Introduction

De fixatie van gecompliceerde mid-distale femurfractuur is een uitdaging in de klinische praktijk, voornamelijk vanwege de hoge mate van comminutie en misvorming veroorzaakt door tractie van de aanhechtende spieren (1,2). Met name is er een gebrek aan mechanische steun aan de mediale zijde van de fractuur wanneer de mediale cortex verpulverd is. Deze aandoening is vatbaarder voor complicaties zoals valgusdeformiteit, nonunion van de fractuur en falen van interne fixatie (3).

Hoewel verschillende behandelingen zoals huid- en bottractie, externe fixatie, interlocking intramedullaire nagels en anatomische platen zijn geprobeerd, blijven sommige complicaties onopgelost (4). Zo kan langdurige huid- en bottractie gewrichtsstijfheid, vervorming en complicaties in verband met bedopsluiting veroorzaken (5). Externe fixatie wordt mogelijk bemoeilijkt door naaldinfectie en beperkte functionaliteit (6). De toepassing van interlocking intramedullaire nagel kan botunie ondervinden in verband met moeilijkheden bij de anatomische reductie van de comminutiefractuur (7). Ondertussen vereist open reductie en interne fixatie (ORIF) met een anatomische plaat reductie van het fractuurfragment door periosteumverwijdering over een groot gebied, wat kan leiden tot vertraagde botgenezing (8).

Een laterale vergrendelende compressieplaat (LCP) is onlangs aanbevolen voor de fixatie van gecomminueerde femurfracturen vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen (9). Maximale bescherming van de botfractuurfragmenten en de omliggende bloedvoorziening kan worden bereikt door minimaal invasieve percutane plaatosteosynthese (MIPPO)-technologie. Deze bieden een goede biologische omgeving voor de genezing van de fractuur, waardoor het aantal bottransplantaten en het optreden van nonunion worden verminderd (10). Deze chirurgische procedure wordt echter nog steeds beperkt door slechte uitlijningscorrectie en onvoldoende reductie van het botfragment (11).

Hiernaast melden wij de toepassing van driedimensionale (3D) computertomografie (CT) scanning om een levensgroot 3D-model van het contralaterale femur van een patiënt te printen met behulp van een spiegeltechniek. Het 3D-geprinte model diende als preoperatief hulpmiddel om het aangepaste LCP voor te vormen en de implantatie te simuleren. Het voorgevormde LCP kwam overeen met de anatomie van het femur, wat gunstig was voor de reductie van het fractuurfragment en de ligamentcorrectie. De MIPPO-techniek werd vervolgens gebruikt voor de behandeling van de multisegment comminutaire femurfractuur, waarbij de patiënt een goed klinisch herstel bereikte. De combinatie van deze benaderingen moet worden overwogen voor de behandeling van comminuted femurfracturen.

Casuspresentatie

De studie werd uitgevoerd in overeenstemming met de principes zoals uiteengezet in de Verklaring van Helsinki, en werd goedgekeurd door de Ethische Commissie van het Tweede Ziekenhuis van de Jilin Universiteit (nr. 2019025). De patiënt gaf schriftelijke, geïnformeerde toestemming voor deelname. Gegevens werden anoniem gehouden om de privacy van de patiënt te beschermen.

Een 35-jarige man werd opgenomen in het ziekenhuis met hoog valletsel. Lichamelijk onderzoek toonde een duidelijke externe rotatie en misvorming (verkorting) van de linker onderste extremiteit, met tederheid en longitudinale kloppende pijn, evenals bot piepen en wrijven. Subcutane ecchymose was zichtbaar aan de laterale zijde van de trochanter major en de bil. Deze patiënt ontkende eerdere ziekte en operatie geschiedenis, en familieleden hebben geen erfelijke ziekten. X-ray (figuur 1) en 3D CT (figuur 2) reconstructie bleek dat de patiënt meerdere fracturen met inbegrip van een linker acetabulaire dubbele kolom fractuur met quadrilaterale lichaam verplaatsing naar de mediale zijde (AO classificatie: C1.3), gecombineerd met links iliacale vleugel en rechts pubic fracturen had. Er waren meerdere gecompartimenteerde fracturen in het linker femur met aanzienlijke verplaatsing, en verscheidene onregelmatige breuklijnen werden ontdekt tussen de laterale femorale condylus en de intercondylaire fossa zonder duidelijke verplaatsing. Een linker tibia avulsie fractuur van de achterste kruisband (PCL) werd ook waargenomen.

