Præcis fiksering af kompliceret lårbensbrud med tilpasset LCP, der refererer til en 3D-printet model i naturlig størrelse: En case report

oktober 24, 2021
| Ingen kommentarer

Introduktion

Fiksering af comminuted midistal femurfraktur er udfordrende i klinisk praksis, hovedsagelig på grund af den høje grad af comminution og misdannelse forårsaget af traktion af de tilknyttede muskler (1,2). Især er der en mangel på mekanisk støtte på den mediale side af frakturen, når den mediale cortex er pulveriseret. Denne tilstand er mere udsat for komplikationer såsom valgusdeformitet, fraktur nonunion og intern fiksationssvigt (3).

Selv om forskellige behandlinger såsom hud- og knogletraktion, ekstern fiksation, interlocking intramedullære søm og anatomiske plader er blevet forsøgt, er nogle komplikationer fortsat uløste (4). For eksempel kan langvarig hud- og knogletraktion forårsage ledstivhed, deformitet og komplikationer i forbindelse med sengebegrænsning (5). Ekstern fiksering er potentielt kompliceret af nåleinfektion og begrænset funktionalitet (6). Ved anvendelse af interlocking intramedullære søm kan der opstå knogleunion i forbindelse med vanskeligheder med den anatomiske reduktion af en komminuteret fraktur (7). I mellemtiden kræver åben reduktion og intern fiksering (ORIF) med en anatomisk plade en reduktion af frakturfragmentet ved fjernelse af periost over et stort område, hvilket kan føre til forsinket knogleheling (8).

En lateral låsende kompressionsplade (LCP) er for nylig blevet anbefalet til fiksering af comminuted femurfrakturer på grund af dens fremragende mekaniske egenskaber (9). Der kan opnås maksimal beskyttelse af knoglefrakturfragmenter og den omgivende blodforsyning ved hjælp af minimalt invasiv perkutan pladeosteosyntese (MIPPO-teknologi). Disse giver et godt biologisk miljø for frakturheling og reducerer derved knogletransplantationsraten og forekomsten af nonunion (10). Denne kirurgiske procedure er dog stadig begrænset af dårlig justeringskorrektion og utilstrækkelig reduktion af knoglefragmenter (11).

Her rapporterer vi om anvendelsen af tredimensional (3D) computertomografi (CT) scanning til at udskrive en 3D-model i naturlig størrelse af en patients kontralaterale femur ved hjælp af en spejlteknik. Den 3D-printede model fungerede som et præoperativt værktøj til præformning af den tilpassede LCP og simulering af implantation. Den forformede LCP var i overensstemmelse med den femorale anatomi, hvilket var gavnligt for reduktion af frakturfragmenter og ligamentkorrektion. MIPPO-teknikken blev derefter anvendt til behandling af den multisegmentformede lårbensfraktur, og patienten opnåede en god klinisk bedring. Kombinationen af disse tilgange bør overvejes til behandling af comminuted femurfrakturer.

Sagpræsentation

Undersøgelsen blev udført i overensstemmelse med principperne i Helsinki-erklæringen og blev godkendt af den etiske komité på det andet hospital på Jilin University (nr. 2019025). Patienten gav skriftligt, informeret samtykke til at deltage. Data blev holdt anonyme for at beskytte patientens privatliv.

En 35-årig mand blev indlagt på hospitalet med en høj faldskade. Fysisk undersøgelse afslørede tydelig ekstern rotation og deformitet (forkortelse) af venstre underekstremitet med ømhed og langsgående dunkende smerter samt knoglepibning og gnidning. Subkutan ekchymose var synlig på den laterale side af den store trochanter og balden. Patienten benægtede tidligere sygdom og kirurgi, og familiemedlemmer har ingen arvelige sygdomme. Røntgen (figur 1) og 3D CT-rekonstruktion (figur 2) viste, at patienten havde flere frakturer, herunder en venstre acetabulær dobbeltsøjlefraktur med quadrilateral kropsforskydning til den mediale side (AO-klassifikation: C1.3), kombineret med venstre iliacalvinge og højre skambenfraktur. Der var flere komminuerte frakturer i venstre lårben med betydelig forskydning, og der blev påvist flere uregelmæssige brudlinjer mellem den laterale femurkondylus og den interkondylære fossa uden tydelig forskydning. Der blev også observeret en avulsionsfraktur i venstre tibia på det bageste korsbånd (PCL).

