Einführung

Die Fixierung einer mitteldistalen Trümmerfraktur des Oberschenkels stellt in der klinischen Praxis eine Herausforderung dar, vor allem aufgrund des hohen Grads der Zerkleinerung und der durch die Zugkraft der anliegenden Muskeln verursachten Fehlbildung (1,2). Insbesondere mangelt es an mechanischer Unterstützung auf der medialen Seite der Fraktur, wenn die mediale Kortikalis pulverisiert ist. Dieser Zustand ist anfälliger für Komplikationen wie Valgusdeformität, Nonunion der Fraktur und Versagen der internen Fixierung (3).

Obwohl verschiedene Behandlungen wie Haut- und Knochentraktion, externe Fixierung, verriegelte intramedulläre Nägel und anatomische Platten versucht wurden, bleiben einige Komplikationen ungelöst (4). So kann eine langfristige Haut- und Knochentraktion zu Gelenkversteifungen, Deformierungen und Komplikationen im Zusammenhang mit der Bettlägerigkeit führen (5). Die externe Fixierung wird möglicherweise durch Nadelinfektionen und eingeschränkte Funktionalität erschwert (6). Bei der Anwendung eines intramedullären Verriegelungsnagels kann es aufgrund von Schwierigkeiten bei der anatomischen Reposition von Trümmerfrakturen zu einer Knochenunion kommen (7). Bei der offenen Reposition und internen Fixation (ORIF) mit einer anatomischen Platte muss das Frakturfragment durch großflächige Entfernung des Periosts reponiert werden, was zu einer verzögerten Knochenheilung führen kann (8).

Eine laterale verriegelnde Kompressionsplatte (LCP) wurde kürzlich aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften für die Fixation von Trümmerfrakturen des Oberschenkels empfohlen (9). Ein maximaler Schutz der Knochenbruchfragmente und der umgebenden Blutversorgung kann durch die minimalinvasive perkutane Plattenosteosynthese (MIPPO) erreicht werden. Diese bieten ein gutes biologisches Umfeld für die Frakturheilung und verringern dadurch die Knochentransplantationsrate und das Auftreten von Nonunion (10). Dieses chirurgische Verfahren ist jedoch nach wie vor durch eine unzureichende Ausrichtungskorrektur und eine unzureichende Reduktion der Knochenfragmente eingeschränkt (11).

Hier berichten wir über die Anwendung der dreidimensionalen (3D) Computertomographie (CT), um ein lebensgroßes 3D-Modell des kontralateralen Oberschenkelknochens eines Patienten mithilfe einer Spiegelungstechnik zu drucken. Das 3D-gedruckte Modell diente als präoperatives Hilfsmittel zur Vorformung des individuellen LCP und zur Simulation der Implantation. Das vorgeformte LCP entsprach der femoralen Anatomie, was für die Reposition der Frakturfragmente und die Korrektur der Bänder von Vorteil war. Mit der MIPPO-Technik wurde dann die multisegmentale Trümmerfraktur des Oberschenkels behandelt, wobei der Patient eine gute klinische Genesung erreichte. Die Kombination dieser Verfahren sollte bei der Behandlung von Trümmerfrakturen des Oberschenkels in Betracht gezogen werden.

Falldarstellung

Die Studie wurde in Übereinstimmung mit den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki durchgeführt und von der Ethikkommission des Zweiten Krankenhauses der Universität Jilin genehmigt (Nr. 2019025). Die Patientin gab eine schriftliche, informierte Einwilligung zur Teilnahme. Die Daten wurden anonymisiert, um die Privatsphäre des Patienten zu schützen.

Ein 35-jähriger Mann wurde mit einer hohen Sturzverletzung in das Krankenhaus eingeliefert. Die körperliche Untersuchung ergab eine offensichtliche Außenrotation und Deformität (Verkürzung) der linken unteren Extremität, mit Schmerzempfindlichkeit und pochendem Längsschmerz sowie Knochenquietschen und -reiben. Subkutane Ekchymosen waren auf der Seite des Trochanter major und des Gesäßes sichtbar. Der Patient leugnete frühere Krankheiten und Operationen, und in der Familie gab es keine Erbkrankheiten. Die Röntgenaufnahme (Abbildung 1) und die 3D-CT-Rekonstruktion (Abbildung 2) ergaben, dass der Patient mehrere Frakturen aufwies, darunter eine linke Acetabulum-Doppelsäulenfraktur mit vierseitiger Verschiebung des Körpers nach medial (AO-Klassifikation: C1.3), kombiniert mit einem linken Darmbeinflügel und einer rechten Schambeinfraktur. Der linke Oberschenkel wies mehrere Trümmerfrakturen mit deutlicher Verschiebung auf, und zwischen dem lateralen Femurkondylus und der Fossa intercondylaris wurden mehrere unregelmäßige Bruchlinien ohne offensichtliche Verschiebung festgestellt. Eine Abrissfraktur des hinteren Kreuzbandes (PCL) am linken Schienbein wurde ebenfalls festgestellt.