Figuur 1 Preoperatieve röntgenfoto’s. (A) Bekken; (B,C) vooraanzicht (B) en lateraal aanzicht (C) van het linker femur.

De diagnose en het behandelingsstroomschema van de patiënt, zoals weergegeven in figuur 3. De 3D-CT-scan bevestigde dat zelfs de langst beschikbare 14-gaats LCP onvoldoende was voor fractuurfixatie (figuur 4A). Er werd een op maat gemaakt 17-gaats LCP (lengte = 400,0 mm, met een corticale schroef van 4,5 mm en een borgschroef van 5,0 mm) ontworpen en vervaardigd. Een harsmodel werd 3D-geprint op basis van het contralaterale femur met behulp van het spiegelprincipe (afbeelding 4B,C), en werd gebruikt om de LCP voor te vormen en de schroefimplantatie te simuleren. Uit de simulatie bleek dat de zelfontworpen plaat zich perfect kon hechten aan de buitenzijde van het 3D-geprinte femurmodel na het voorvormen en dat 4 tot 5 borgschroeven voldoende waren voor distale en proximale fixatie (afbeelding 4D,E). Noodtractie van de linker tibia tuberkel werd uitgevoerd en een grote distractor werd bevestigd over het kniegewricht voor tijdelijke externe fixatie om de posities van de botfragmenten te behouden (figuur 5) en tijd te winnen voor de fabricage van een aangepaste botplaat, en om de grootte van de breuk voorafgaand aan de operatie te verminderen. Twee weken later werden de bekkenfracturen gefixeerd met ORIF en na 1 week werden de femurfractuur en de tibia avulsiefractuur van de PCL gelijktijdig behandeld. Dit artikel richt zich op de behandeling van multisegment gecomminueerde femurfractuur door aangepaste LCP met behulp van de MIPPO-techniek.

Figuur 3 Diagnose en stroomdiagram van de behandeling van de patiënt.

Figuur 4 Bepaling van de LCP-plaatsing. (A) 12- en 14-gaats LCP’s werden aan de laterale zijde van het femur geplaatst; (B,C) een 3D-geprint harsmodel en op maat ontworpen 17-gaats LCP werden vervaardigd; (D,E) preoperatieve simulatie van plaatvoorvorming en schroefimplantatie.

Figuur 5 Tijdelijke fixatie van een grote distractor over het kniegewricht om de posities van botfragmenten te behouden.

Met de patiënt in rugligging, werd de linker onderste extremiteit extern geroteerd met 30° en verlengd met 0,5 cm op basis van de preoperatieve röntgenfoto. Dienovereenkomstig werd de brancard in dezelfde hoek gedraaid en ingekort om de misvorming te corrigeren. Vervolgens werd een longitudinale incisie van 3,5 cm gemaakt in het midden van de laterale femorale condylus via een distale benadering. Er werd een proximale incisie gemaakt volgens de oorspronkelijke benadering voor de bekkenoperatie (na verwijdering van 5,0 cm hechtdraad), en de laterale femurspier werd gedeeltelijk doorgesneden bij het aanhechtingspunt van de trochanter major om het proximale femur bloot te leggen. De plaat werd ingebracht (figuur 6A) en tijdelijk gefixeerd met Kirschner draden (figuur 6B,C), en het vrije botfragment in het midden werd gefixeerd met 3 schroeven (figuur 6D). De breuklijn en plaatpositie werden bevestigd door fluoroscopie (figuur 7A,B). Aan elk uiteinde werd een borgschroef bevestigd (figuur 7C,D). Ten slotte werden 4 en 3 borgschroeven geplaatst aan de distale en proximale uiteinden, respectievelijk (figuur 7E,F). Na de interne fixatie werden passieve oefeningen uitgevoerd op de patiënt onder anesthesie.

