结果显示除 1 例患者外，其余患者均取得了理想疗效，但也存在严重疼痛、器械故障等严重并发症。法国 Guichet 等[20]在 1987 年发明了经皮完全放置于股骨内的 Albizzia 髓内钉，通过简单旋转达到延长目的。Baumgart 等[21]于 1997 年开发了带皮下接收器的髓内电动延长装置，并成功运用于临床，这是第一款可严格控制牵张速度的髓内钉。2001 年，Cole 等与美国 Orthofix 公司合作研发了肢体髓内延长钉 ISKD（Intramedullary skeletal kinetic distractor），这是美国食品药品监督管理局（FDA）批准的第 1 个肢体髓内延长钉，其原理也是通过肢体旋转来机械驱动髓内钉延长[17]。但是，这些机械型髓内延长钉应用早期出现了很多并发症，主要是由于所使用的各种牵张机制存在问题，包括棘轮引起的牵张疼痛[15]、机械故障[17, 22]、不受控制的延长和延长失败[23]等。而且这些设备缺乏可靠的延长过程监测和控制机制，易导致骨不连、神经损伤等严重并发症。
法国 Arnaud Soubieran 发明了一款磁力驱动肢体髓内延长钉 Phenix，具有延长、短缩两个方向的功能，术后临床效果良好[24]。2011 年 7 月，一种新的髓内钉 Precice（Ellipse Technologies 公司，美国）上市，这是美国 FDA 批准的第 2 个完全植入式髓内延长钉，其体外远程控制器（external remote control，ERC）可产生一个外部磁场来驱动髓内钉内部的磁铁，进而使髓内钉实现延长或缩短[25]。Precice 为骨延长提供了稳定性，可以精确控制牵张和缩短，同时患者可进行持续功能锻炼以维持关节运动。美国 Nuvasive 公司于 2013 年 10 月推出的磁力驱动型第二代产品 Precice2，是目前最新的髓内延长钉。
2 髓内延长钉的类型
2.1 机械型
机械型髓内延长系统是参照机械原理进行延长，通过肢体旋转活动驱动内部棘轮向下延伸，包括目前已停产的 GEN［Gradual elongation nail，亦称 Albizzia 髓内钉（DePuy 公司，法国）］[19]以及 2001 年出现的 ISKD[17]。
2.1.1 Albizzia 髓内钉
该髓内钉由内杆、空心套筒、主动式动力弹簧等结构组成[19]。植入这种髓内延长钉时，棘轮是通过患者自己或他人握住大腿和膝盖，将股骨截骨端从中立位置向内旋转到 20°，再返回到中立位置。每个棘轮周期可延长 0.07 mm，每 15 个棘轮周期可延长约 1 mm。该装置的动物实验得到了预期结果，其成骨原理主要是通过膜内成骨方式刺激骨生长。该装置具有操作简单、使用安全、易于植入、避免外固定架高并发症发生风险等特点，使得肢体延长手术的操作及术后护理简单化。延长后膝关节可保持正常活动范围，但延长中的旋转活动会造成严重疼痛，可能需要在麻醉下进行或者停止治疗[19]；且植入后及延长过程中髓内钉无法缩短，当达到所需长度时，髓内钉不能继续延长。
2.1.2 ISKD
ISKD 是由钛合金（Ti6Al4V）制成的机械牵张性髓内植入物，以最大限度提高设备的强度和生物相容性。其近端和远端通过 2 个单向离合器与螺杆内部连接，单向离合器通过旋转 3°～9° 激活，约 160 个 3° 旋转可延长 1 mm。ISKD 的股骨钉直径分别为 12.5 mm 和 14.5 mm，胫骨钉直径分别为 10.7、12.5 和 13.5 mm，髓内钉最大牵张长度为 80 mm。患者手动或走路时小幅度旋转肢体过程中，髓内钉即可逐渐延长。患者可通过手持显示器测量牵张率，从而每天多次监测延长过程[26]。ISKD 优点是其所需旋转范围小于 Albizzia 髓内钉，操作相对简便，患者正常活动下即可完成延长；但牵张率取决于患者振荡肢体的频率和强度[27]，因此容易失控，是其主要缺点[23, 28-29]，牵张率过快或过慢可能导致骨不连或提前愈合。另外，患者在延长过称中负重有限，因此难以预防马蹄足畸形[30]。基于上述问题，该髓内延长钉现已退市。
2.2 电力马达驱动型
Fitbone（Wittenstein 公司，德国）是一种电动髓内延长钉，用于四肢延长和骨段搬移，通过齿轮和主轴系统进行延长，并能够精确控制牵张率，由 Baumgart 等[21]于 1997 年首次运用于临床，2017 年被美国 FDA 批准。其原型由直径 13 mm 的直钢钉组成，在近端装有直径为 10 mm 的电动马达。将接收器置入皮下组织，与髓内钉的电动马达以电线连接，体外发射器发出电信号至接收器，可产生 1 000～1 800 N 的牵引力量，最长延长长度约为 80 mm[21]。Fitbone 早期设备是由体外电池驱动，后改进为电信号驱动，类似于起搏器，可通过皮肤进行远程编程。患者在牵张期间活动不受限制，白天可正常行走，晚上进行牵张；能量供应装置可放在床边，发射器类似心电图电极一样贴在皮肤上，覆盖在可触及的接收天线上方，以进行控制或编程[31]。因此，该类髓内延长钉具有操作简便、牵张率精准可控、可早期负重等优点，能最大程度减轻患者疼痛并缩短骨愈合时间，具有良好耐受性[32]。但 Fitbone 由于其延长机制导致设备故障问题不可避免，包括电线断裂、皮下天线接收失败等，多达 25% 患者不能达预期延长长度[24, 33]。