Figur 1 Præoperative røntgenbilleder. (A) Bækken; (B,C) anterior view (B) og lateral view (C) af venstre femur.

Diagnosen og behandlingsflowdiagrammet for patienten, som vist i figur 3. 3D CT-scanningen bekræftede, at selv den længste tilgængelige LCP med 14 huller var utilstrækkelig til frakturfiksering (Figur 4A). En tilpasset 17-hullers LCP (længde =400,0 mm, med en 4,5 mm kortikal skrue og en 5,0 mm låseskrue) blev designet og fremstillet. Der blev 3D-printet en harpiks-model baseret på det kontralaterale femur ved hjælp af spejlprincippet (Figur 4B,C), og den blev brugt til at præforme LCP’en og simulere skrueimplantation. Simuleringen viste, at den selvdesignede plade kunne fastgøres perfekt på ydersiden af den 3D-printede femurmodel efter forformning, og at 4 til 5 låseskruer var tilstrækkelige til distal og proximal fiksering (Figur 4D,E). Der blev udført nødtraktion af venstre tibia tuberkel, og en stor distraktor blev fastgjort på tværs af knæleddet til midlertidig ekstern fiksering for at fastholde knoglefragmenternes positioner (Figur 5) og vinde tid til fremstilling af en skræddersyet knogleplade og for at reducere størrelsen af bruddet før operationen. To uger senere blev bækkenfrakturerne fikseret ved ORIF, og efter 1 uge blev lårbensfrakturen og skinnebensavulsionsfrakturen i PCL behandlet samtidig. Denne artikel fokuserer på behandling af multisegment comminuted femurfraktur ved hjælp af tilpasset LCP ved hjælp af MIPPO-teknikken.

Figur 3 Diagnose og behandlingsflowdiagram for patienten.

Figur 4 Bestemmelse af LCP-placering. (A) 12- og 14-hullers LCP’er blev placeret på den laterale side af femur; (B,C) der blev fremstillet en 3D-printet harpiks-model og en specialdesignet 17-hullers LCP; (D,E) præoperativ simulering af pladeforformning og skrueimplantation.

Figur 5 Midlertidig fiksering af en stor distraktor på tværs af knæleddet for at fastholde knoglefragmenternes positioner.

Med patienten i rygliggende stilling blev den venstre underekstremitet eksternt roteret 30° og forlænget 0,5 cm på baggrund af det præoperative røntgenbillede. Følgelig blev båren roteret og forkortet med den samme vinkel for at korrigere deformationen. Der blev derefter foretaget et langsgående snit på 3,5 cm i midten af den laterale femoralkondylus ved en distal tilgang. Der blev foretaget et proximalt snit ved den oprindelige tilgang til bækkenoperationen (efter at der var fjernet 5,0 cm sutur), og den laterale femurmuskel blev delvist skåret over ved indstikspunktet af den store trochanter for at blotlægge den proximale femur. Pladen blev indsat (Figur 6A) og midlertidigt fikseret med Kirschner-tråde (Figur 6B,C), og det frie knoglefragment i midten blev fikseret med 3 skruer (Figur 6D). Frakturlinjen og pladens placering blev bekræftet ved fluoroskopi (Figur 7A,B). Der blev fastgjort en låseskrue i hver ende (Figur 7C,D). Endelig blev der anbragt henholdsvis 4 og 3 låseskruer i den distale og proximale ende (Figur 7E,F). Efter intern fiksering blev der udført passive øvelser på patienten under anæstesi.

