Introduction

Unieruchomienie powikłanego złamania środkowo-dystalnego kości udowej stanowi wyzwanie w praktyce klinicznej, głównie ze względu na wysoki stopień rozdrobnienia i zniekształcenia spowodowanego trakcją przyczepionych mięśni (1,2). W szczególności, brak jest mechanicznego wsparcia po przyśrodkowej stronie złamania, gdy kora przyśrodkowa jest sproszkowana. Ten stan jest bardziej podatny na powikłania, takie jak deformacja koślawa, brak zrostu złamania i niepowodzenie fiksacji wewnętrznej (3).

Pomimo, że próbowano różnych metod leczenia, takich jak trakcja skórno-kostna, fiksacja zewnętrzna, blokowane gwoździe śródszpikowe i płytki anatomiczne, niektóre powikłania pozostają nierozwiązane (4). Na przykład, długotrwała trakcja skórno-kostna może powodować sztywność stawów, deformację i powikłania związane z unieruchomieniem w łóżku (5). Zewnętrzna fiksacja jest potencjalnie skomplikowana przez infekcję igły i ograniczoną funkcjonalność (6). Zastosowanie gwoździa śródszpikowego blokującego może powodować trudności w zjednoczeniu kości związane z trudnościami w anatomicznej redukcji złamania z przemieszczeniem (7). Tymczasem otwarta redukcja i fiksacja wewnętrzna (ORIF) płytką anatomiczną wymaga redukcji fragmentu złamania poprzez usunięcie okostnej na dużej powierzchni, co może prowadzić do opóźnionego gojenia się kości (8).

Płytka kompresyjna z blokadą boczną (LCP) jest ostatnio zalecana do fiksacji złamań z przemieszczeniem kości udowej ze względu na jej doskonałe właściwości mechaniczne (9). Maksymalną ochronę odłamów kostnych i otaczającego je ukrwienia można osiągnąć dzięki technologii minimalnie inwazyjnej przezskórnej osteosyntezy płytkowej (MIPPO). Zapewniają one dobre środowisko biologiczne dla gojenia się złamań, zmniejszając tym samym ilość przeszczepów kostnych i występowanie nonunion (10). Jednakże ta procedura chirurgiczna jest nadal ograniczona przez słabą korekcję ustawienia i niewystarczającą redukcję fragmentów kości (11).

Opisujemy zastosowanie trójwymiarowej (3D) tomografii komputerowej (CT) do drukowania naturalnej wielkości modelu 3D kontralateralnej kości udowej pacjenta przy użyciu techniki lustrzanego odbicia. Model wydrukowany w 3D posłużył jako narzędzie przedoperacyjne do wstępnego ukształtowania dostosowanego LCP i symulacji implantacji. Wstępnie ukształtowany LCP był zgodny z anatomią kości udowej, co było korzystne dla redukcji fragmentów złamań i korekcji więzadeł. Technika MIPPO została następnie użyta do leczenia wielosegmentowego złamania zmiażdżonego kości udowej, a pacjent osiągnął dobry powrót do zdrowia klinicznego. Połączenie tych metod powinno być brane pod uwagę w leczeniu zespolonych złamań kości udowej.

Prezentacja przypadków

Badanie przeprowadzono zgodnie z zasadami przedstawionymi w Deklaracji Helsińskiej i zostało ono zatwierdzone przez Komisję Etyczną Drugiego Szpitala Uniwersytetu Jilin (nr 2019025). Pacjentka wyraziła pisemną, świadomą zgodę na udział w badaniu. Dane były anonimowe, aby chronić prywatność pacjenta.

35-letni mężczyzna został przyjęty do szpitala z wysokim urazem upadku. Badanie fizykalne ujawniło wyraźną rotację zewnętrzną i deformację (skrócenie) lewej kończyny dolnej, z tkliwością i podłużnym pulsującym bólem, a także skrzypieniem i tarciem kości. Na bocznej powierzchni trochanteru większego i pośladka widoczna była podskórna wybroczyna. Pacjentka negowała przebyte choroby i zabiegi operacyjne, a w rodzinie nie występowały choroby dziedziczne. Badanie RTG (Rycina 1) i rekonstrukcja TK 3D (Rycina 2) wykazały, że pacjentka miała liczne złamania, w tym dwukolumnowe złamanie lewej panewki z przemieszczeniem ciała czworobocznego na stronę przyśrodkową (klasyfikacja AO: C1.3), połączone ze złamaniami lewego skrzydła kości biodrowej i prawej kości łonowej. W lewej kości udowej stwierdzono liczne złamania z dużym przemieszczeniem, a pomiędzy kłykciem bocznym kości udowej a dołem międzykłykciowym kilka nieregularnych linii złamań bez wyraźnego przemieszczenia. Stwierdzono również awulsyjne złamanie więzadła krzyżowego tylnego (PCL) lewej kości piszczelowej.