2.3 磁力驱动型
2.3.1 Phenix
法国 Arnaud Soubieran 发明了一款磁力驱动型髓内延长钉 Phenix（Phenix Medical 公司，法国），具有延长、缩短两个方向的功能，术后临床效果良好。该髓内钉由从属磁体和螺纹杆组成，通过外部更大、更强的主磁体磁场对从属磁体施加足够的力来驱动髓内钉[34]。主磁体围绕髓内钉同心运动 180°，使磁铁旋转螺纹杆，从而可延长 1 mm。目前关于 Phenix 的应用报道较少，有研究报道了其存在磁铁操作问题，以及在肢体软组织过多情况下使用的局限性[24, 27]。
2.3.2 Precice
目前 Precice 已发布了两代系统，第一代（2011 年）和第二代（2013 年）均具有 CE 标志并通过美国 FDA 批准。
第一代 Precice 髓内钉是一种带磁铁的伸缩式内部加长装置，外壳为钛合金（Ti6Al4V）[35]。该髓内钉有两种直径，分别为 10.7 mm 和 12.5 mm，长度从 230～355 mm 有 6 种，延长长度为 65 mm。其 ERC 包含 2 个旋转磁铁，当患者将 ERC 放置在皮肤上髓内钉的磁铁上方时，较细的髓内钉组件在磁力驱动下从较粗髓内钉内进行伸缩，实现延长和缩短两个方向，旋转磁铁在截骨端进行持续加压-牵张，这种“手风琴”方式重启了骨愈合[31]，为骨不连提供了新的治疗选择。可通过更改 ERC 上的设置精确控制牵张率。使用第一代 Precice 进行股骨和胫骨延长术的精确度分别为 96% 和 86%[36]。但体质量指数>35 的患者可能会因 ERC 与髓内钉距离远导致无法延长[37]，限制了其在肥胖患者的使用。
Precice2 是在第一代 Precice 基础上对植入物进行改进，其直径增加了 8.5 mm，长度 195～365 mm，可实现 50 mm 或 80 mm 的延长目标。第一代 Precice 由两部分组成，且有 3 个焊接点；而 Precice2 是无缝连接，抗折弯强度明显增加[38]，相比第一代在大小和长度上有更多变化，可为更多人群提供治疗。但价格昂贵和随访时间较短仍是 Precice 广泛应用于肢体延长的障碍。
3 髓内延长钉的临床应用
3.1 适应证和禁忌证
髓内延长钉主要用于治疗先天或创伤后的肢体短缩，如生长板停滞、骨髓炎、创伤或肿瘤等。肢体畸形也是其适应证，但是需考虑急性畸形矫正对肢体神经血管的影响[15, 24, 36-37, 39]，故肢体髓内延长技术应用于矫形重建有一定局限性。近年，磁力驱动型髓内延长系统可进行骨搬移治疗感染及肿瘤切除后的大段骨缺损，通过“手风琴”技术治疗骨不连亦取得良好疗效[27]。
禁忌证：骨髓腔狭窄不能容纳髓内钉、多段弯曲、骨髓炎、皮肤感染；目标延长长度超过髓内钉可延长范围[40]；骺板未闭合。
3.2 并发症
疼痛是 Albizzia 髓内钉延长过程中最常见并发症，许多患者需在麻醉下旋转髓内钉进行延长[19]，一项研究显示有 12% 患者因拒绝麻醉导致股骨不完全延长[41]。不可控制的牵张率是 ISKD 的主要问题，可能会导致骨不愈合、软组织损失和严重疼痛等问题[17, 30, 42]；文献报道使用 ISKD 出现骨再生不良发生率为 8%～60%[24, 30, 43]。机械故障是 ISKD 的另一问题，Burghardt 等[44]研究了 242 例患者，ISKD 机械故障发生率为 6.2%。
Fitbone 的植入物相关并发症（由无功能的牵张机制引起的并发症）发生率相对较低，为 12.5%～15.4%[42, 45-46]，可能是由于电力马达驱动型髓内延长钉控制性可靠，从而产生了稳定的牵张率。Thaller 团队观察了 700 多例使用 Fitbone 的患者，少数患者出现电线断裂、皮下天线接收失败的问题，极少数患者出现骨溶解及骨水肿（结果尚未发表）。
Thaller 等[24]使用 Phenix 治疗 10 例患者，有 3 例出现提前骨愈合。Kirane 等[36]报道应用第一代 Precice 髓内钉延长了 25 例股骨或胫骨，植入物相关并发症为 4% 并造成植入失败；其他非植入物相关并发症为 24%，包括 1 例（4%）提前骨愈合、2 例（8%）马蹄足畸形、1 例（4%）爪形趾。各类型髓内延长钉的并发症发生率及详细情况见表 1。
表1
各类型髓内延长钉的并发症发生率及详细情况
Table1.