Abbildung 1 Präoperative Röntgenbilder. (A) Becken; (B, C) anteriore Ansicht (B) und laterale Ansicht (C) des linken Oberschenkels.

Die Diagnose und das Behandlungsschema des Patienten, wie in Abbildung 3 dargestellt. Der 3D-CT-Scan bestätigte, dass selbst das längste verfügbare 14-Loch-LCP für die Fixierung der Fraktur unzureichend war (Abbildung 4A). Eine maßgeschneiderte 17-Loch-LCP (Länge = 400,0 mm, mit einer 4,5-mm-Kortikalisschraube und einer 5,0-mm-Verriegelungsschraube) wurde entworfen und angefertigt. Ein Kunststoffmodell wurde auf der Grundlage des kontralateralen Femurs nach dem Spiegelprinzip 3D-gedruckt (Abbildung 4B,C) und diente zur Vorformung der LCP und zur Simulation der Schraubenimplantation. Die Simulation zeigte, dass die selbst entworfene Platte nach der Vorformung perfekt an der Außenseite des 3D-gedruckten Femurmodells befestigt werden konnte und dass 4 bis 5 Verriegelungsschrauben für die distale und proximale Fixierung ausreichend waren (Abbildung 4D,E). Das linke Tuberculum tibiae wurde notfallmäßig gezogen, und ein großer Distraktor wurde zur vorübergehenden externen Fixierung über dem Kniegelenk befestigt, um die Position der Knochenfragmente zu erhalten (Abbildung 5) und Zeit für die Herstellung einer maßgeschneiderten Knochenplatte zu gewinnen und die Größe der Fraktur vor der Operation zu reduzieren. Zwei Wochen später wurden die Beckenfrakturen durch ORIF fixiert, und nach einer Woche wurden die Oberschenkelfraktur und die Tibia-Abrissfraktur des PCL gleichzeitig behandelt. Dieser Artikel befasst sich mit der Behandlung einer multisegmentalen Trümmerfraktur des Oberschenkels durch maßgeschneiderte LCP unter Verwendung der MIPPO-Technik.

Abbildung 3 Diagnose und Behandlungsablaufplan des Patienten.

Abbildung 4 Bestimmung der LCP-Platzierung. (A) 12- und 14-Loch-LCPs wurden auf der lateralen Seite des Femurs platziert; (B,C) ein 3D-gedrucktes Kunststoffmodell und eine speziell entworfene 17-Loch-LCP wurden hergestellt; (D,E) präoperative Simulation der Plattenvorformung und Schraubenimplantation.

Abbildung 5 Vorübergehende Fixierung eines großen Distraktors über dem Kniegelenk, um die Position der Knochenfragmente zu erhalten.

Bei dem Patienten in Rückenlage wurde die linke untere Extremität um 30° nach außen gedreht und auf der Grundlage der präoperativen Röntgenaufnahme um 0,5 cm verlängert. Dementsprechend wurde die Krankentrage gedreht und um denselben Winkel verkürzt, um die Deformität zu korrigieren. Anschließend wurde ein 3,5 cm langer Längsschnitt in der Mitte des lateralen Femurkondylus über einen distalen Zugang gesetzt. Eine proximale Inzision wurde über den ursprünglichen Zugang für die Beckenoperation vorgenommen (nach Entfernung von 5,0 cm Naht), und der laterale Femurmuskel wurde an der Ansatzstelle des Trochanter major teilweise durchtrennt, um den proximalen Femur freizulegen. Die Platte wurde eingesetzt (Abbildung 6A) und vorübergehend mit Kirschnerdrähten fixiert (Abbildung 6B,C), und das freie Knochenfragment in der Mitte wurde mit 3 Schrauben fixiert (Abbildung 6D). Die Frakturlinie und die Position der Platte wurden durch Fluoroskopie bestätigt (Abbildung 7A und B). An jedem Ende wurde eine Verriegelungsschraube angebracht (Abbildung 7C und D). Schließlich wurden 4 bzw. 3 Verriegelungsschrauben am distalen bzw. proximalen Ende eingebracht (Abbildung 7E und F). Nach der internen Fixierung wurden mit dem Patienten unter Anästhesie passive Übungen durchgeführt.