Figuur 6 Chirurgische procedure. (A) Distale incisie en inbrengen van de LCP; (B,C) beide uiteinden van de plaat werden tijdelijk gefixeerd met Kirschner draden via de distale en proximale incisies; (D) het middelste vrije botfragment werd gefixeerd met 3 schroeven.

Figuur 7 Intraoperatieve fluoroscopie van de fractuurkrachtlijn en plaatpositie. (A,B) Tijdelijke plaatfixatie met Kirschner draden; (C,D) fixatie van de twee uiteinden met 2 borgschroeven; (E,F) fixatie van het vrije botfragment met 3 schroeven na aanpassing van de uitlijning, gevolgd door definitieve fixatie van de plaatuiteinden.

Postoperatieve 3D CT bevestigde dat de linker femurlijn in principe hersteld was, met de interne fixatie in een goede positie (figuur 8). Op dag 3 na de operatie werd begonnen met positieve en passieve flexie- en extensie-oefeningen van het kniegewricht. Na 6 weken werd gedeeltelijk gewichtdragend lopen bereikt en na 3 maanden werd volledig gewichtdragend lopen aanbevolen. Een röntgenonderzoek op 5 maanden toonde geen verplaatsing aan het breukuiteinde, en de breuklijn was vervaagd door de vorming van een grote hoeveelheid callus (figuur 9A). Röntgenonderzoek bij 1 jaar toonde een goede uitlijning van de onderste ledematen en volledige plasticiteit van de botstructuur (afbeelding 9B). De plaat werd 3 jaar na de operatie verwijderd (figuur 9C,D), waarbij de patiënt een goede functie van de ledematen vertoonde (figuur 10).

Figuur 8 3D CT-reconstructie. (A) Bekken; (B,C,D) anterior aanzicht (B) en lateraal aanzicht (C,D) van het linker femur 1 dag na de operatie.

Figuur 9 Röntgenonderzoeken bij follow-up. 5 maanden (A), 1 jaar (B), en 3 jaar (C) na de operatie, en na verwijdering van de plaat (D).

Discussie

Het blootstellen van de femurschacht aan letsel door hoge impact kan leiden tot een comminutiefractuur (12). Een succesvolle operatie is afhankelijk van een effectieve reductie en interne fixatie van de fractuur met maximaal behoud van de bloedvoorziening op de plaats van de fractuur (13). Het locking mechanisme van de LCP heeft een goede hoekstabiliteit, en de schroeven en plaat worden gecombineerd tot een interne fixatiebeugel. De plaat kan met de MIPPO-techniek in de incisie worden ingebracht en aan het periosteale kanaal worden bevestigd, waarbij 4 tot 6 schroeven aan de uiteinden van de breuk worden aangebracht. Het botoppervlak hoeft niet in nauw contact te staan met de plaat; het fractuureinde wordt niet blootgelegd en de bloedtoevoer wordt zoveel mogelijk behouden, waardoor het lokale weefsel wordt beschermd en een omgeving wordt gecreëerd die de botgenezing bevordert (14). Er werd echter gemeld dat een laterale LCP geassocieerd is met een relatief hoog percentage (tot 30%) complicaties, waaronder nonunion, vertraagde unie en falen van het implantaat, voornamelijk te wijten aan slecht geresette fractuurfragmenten, ongecorrigeerde uitlijning van het onderste lidmaat en periosteale stripping tijdens de operatie (15).