Incidence of complications and details of various types of intramedullary lengthening nail
3.3 临床疗效
2012 年 Mazeau 等[47]报道了 34 例应用 Albizzia 髓内钉延长股骨的患者资料，包括畸形 15 例、创伤后 13 例、感染后 3 例、身材矮小 2 例、放射治疗后 1 例，其中 2 例患者行双侧股骨延长术。术后 34 例均顺利完成延长，并实现了骨愈合。该组患者随访时间 2～11 年，平均 5.8 年；延长 25～70 mm，平均 46 mm；愈合指数平均为 30 d/cm（不包括需要植骨和合并感染的患者）。Kenawey 等[48]报道了 53 例 ISKD 应用疗效，其中股骨延长 45 例、胫骨延长 12 例，所有患者均达到了预期延长，平均随访时间 23 个月；其中 12 例出现骨再生不良，4 例提前骨愈合，其余患者愈合指数为（1.20±0.32）个月/cm。
Küçükkaya 等[49]使用 Fitbone 治疗 22 例股骨缩短和畸形患者，除 2 例分别因吸烟和年龄最小原因外，其余患者均实现骨愈合，愈合指数为 0.75～1.62 个月/cm，平均 1.07 个月/cm，而且所有患者治疗结束后完全恢复术前活动度范围。
Thaller 等[24]报道了应用 Phenix 行股骨延长（6 例）和胫骨延长（4 例）患者临床资料，术后 7 例顺利完成延长；3 例髓内钉较细者截骨端提前愈合，可能与磁力强度较小有关，其中 1 例再次截骨后完成延长，2 例分别延长 1.3 cm 及 2.2 cm 后停止延长。该组 10 例延长了 1.3～7.6 cm，平均 4.6 cm；延长时间 21～112 d，平均 55 d；平均骨愈合时间为完成延长后 50 d。Laubscher 等[50]对 20 例采用第一代 Precice 髓内钉和 13 例采用股骨重建系统（limb reconstruction system，LRS）外固定行股骨延长的患者进行对比研究，除 LRS 组 1 例患者外，其余患者均达到了目标延长长度。Precice 组平均愈合指数为 31.3 d/cm，明显小于 LRS 组的 47.1 d/cm（P<0.001），主要与 Precice 髓内钉的巩固期较 LRS 更短（平均 101 d vs. 204 d）有关。
4 小结与展望
近年越来越多文献报道了髓内延长钉技术的临床疗效，该技术可以更好地保存和恢复肢体功能，适应证也从肢体延长发展到矫形重建，技术的改进将进一步扩大其临床应用范围。由于髓内延长钉是根据解剖轴线进行延长，可安全实现骨愈合[19, 41]，避免了延长骨段的轴向偏移和再骨折。治疗过程中无需佩戴笨重的外固定架，提升患者治疗体验，且并发症发生率较低[17, 19, 26]；同时可使邻近关节活动尽可能接近正常状态，防止肌肉萎缩。这些改善均有助于最大程度降低患者心理负担[34]。术前选择合适类型的髓内延长钉，术中严格按照技术规范精准操作，术后采用正确的延长方法及康复锻炼，可使患者获得更好临床疗效。
目前国外 Precice2 已逐渐作为股骨延长术的首选植入物，而国内仍借助外固定架进行延长，髓内延长钉技术尚未开展。采用髓内延长钉进行肢体延长及畸形矫正将是未来研究热点，在治疗某些复杂、难治的长骨畸形或骨不连时，是一种可尝试的新技术。同时，如何预防和治疗相关并发症是值得关注的问题。随着髓内延长钉临床经验的增加，该技术将会有进一步的发展和改进。
作者贡献：张进负责查阅文献、整理数据和论文撰写；张永红、秦泗河对文章修改提出建设性意见；王钞琦负责查阅文献；张永红负责审核文章。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。课题经费支持没有影响文章观点。