Abbildung 6 Chirurgisches Vorgehen. (A) Distale Inzision und Einsetzen der LCP; (B,C) beide Enden der Platte wurden vorübergehend mit Kirschnerdrähten durch die distalen und proximalen Inzisionen fixiert; (D) das mittlere freie Knochenfragment wurde mit 3 Schrauben fixiert.

Abbildung 7 Intraoperative Durchleuchtung der Frakturkraftlinie und Plattenposition. (A,B) Temporäre Plattenfixierung mit Kirschnerdrähten; (C,D) Fixierung der beiden Enden mit 2 Verriegelungsschrauben; (E,F) Fixierung des freien Knochenfragments mit 3 Schrauben nach Anpassung der Ausrichtung, gefolgt von der endgültigen Fixierung der Plattenenden.

Die postoperative 3D-CT bestätigte, dass die linke Femurlinie im Wesentlichen wiederhergestellt war, wobei die interne Fixierung eine gute Position hatte (Abbildung 8). Am 3. Tag nach der Operation wurde mit positiven und passiven Flexions- und Extensionsübungen des Kniegelenks begonnen. Nach 6 Wochen wurde eine teilweise Gewichtsbelastung erreicht, und nach 3 Monaten wurde eine vollständige Gewichtsbelastung empfohlen. Eine Röntgenuntersuchung nach 5 Monaten zeigte keine Verschiebung am Frakturende, und die Frakturlinie war durch die Bildung einer großen Menge an Kallus verwischt (Abbildung 9A). Die Röntgenuntersuchung nach 1 Jahr zeigte eine gute Ausrichtung der unteren Gliedmaßen und eine vollständige Plastizität der Knochenstruktur (Abbildung 9B). Die Platte wurde 3 Jahre nach der Operation entfernt (Abbildung 9C, D), und zu diesem Zeitpunkt zeigte der Patient eine gute Funktion der Gliedmaßen (Abbildung 10).

Abbildung 8 3D CT-Rekonstruktion. (A) Becken; (B, C, D) anteriore Ansicht (B) und laterale Ansicht (C, D) des linken Oberschenkels 1 Tag nach der Operation.

Abbildung 9 Röntgenuntersuchungen bei der Nachuntersuchung. 5 Monate (A), 1 Jahr (B) und 3 Jahre (C) nach der Operation und nach Entfernung der Platte (D).

Diskussion

Wenn der Femurschaft starken Stößen ausgesetzt ist, kann dies zu einer Trümmerfraktur führen (12). Eine erfolgreiche Operation hängt von einer effektiven Reposition und internen Fixierung der Fraktur bei maximaler Erhaltung der Blutversorgung an der Frakturstelle ab (13). Der Verriegelungsmechanismus des LCP weist eine gute Winkelstabilität auf, und die Schrauben und die Platte werden zu einem internen Fixationsbügel kombiniert. Die Platte kann mit der MIPPO-Technik in die Inzision eingebracht und am periostalen Kanal befestigt werden, wobei 4 bis 6 Schrauben an den Frakturenden installiert werden. Die Knochenoberfläche muss nicht in engem Kontakt mit der Platte stehen; das Frakturende wird nicht freigelegt, und die Blutversorgung bleibt so weit wie möglich erhalten, wodurch das lokale Gewebe geschützt und ein Umfeld geschaffen wird, das die Knochenheilung fördert (14). Es wurde jedoch berichtet, dass eine laterale LCP mit einer relativ hohen Rate (bis zu 30 %) an Komplikationen verbunden ist, darunter Nonunion, verzögerte Union und Implantatversagen, hauptsächlich aufgrund schlecht zurückgesetzter Frakturfragmente, unkorrigierter Ausrichtung der unteren Gliedmaßen und Perioststripping während der Operation (15).

Der Grund dafür, dass das distale Ende des großen Distraktors das Kniegelenk kreuzt, liegt darin, dass eine Femurkondylenfraktur eine begrenzte Fixationsfestigkeit aufweist, was die Implantation der Knochenplatte beeinträchtigt und das Risiko einer Infektion des distalen Schnittes erhöht. Der Grund für die Verwendung eines großen Distraktors war die Wiederherstellung und Aufrechterhaltung der femoralen Kraftlinie und Länge; bei der Reposition und Fixierung von Becken- und Acetabulumfrakturen ermöglichte dies Zug und Rotation ohne Sekundärschäden.