Figur 6 Kirurgisk procedure. (A) Distal incision og indsættelse af LCP; (B,C) begge ender af pladen blev midlertidigt fikseret med Kirschner-tråde gennem de distale og proximale incisioner; (D) det midterste frie knoglefragment blev fikseret med 3 skruer.

Figur 7 Intraoperativ fluoroskopi af frakturkraftlinjen og pladens position. (A,B) midlertidig pladefiksering med Kirschner-tråde; (C,D) fiksering af de to ender med 2 låseskruer; (E,F) fiksering af det frie knoglefragment med 3 skruer efter justering af justeringen, efterfulgt af endelig fiksering af pladeenderne.

Postoperativ 3D CT bekræftede, at den venstre femurlinje stort set var genoprettet, med den interne fiksering i en god position (Figur 8). På dag 3 efter operationen blev der påbegyndt positive og passive flexions- og ekstensionsøvelser af knæleddet. Efter 6 uger blev der opnået delvis vægtbærende gang, og efter 3 måneder blev der anbefalet total vægtbærende gang. En røntgenundersøgelse efter 5 måneder viste ingen forskydning i frakturenden, og frakturlinjen var udvisket af dannelsen af en stor mængde callus (Figur 9A). Røntgenundersøgelse efter 1 år viste en god tilpasning af underbenet og fuldstændig plasticitet af knoglestrukturen (Figur 9B). Pladen blev fjernet 3 år efter operationen (Figur 9C,D), og på dette tidspunkt viste patienten en god funktion af lemmerne (Figur 10).

Figur 8 3D CT-rekonstruktion. (A) Bækken; (B,C,D) anterior view (B) og lateral view (C,D) af venstre femur 1 dag efter operationen.

Figur 9 Røntgenundersøgelser ved opfølgning. 5 måneder (A), 1 år (B) og 3 år (C) efter operationen og efter fjernelse af pladen (D).

Diskussion

Det kan føre til en komminutteret fraktur, hvis femurskaftet udsættes for en skade med høj stødstyrke (12). En vellykket operation afhænger af en effektiv reduktion og intern fiksering af frakturen med maksimal bevarelse af blodforsyningen på frakturstedet (13). LCP’s låsemekanisme har en god vinkelstabilitet, og skruerne og pladen er kombineret til en intern fiksationsbeslag. Pladen kan indsættes i incisionen med MIPPO-teknikken og fastgøres til den periostale kanal, med 4 til 6 skruer installeret ved frakturens ender. Knogleoverfladen behøver ikke at være i tæt kontakt med pladen; frakturenden eksponeres ikke, og blodforsyningen bevares så vidt muligt, hvilket beskytter det lokale væv og skaber et miljø, der fremmer knogleheling (14). Det blev imidlertid rapporteret, at en lateral LCP er forbundet med en relativt høj rate (op til 30 %) af komplikationer, herunder nonunion, forsinket union og implantatsvigt, hovedsagelig på grund af dårligt nulstillede frakturfragmenter, ukorrigeret justering af underbenet og periostal stripping under operationen (15).

Grunden til, at den distale ende af den store distraktor krydser knæleddet, er, at en femurkondylusfraktur har begrænset fiksationsstyrke, hvilket påvirker implantation af knoglepladen og øger risikoen for infektion af den distale incision. Begrundelsen for at anvende en stor distraktor var at genoprette og opretholde den femorale kraftlinje og længde; i processen med reduktion og fiksering af bækken- og acetabulafrakturer tillod dette trækkraft og rotation uden sekundær skade.