Rycina 1 Przedoperacyjne zdjęcia rentgenowskie. (A) miednica; (B,C) widok przedni (B) i widok boczny (C) lewej kości udowej.

Diagnoza i schemat przebiegu leczenia pacjenta, jak pokazano na rycinie 3. Tomografia komputerowa 3D potwierdziła, że nawet najdłuższy dostępny 14-otworowy LCP był niewystarczający do unieruchomienia złamania (Rycina 4A). Zaprojektowano i wykonano niestandardowy 17-otworowy LCP (długość =400,0 mm, z 4,5-mm śrubą korową i 5,0-mm śrubą blokującą). Model żywiczny został wydrukowany 3D na podstawie kontralateralnej kości udowej z zastosowaniem zasady lustra (Rysunek 4B,C) i został użyty do wstępnego ukształtowania LCP i symulacji implantacji śruby. Symulacja wykazała, że samodzielnie zaprojektowana płyta mogła idealnie przylegać do zewnętrznej strony wydrukowanego 3D modelu kości udowej po wstępnym ukształtowaniu i że 4 do 5 śrub blokujących było wystarczających do dystalnego i proksymalnego umocowania (Rysunek 4D,E). Wykonano awaryjną trakcję bulw lewej kości piszczelowej i zamocowano duży dystraktor w stawie kolanowym w celu tymczasowego zewnętrznego unieruchomienia, aby utrzymać pozycje odłamów kostnych (Rycina 5) i zyskać czas na wytworzenie dostosowanej do potrzeb płytki kostnej oraz aby zmniejszyć rozmiar złamania przed operacją. Dwa tygodnie później złamania miednicy naprawiono metodą ORIF, a po 1 tygodniu jednocześnie leczono złamanie kości udowej i złamanie awulsyjne PCL kości piszczelowej. W niniejszym artykule skupiono się na leczeniu wielosegmentowego złamania zmiażdżonego kości udowej za pomocą dostosowanego LCP z wykorzystaniem techniki MIPPO.

Rycina 3 Diagnoza i schemat przebiegu leczenia pacjenta.

Rycina 4 Określenie umiejscowienia LCP. (A) 12- i 14-otworowe LCP umieszczono po bocznej stronie kości udowej; (B,C) wydrukowany w 3D model żywiczny i zaprojektowany na zamówienie 17-otworowy LCP; (D,E) przedoperacyjna symulacja wstępnego kształtowania płyty i implantacji śruby.

Rycina 5 Tymczasowe mocowanie dużego dystraktora w stawie kolanowym w celu utrzymania pozycji odłamków kostnych.

Przy ułożeniu pacjenta w pozycji leżącej na wznak, lewą kończynę dolną obrócono zewnętrznie o 30° i wydłużono o 0,5 cm na podstawie przedoperacyjnego zdjęcia rentgenowskiego. Odpowiednio, nosze zostały obrócone i skrócone o ten sam kąt, aby skorygować deformację. Następnie wykonano 3,5-cm podłużne nacięcie na środku kłykcia bocznego kości udowej przez podejście dystalne. Proksymalne nacięcie zostało wykonane przy użyciu pierwotnego podejścia do operacji miednicy (po usunięciu 5,0 cm szwu), a mięsień udowy boczny został częściowo przecięty w punkcie wstawienia trochantera większego, aby odsłonić kość udową bliższą. Wprowadzono płytkę (Ryc. 6A) i tymczasowo umocowano ją drutami Kirschnera (Ryc. 6B,C), a wolny fragment kostny w środku umocowano 3 śrubami (Ryc. 6D). Linia złamania i położenie płytki zostały potwierdzone za pomocą fluoroskopii (Rysunek 7A,B). Na każdym końcu zamocowano śrubę blokującą (Rysunek 7C,D). Ostatecznie na końcach dystalnym i proksymalnym umieszczono odpowiednio 4 i 3 śruby blokujące (Rysunek 7E,F). Po unieruchomieniu wewnętrznym, u pacjenta w znieczuleniu wykonywano ćwiczenia bierne.