De reden voor het distale uiteinde van de grote distractor die het kniegewricht doorkruist, is dat een femorale condylusfractuur een beperkte fixatiesterkte heeft, wat de implantatie van de botplaat beïnvloedt en het risico van infectie van de distale incisie verhoogt. De rationale voor het gebruik van een grote distractor was om de femorale krachtlijn en lengte te herstellen en te behouden; in het proces van bekken- en acetabulafractuurreductie en fixatie maakte dit tractie en rotatie mogelijk zonder secundaire schade.

Een plaat met onvoldoende ondersteunende lengte wordt verondersteld de belangrijkste oorzaak te zijn van fractuur nonunion en interne fixatiefractuur (16). Er is echter ook gesuggereerd dat het laterale LCP een instabiele excentrische fixatie heeft als gevolg van onvoldoende steun aan de mediale zijde bij blootstelling aan longitudinale belasting. Dit veroorzaakt aanzienlijke spanning aan het uiteinde van de breuk, hetgeen de eeltvorming beïnvloedt en de genezing vertraagt of verhindert. Tegelijkertijd wordt de spanning gedurende een langere periode geconcentreerd in de laterale plaat, wat kan leiden tot falen van de interne fixatie (17). Levensgrote 3D-geprinte modellen die de werkelijke grootte en structuur van fracturen weergeven, zijn de laatste jaren op grote schaal gebruikt op het gebied van traumachirurgie als referentie voor het ontwerpen van chirurgische schema’s en voor preoperatieve simulatie (18). Het gebruik van 3D-geprint model in deze studie verminderde duidelijk de operatiemoeilijkheid en verbeterde de chirurgische nauwkeurigheid, wat het falen van de interne fixatie verder tot op zekere hoogte kan voorkomen (19).

De aangepaste LCP had verschillende voordelen. (I) De retractor herstelde effectief de femorale uitlijningslijn en de lengte van het ledemaat, en hielp bij het aanpassen van de positie van botfragmenten tijdens de operatie. (II) De botplaat was goed ontworpen en voorgebogen volgens het 3D-geprinte harsmodel. (III) De effectieve fixatie van meerdere botsegmenten werd in één keer voltooid onder minimaal invasieve omstandigheden, waardoor snel na de operatie functionele oefeningen konden worden uitgevoerd. Deze casus had echter ook de volgende beperkingen. (I) De uitlijningslijn van het femur was niet volledig aangepast en het onderste lidmaat had een lichte valgusdeformiteit. (II) De botplaat had moeten worden voorzien van een lagschroef in de buurt van de breuklijn aan het distale uiteinde die de valgusdeformiteit kon corrigeren en de fixatiesterkte van het femur kon vergroten. (III) Het grote vrije botfragment aan het proximale uiteinde was niet teruggezet; het gebruik van percutane bundeldraad kan een superieure terugzetting bewerkstelligen. (IV) Een excentrisch gefixeerde langwerpige botplaat ondervindt aanzienlijke rek en spanning, waardoor de kans op vermoeidheidsfracturen toeneemt.

Conclusies

Een nieuwe strategie werd ontwikkeld voor de behandeling van een multisegment gecomminueerde femurfractuur met een aangepaste LCP waarbij de MIPPO-techniek werd toegepast in combinatie met een 3D-geprint model. De patiënt vertoonde een goede functie van de ledematen na 3 jaar follow-up zonder enige complicaties. Daarom is deze procedure het overwegen waard als optie voor nauwkeurige fixatie van comminutaire mid-distale femurfracturen.

Acknowledgments

Financiering: Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (subsidie nr. 81671804 en 81772456); Wetenschappelijk ontwikkelingsprogramma van de provincie Jilin (subsidie nr. 20190304123YY, 20180623050TC, en 20180201041SF); Programma van Jilin Provincial Health Department (subsidie nr. 2019SCZT001, 2019SCZT014, en 2019SRCJ001); Cultivatieprogramma van het Tweede Ziekenhuis van de Universiteit van Jilin voor National Natural Science Foundation (subsidie nr. KYPY2018-01); en Jeugd Talenten Promotie Project van de provincie Jilin (subsidie nr. 192004).