En plade med utilstrækkelig støttelængde formodes at være hovedårsagen til fraktur nonunion og intern fikseringsfraktur (16). Det er imidlertid også blevet foreslået, at den laterale LCP har ustabil excentrisk fiksering på grund af utilstrækkelig støtte på den mediale side, når den udsættes for longitudinal belastning. Dette medfører en betydelig belastning ved frakturenden, hvilket påvirker callusdannelsen og forsinker eller forhindrer heling. Samtidig koncentreres spændingen i den laterale plade over en længere periode, hvilket kan fremkalde et svigt i den interne fiksation (17). 3D-printede modeller i naturlig størrelse, der afspejler den faktiske størrelse og struktur af frakturer, er i de seneste år blevet anvendt i vid udstrækning inden for traumekirurgi som reference til udformning af operationsskemaer og til præoperativ simulering (18). Brugen af 3D-printet model i denne undersøgelse reducerede naturligvis operationens vanskelighed og forbedrede den kirurgiske nøjagtighed, hvilket yderligere kan forhindre intern fikseringssvigt til en vis grad (19).

Den tilpassede LCP havde flere fordele. (I) Retraktoren genoprettede effektivt den femorale justeringslinje og lemmernes længde og hjalp med at justere knoglefragmenternes position under operationen. (II) Knoglepladen var godt designet og forbukket i overensstemmelse med den 3D-printede harpiks-model. (III) Den effektive fiksering af flere knoglesegmenter blev afsluttet på én gang under minimalt invasive forhold, hvilket gjorde det muligt at udføre funktionelle øvelser kort efter operationen. Dette tilfælde havde dog også følgende begrænsninger. (I) Den femorale justeringslinje blev ikke justeret fuldt ud, og underbenet havde en let valgusdeformitet. (II) Knoglepladen burde have haft en forsinkelsesskrue nær frakturlinjen i den distale ende, som kunne korrigere valgusdeformiteten og øge fikseringsstyrken af femur. (III) Det store frie knoglefragment i den proximale ende blev ikke nulstillet; ved brug af perkutan bundtningstråd kan man opnå en overlegen nulstilling. (IV) En excentrisk fikseret langstrakt knogleplade oplever betydelig belastning og stress og øger derved sandsynligheden for træthedsbrud.

Slutsler

Der blev udviklet en ny strategi til behandling af multisegment comminuted femurfraktur med en tilpasset LCP, der involverede MIPPO-teknikken sammen med en 3D-printet model. Patienten viste god lemfunktion ved 3-års opfølgningen uden nogen komplikationer. Derfor er denne procedure værd at overveje som en mulighed for præcis fiksering af komminerede midt-distale femurfrakturer.

Akkreditering

Finansiering: Dette arbejde blev støttet af National Natural Science Foundation of China (bevilling nr. 81671804 og 81772456); Videnskabeligt udviklingsprogram i Jilin-provinsen (bevilling nr. 20190304123YY, 20180623050TC og 20180201041SF); Program of Jilin Provincial Health Department (bevilling nr. 2019SCZT001, 2019SCZT014 og 2019SRCJ001); Cultivation Program from the Second Hospital of Jilin University for National Natural Science Foundation (tilskud nr. KYPY2018-01); og Youth Talents Promotion Project of Jilin Province (tilskud nr. 192004).

Footnote

Ethisk erklæring: Forfatterne er ansvarlige for alle aspekter af arbejdet ved at sikre, at spørgsmål vedrørende nøjagtigheden eller integriteten af enhver del af arbejdet bliver undersøgt og løst på passende vis. Der blev indhentet skriftligt informeret samtykke fra patienten til offentliggørelse af dette manuskript og eventuelle ledsagende billeder.

Open Access Statement: Dette er en Open Access-artikel, der distribueres i overensstemmelse med Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), som tillader ikke-kommerciel kopiering og distribution af artiklen med det strenge forbehold, at der ikke foretages nogen ændringer eller redigeringer, og at det originale værk citeres korrekt (herunder links til både den formelle publikation via den relevante DOI og licensen). Se: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