Rycina 6 Procedura chirurgiczna. (A) dystalne nacięcie i wprowadzenie LCP; (B,C) oba końce płyty zostały tymczasowo zamocowane drutami Kirschnera przez dystalne i proksymalne nacięcia; (D) środkowy wolny fragment kości został zamocowany za pomocą 3 śrub.

Rycina 7 Fluoroskopia śródoperacyjna linii sił złamania i pozycji płyty. (A,B) Tymczasowe mocowanie płyty za pomocą drutów Kirschnera; (C,D) mocowanie dwóch końców za pomocą 2 śrub blokujących; (E,F) mocowanie wolnego fragmentu kości za pomocą 3 śrub po skorygowaniu ustawienia, a następnie ostateczne mocowanie końców płyty.

Pooperacyjna tomografia komputerowa 3D potwierdziła, że linia lewej kości udowej została zasadniczo przywrócona, z wewnętrznym mocowaniem w dobrej pozycji (Rycina 8). W 3 dobie po operacji rozpoczęto ćwiczenia bierne i czynne zgięcia i wyprostu stawu kolanowego. Po 6 tygodniach uzyskano częściowe chodzenie z obciążeniem, a po 3 miesiącach zalecono chodzenie z obciążeniem całkowitym. Badanie rentgenowskie po 5 miesiącach nie wykazało przemieszczenia w miejscu złamania, a linia złamania została zatarta przez utworzenie dużej ilości modzeli (Ryc. 9A). Badanie RTG po 1 roku wykazało dobre ustawienie kończyny dolnej i pełną plastyczność struktury kostnej (Ryc. 9B). Płytka została usunięta 3 lata po operacji (Rycina 9C,D), w tym czasie pacjentka wykazywała dobrą funkcję kończyny (Rycina 10).

Rycina 8 Rekonstrukcja 3D CT. (A) miednica; (B,C,D) widok przedni (B) i widok boczny (C,D) lewej kości udowej 1 dzień po operacji.

Rycina 9 Badania RTG w okresie obserwacji. 5 miesięcy (A), 1 rok (B) i 3 lata (C) po operacji oraz po usunięciu płytki (D).

Dyskusja

Poddawanie trzonu kości udowej urazom o dużej sile uderzenia może prowadzić do złamania z przemieszczeniem (12). Powodzenie operacji zależy od skutecznej redukcji i wewnętrznego unieruchomienia złamania z maksymalnym zachowaniem dopływu krwi w miejscu złamania (13). Mechanizm blokujący LCP charakteryzuje się dobrą stabilnością kątową, a śruby i płyta są połączone we wspornik do wewnętrznego unieruchomienia. Płytka może być wprowadzona przez nacięcie techniką MIPPO i przymocowana do kanału okostnowego, z 4 do 6 śrubami zainstalowanymi na końcach złamania. Powierzchnia kości nie musi pozostawać w bliskim kontakcie z płytką; koniec złamania nie jest odsłonięty, a dopływ krwi jest zachowany w możliwie największym stopniu, co chroni miejscowe tkanki i tworzy środowisko sprzyjające gojeniu się kości (14). Jednakże odnotowano, że boczne LCP wiąże się ze stosunkowo wysokim odsetkiem (do 30%) powikłań, w tym braku zrostu, opóźnionego zrostu i niepowodzenia implantu, głównie z powodu źle zresetowanych fragmentów złamania, nieskorygowanego ustawienia kończyny dolnej i ściągnięcia okostnej podczas operacji (15).

Powodem, dla którego dystalny koniec dużego dystraktora przekracza staw kolanowy jest fakt, że złamanie kłykcia kości udowej ma ograniczoną siłę mocowania, co wpływa na implantację płytki kostnej i zwiększa ryzyko zakażenia dystalnego nacięcia. Uzasadnieniem dla stosowania dużego dystraktora było przywrócenie i utrzymanie linii sił i długości kości udowej; w procesie redukcji i fiksacji złamań miednicy i panewki umożliwiało to trakcję i rotację bez wtórnego uszkodzenia.