Eine Platte mit unzureichender Stützlänge wird als Hauptursache für Fraktur-Nonunion und interne Fixationsfrakturen angesehen (16). Es wurde jedoch auch vermutet, dass die laterale LCP aufgrund einer unzureichenden Abstützung auf der medialen Seite eine instabile exzentrische Fixierung aufweist, wenn sie einer Längsbelastung ausgesetzt ist. Dies verursacht eine erhebliche Belastung am Frakturende, die die Kallusbildung beeinträchtigt und die Heilung verzögert oder verhindert. Gleichzeitig konzentriert sich die Belastung über einen längeren Zeitraum in der lateralen Platte, was zu einem Versagen der internen Fixierung führen kann (17). Lebensgroße 3D-gedruckte Modelle, die die tatsächliche Größe und Struktur von Frakturen widerspiegeln, wurden in den letzten Jahren in der Unfallchirurgie häufig als Referenz für die Entwicklung von Operationsschemata und für die präoperative Simulation verwendet (18). Die Verwendung eines 3D-Druckmodells in dieser Studie reduzierte offensichtlich die Operationsschwierigkeiten und verbesserte die chirurgische Genauigkeit, was das Scheitern der internen Fixierung bis zu einem gewissen Grad verhindern kann (19).

Das maßgeschneiderte LCP hatte mehrere Vorteile. (I) Der Retraktor stellte die femorale Ausrichtungslinie und die Gliedmaßenlänge effektiv wieder her und half, die Position der Knochenfragmente während der Operation anzupassen. (II) Die Knochenplatte wurde entsprechend dem 3D-gedruckten Harzmodell gut entworfen und vorgebogen. (III) Die effektive Fixierung mehrerer Knochensegmente wurde unter minimalinvasiven Bedingungen auf einmal durchgeführt, so dass bereits kurz nach der Operation funktionelle Übungen durchgeführt werden konnten. Dieser Fall wies jedoch auch die folgenden Einschränkungen auf. (I) Die femorale Ausrichtungslinie war nicht vollständig eingestellt, und die untere Extremität wies eine leichte Valgusdeformität auf. (II) Die Knochenplatte hätte am distalen Ende in der Nähe der Frakturlinie mit einer Zugschraube versehen werden sollen, um die Valgusdeformität zu korrigieren und die Fixationsfestigkeit des Femurs zu erhöhen. (III) Das große freie Knochenfragment am proximalen Ende wurde nicht zurückgesetzt; durch die Verwendung von perkutanem Bündeldraht kann eine bessere Rückstellung erreicht werden. (IV) Eine exzentrisch fixierte, längliche Knochenplatte unterliegt erheblichen Belastungen und Stress, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Ermüdungsbrüchen steigt.

Schlussfolgerungen

Eine neuartige Strategie wurde für die Behandlung einer multisegmentalen Trümmerfraktur des Oberschenkels mit einer maßgeschneiderten LCP entwickelt, die die MIPPO-Technik zusammen mit einem 3D-gedruckten Modell umfasste. Der Patient zeigte bei der 3-Jahres-Nachuntersuchung eine gute Gliedmaßenfunktion ohne Komplikationen. Daher ist dieses Verfahren eine überlegenswerte Option für die präzise Fixierung von Trümmerfrakturen des mittleren distalen Femurs.

Danksagungen

Finanzierung: Diese Arbeit wurde unterstützt von der National Natural Science Foundation of China (Zuschuss Nr. 81671804 und 81772456); Scientific Development Program of Jilin Province (Zuschuss Nr. 20190304123YY, 20180623050TC und 20180201041SF); Program of Jilin Provincial Health Department (Zuschuss Nr. 2019SCZT001, 2019SCZT014 und 2019SRCJ001); Kultivierungsprogramm des Zweiten Krankenhauses der Universität Jilin für die National Natural Science Foundation (Zuschuss Nr. KYPY2018-01); und Jugendtalentförderungsprojekt der Provinz Jilin (Zuschuss Nr. 192004).

Fußnote

Ethische Erklärung: Die Autoren sind für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich und stellen sicher, dass Fragen bezüglich der Genauigkeit oder Integrität jedes Teils der Arbeit angemessen untersucht und gelöst werden. Die schriftliche Einwilligung des Patienten zur Veröffentlichung dieses Manuskripts und der dazugehörigen Bilder wurde eingeholt.