  1. Anaya R, Rodriguez M, Gil JM, et al. Evaluering af en strategi til at forkorte tiden til operation hos patienter i trombocythæmmende behandling med en proximal lårbensfraktur (AFFEcT-undersøgelse): Undersøgelsesprotokol for et multicenter randomiseret, kontrolleret klinisk forsøg. Medicine (Baltimore) 2019;98;98:e15514.
  2. Bai Y, Zhang X, Tian Y, et al. Incidens af infektion på operationsstedet efter åben reduktion og intern fiksering af en distal femurfraktur: En observationel case-control-undersøgelse. Medicine (Baltimore) 2019;98;98:e14547.
  3. Neumann MV, Südkamp NP, Strohm PC. Håndtering af lårbensaksfrakturer. Acta Chir Orthop Traumatol Traumatol Cech 2015;82;82:22-32.
  4. Callan JP. Nyt intramedullært søm fremmer heling af femurfrakturer. JAMA 1979;241:1089.
  5. Koerner MR, Young LE, Daniel A, et al. Reducerer trækkraft behovet for åben reduktion i femoralskaftfrakturer, der behandles inden for 24 timer? J Surg Orthop Adv 2018;27:303-6.
  6. Biswas SP, Kurer MH, Mackenney RP. Ekstern fiksering for femoralskaftfraktur efter Stanmore total knæalloplastik. J Bone Joint Surg Br 1992;74:313-4.
  7. Sahu RL, Sikdar J. Frakturunion ved lukket interlocking-negl ved femurfraktur. JNMA J Nepal Med Assoc 2010;49:228-31.
  8. Dodd AC, Salib CG, Lakomkin N, et al. Øget risiko for uønskede hændelser ved behandling af femur- og tibiaskaftfrakturer med plating: En analyse af NSQIP-data. J Clin Orthop Orthop Trauma 2016;7:80-5.
  9. Shah MD, Kapoor CS, Soni RJ, et al. Evaluering af resultatet af proximal femur locking compression plate (PFLCP) i ustabile proximale femurfrakturer. J Clin Orthop Orthop Trauma 2017;8:308-12.
  10. Kumar A, Gupta H, Yadav CS, et al. Rolle af låseplader ved behandling af vanskelige uenige frakturer: En klinisk undersøgelse. Chin J Traumatol 2013;16;16:22-6.
  11. Kiyono M, Noda T, Nagano H, et al. Kliniske resultater af behandling med låsekompressionsplader for distale femurfrakturer i en retrospektiv kohorte. J Orthop Surg Res 2019;14:384.
  12. El Beaino M, Morris RP, Lindsey RW, et al. Biomekanisk evaluering af dobbelte pladekonfigurationer til fiksering af femoralskaftfrakturer. Biomed Res Int 2019;2019;2019:5958631.
  13. Kanata S, Anastasiadis A. Åben reduktion og intern fiksation af en proximal femurskaftfraktur hos en patient med bilateral medfødt hoftesygdom. Case Rep Orthop 2018;2018;2018:2070564.
  14. Wu D, Mao F, Yuan B, et al. Minimalt invasiv perkutan pladeosteosyntese (MIPPO) kombineret med løgskindslignende autolog knogletransplantation: En ny teknik til behandling af tibial nonunion. Med Sci Monit 2019;25;25:5997-6006.
  15. Henderson CE, Kuhl LL, Fitzpatrick DC, et al. Låsningsplader til distale femurfrakturer: Er der et problem med frakturheling? J Orthop Trauma 2011;25 Suppl 1:S8-14.
  16. Jackson M, Learmonth ID. Behandling af nonunion efter intrakapsulær fraktur af det proximale femur. Clin Orthop Relat Res 2002.119-28.
  17. Glassner PJ, Tejwani NC. Svigt af proximal femoral låsekompressionsplade: A case series. J Orthop Trauma 2011;25:76-83.
  18. Li QJ, Yu T, Liu LH, et al. Kombineret 3D rapid prototyping og computernavigation letter den kirurgiske behandling af medfødt skoliose: En case report og beskrivelse af teknikken. Medicine (Baltimore) 2018;97:e11701.
  19. Zou Y, Han Q, Weng XS, et al. Præcisions- og pålidelighedsevaluering af 3-dimensionelle printede modeller af beskadiget knogle og proteser ved stereolitografiudseende. Medicin (Baltimore) 2018;97:e9797.

Articles