Footnote

Ethische verklaring: De auteurs zijn verantwoordelijk voor alle aspecten van het werk in het waarborgen dat vragen met betrekking tot de nauwkeurigheid of integriteit van een deel van het werk op passende wijze worden onderzocht en opgelost. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van de patiënt voor publicatie van dit manuscript en eventuele begeleidende afbeeldingen.

Open Access Statement: Dit is een Open Access artikel verspreid in overeenstemming met de Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), die de niet-commerciële replicatie en distributie van het artikel toestaat met de strikte voorwaarde dat er geen wijzigingen of bewerkingen worden aangebracht en dat het oorspronkelijke werk naar behoren wordt geciteerd (inclusief links naar zowel de formele publicatie via de relevante DOI als de licentie). Zie: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

1. Anaya R, Rodriguez M, Gil JM, et al. Evaluatie van een strategie om de tijd tot operatie te verkorten bij patiënten met een proximale femurfractuur die antiplatelettherapie gebruiken (AFFEcT Study): Studieprotocol voor een multicenter gerandomiseerde gecontroleerde klinische studie. Medicine (Baltimore) 2019;98:e15514.
2. Bai Y, Zhang X, Tian Y, et al. Incidentie van surgical-site infectie na open reductie en interne fixatie van een distale femurfractuur: Een observationele case-control studie. Medicine (Baltimore) 2019;98:e14547.
3. Neumann MV, Südkamp NP, Strohm PC. Behandeling van femurschachtfracturen. 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 fixatie voor femurschachtfractuur na Stanmore totale knieprothese. 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. Increased risk of adverse events in management of femur and tibial shaft fractures with plating: Een analyse van NSQIP-gegevens. 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 fracturen. J Clin Orthop Trauma 2017;8:308-12.
10. Kumar A, Gupta H, Yadav CS, et al. Rol van locking plates bij de behandeling van moeilijke ununited fracturen: Een klinische studie. Chin J Traumatol 2013;16:22-6.
11. Kiyono M, Noda T, Nagano H, et al. Klinische uitkomsten van behandeling met vergrendelende compressieplaten voor distale femurfracturen in een retrospectief cohort. J Orthop Surg Res 2019;14:384.
12. El Beaino M, Morris RP, Lindsey RW, et al. Biomechanische evaluatie van dubbele plaatconfiguraties voor fixatie van femurschachtfracturen. Biomed Res Int 2019;2019:5958631.
13. Kanata S, Anastasiadis A. Open reductie en interne fixatie van een proximale femurschachtfractuur bij een patiënt met bilaterale congenitale heupaandoening. Case Rep Orthop 2018;2018:2070564.
14. Wu D, Mao F, Yuan B, et al. Minimaal invasieve percutane plaatosteosynthese (MIPPO) gecombineerd met onionskin-achtige autologe bottransplantatie: Een nieuwe techniek voor de behandeling van tibiale nonunion. Med Sci Monit 2019;25:5997-6006.
15. Henderson CE, Kuhl LL, Fitzpatrick DC, et al. Locking plates for distal femur fractures: Is er een probleem met de genezing van de fractuur? J Orthop Trauma 2011;25 Suppl 1:S8-14.
16. Jackson M, Learmonth ID. De behandeling van nonunion na intracapsulaire fractuur van het proximale femur. Clin Orthop Relat Res 2002.119-28.
17. Glassner PJ, Tejwani NC. Falen van proximale femorale vergrendelende compressieplaat: A case series. J Orthop Trauma 2011;25:76-83.
18. Li QJ, Yu T, Liu LH, et al. Gecombineerde 3D rapid prototyping en computernavigatie vergemakkelijken de chirurgische behandeling van congenitale scoliose: Een case report en beschrijving van de techniek. Medicine (Baltimore) 2018;97:e11701.
19. Zou Y, Han Q, Weng XS, et al. De precisie en betrouwbaarheid evaluatie van 3-dimensionale geprinte beschadigd bot en prothese modellen door stereo lithografie verschijning. Medicine (Baltimore) 2018;97:e9797.