Open-Access-Erklärung: Dies ist ein Open-Access-Artikel, der in Übereinstimmung mit der Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0) verbreitet wird, die die nicht-kommerzielle Vervielfältigung und Verbreitung des Artikels unter der strikten Bedingung erlaubt, dass keine Änderungen oder Bearbeitungen vorgenommen werden und das Originalwerk ordnungsgemäß zitiert wird (einschließlich Links sowohl zur formalen Veröffentlichung über den entsprechenden DOI als auch zur Lizenz). Siehe: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

1. Anaya R, Rodriguez M, Gil JM, et al. Bewertung einer Strategie zur Verkürzung der Zeit bis zur Operation bei Patienten unter Thrombozytenaggregationshemmern mit einer proximalen Femurfraktur (AFFEcT-Studie): Studienprotokoll für eine multizentrische randomisierte kontrollierte klinische Studie. Medizin (Baltimore) 2019;98:e15514.
2. Bai Y, Zhang X, Tian Y, et al. Inzidenz von Infektionen an der Operationsstelle nach offener Reposition und interner Fixierung einer distalen Femurfraktur: An observational case-control study. Medicine (Baltimore) 2019;98:e14547.
3. Neumann MV, Südkamp NP, Strohm PC. Management von Femurschaftfrakturen. Acta Chir Orthop Traumatol Cech 2015;82:22-32.
4. Callan JP. New intramedullary nail aids femur fracture healing. JAMA 1979;241:1089.
5. Koerner MR, Young LE, Daniel A, et al. Does traction decrease the need for open reduction in femoral shaft fractures treated within 24 hours? J Surg Orthop Adv 2018;27:303-6.
6. Biswas SP, Kurer MH, Mackenney RP. Externe Fixierung bei Femurschaftfrakturen nach Stanmore-Knietotalendoprothese. J Bone Joint Surg Br 1992;74:313-4.
7. Sahu RL, Sikdar J. Fracture union in closed interlocking nail in femoral fracture. JNMA J Nepal Med Assoc 2010;49:228-31.
8. Dodd AC, Salib CG, Lakomkin N, et al. Erhöhtes Risiko von unerwünschten Ereignissen bei der Behandlung von Femur- und Tibiaschaftfrakturen mit Verplattung: An analysis of NSQIP data. J Clin Orthop Trauma 2016;7:80-5.
9. Shah MD, Kapoor CS, Soni RJ, et al. Evaluation of outcome of proximal femur locking compression plate (PFLCP) in unstable proximal femur fractures. J Clin Orthop Trauma 2017;8:308-12.
10. Kumar A, Gupta H, Yadav CS, et al. Role of locking plates in treatment of difficult ununited fractures: A clinical study. Chin J Traumatol 2013;16:22-6.
11. Kiyono M, Noda T, Nagano H, et al. Clinical outcomes of treatment with locking compression plates for distal femoral fractures in a retrospective cohort. J Orthop Surg Res 2019;14:384.
12. El Beaino M, Morris RP, Lindsey RW, et al. Biomechanische Bewertung von dualen Plattenkonfigurationen für die Fixierung von Femurschaftfrakturen. Biomed Res Int 2019;2019:5958631.
13. Kanata S, Anastasiadis A. Open reduction and internal fixation of a proximal femoral shaft fracture in a patient with bilateral congenital hip disease. Case Rep Orthop 2018;2018:2070564.
14. Wu D, Mao F, Yuan B, et al. Minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis (MIPPO) combined with onionkin-like autologous bone grafting: Eine neue Technik zur Behandlung von Tibia-Nonunion. Med Sci Monit 2019;25:5997-6006.
15. Henderson CE, Kuhl LL, Fitzpatrick DC, et al. Verriegelungsplatten für distale Femurfrakturen: Gibt es ein Problem mit der Frakturheilung? J Orthop Trauma 2011;25 Suppl 1:S8-14.
16. Jackson M, Learmonth ID. Die Behandlung von Nonunion nach intrakapsulärer Fraktur des proximalen Oberschenkels. Clin Orthop Relat Res 2002.119-28.
17. Glassner PJ, Tejwani NC. Versagen einer proximalen femoralen Verriegelungs-Kompressionsplatte: A case series. J Orthop Trauma 2011;25:76-83.
18. Li QJ, Yu T, Liu LH, et al. Combined 3D rapid prototyping and computer navigation facilitate surgical treatment of congenital scoliosis: Ein Fallbericht und Beschreibung der Technik. Medicine (Baltimore) 2018;97:e11701.
19. Zou Y, Han Q, Weng XS, et al. Die Präzision und Zuverlässigkeit Bewertung von 3-dimensional gedruckten beschädigten Knochen und Prothesenmodellen durch Stereolithographie Aussehen. Medizin (Baltimore) 2018;97:e9797.