Płytka o niewystarczającej długości podporowej jest przypuszczalnie główną przyczyną nonunion złamań i złamań z fiksacją wewnętrzną (16). Jednakże, sugeruje się również, że boczna LCP ma niestabilne ekscentryczne umocowanie z powodu nieodpowiedniego wsparcia po stronie przyśrodkowej, gdy jest poddana obciążeniu wzdłużnemu. Powoduje to znaczne naprężenia na końcu złamania, co wpływa na tworzenie się modzeli i opóźnia lub uniemożliwia gojenie. W tym samym czasie, naprężenia koncentrują się w płytce bocznej przez dłuższy czas, co może spowodować uszkodzenie wewnętrznego unieruchomienia (17). Naturalnej wielkości modele drukowane w 3D, które odzwierciedlają rzeczywisty rozmiar i strukturę złamań, są w ostatnich latach szeroko stosowane w chirurgii urazowej jako punkt odniesienia do projektowania schematów operacyjnych i do symulacji przedoperacyjnych (18). Zastosowanie modelu 3D-Printed w tym badaniu w oczywisty sposób zmniejszyło trudność operacji i poprawiło dokładność chirurgiczną, co może w pewnym stopniu zapobiec niepowodzeniu fiksacji wewnętrznej (19).

Dostosowany LCP miał kilka zalet. (I) Retraktor skutecznie przywrócił linię ułożenia kości udowej i długość kończyny, a także pomógł dostosować położenie fragmentów kości podczas operacji. (II) Płytka kostna była dobrze zaprojektowana i wstępnie wygięta zgodnie z modelem żywicznym wydrukowanym w 3D. (III) Skuteczne umocowanie wielu segmentów kostnych zostało wykonane w jednym czasie w warunkach minimalnie inwazyjnych, co pozwoliło na wykonywanie ćwiczeń funkcjonalnych wkrótce po operacji. Jednakże, ten przypadek miał również następujące ograniczenia. (I) Linia ustawienia kości udowej nie była w pełni dopasowana i kończyna dolna miała niewielką deformację koślawą. (II) Płytka kostna powinna mieć śrubę mocującą w pobliżu linii złamania na dystalnym końcu, która mogłaby skorygować deformację koślawą i zwiększyć siłę mocowania kości udowej. (III) Duży wolny fragment kostny na końcu proksymalnym nie został zresetowany; użycie przezskórnego drutu łączącego może osiągnąć lepsze zresetowanie. (IV) Mimośrodowo zamocowana wydłużona płytka kostna doświadcza znacznego odkształcenia i naprężenia, zwiększając tym samym prawdopodobieństwo złamań zmęczeniowych.

Wnioski

Opracowano nową strategię leczenia wielosegmentowego rozdrobnionego złamania kości udowej za pomocą dostosowanego LCP, która obejmowała technikę MIPPO wraz z modelem wydrukowanym w 3D. Pacjentka wykazała dobrą funkcję kończyny w 3-letniej obserwacji bez żadnych powikłań. W związku z tym, procedura ta jest warta rozważenia jako opcja dla dokładnej fiksacji zespolonych złamań środkowo-dystalnych kości udowej.

Podziękowania

Funding: Praca ta była wspierana przez National Natural Science Foundation of China (grant nr 81671804 i 81772456); Scientific Development Program of Jilin Province (grant nr 20190304123YY, 20180623050TC, i 20180201041SF); Program of Jilin Provincial Health Department (grant nr. 2019SCZT001, 2019SCZT014, and 2019SRCJ001); Cultivation Program from the Second Hospital of Jilin University for National Natural Science Foundation (grant nr KYPY2018-01); and Youth Talents Promotion Project of Jilin Province (grant nr 192004).

Footnote

Ethical Statement: Autorzy są odpowiedzialni za wszystkie aspekty pracy w zapewnieniu, że pytania związane z dokładnością lub integralnością jakiejkolwiek części pracy są odpowiednio zbadane i rozwiązane. Pisemną świadomą zgodę uzyskano od pacjenta na publikację tego manuskryptu i wszelkich towarzyszących mu obrazów.

Oświadczenie o otwartym dostępie: This is an Open Access article distributed in accordance with the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), which permits the non-commercial replication and distribution of the article with the strict proviso that no changes or edits are made and the original work is properly cited (including links to both the formal publication through the relevant DOI and the license). Zobacz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

1. Anaya R, Rodriguez M, Gil JM, et al. Ocena strategii skracania czasu do zabiegu operacyjnego u pacjentów leczonych przeciwpłytkowo ze złamaniem bliższego końca kości udowej (AFFEcT Study): Protokół badania dla wieloośrodkowego randomizowanego kontrolowanego badania klinicznego. Medicine (Baltimore) 2019;98:e15514.
2. Bai Y, Zhang X, Tian Y, et al. Incidence of surgical-site infection following open reduction and internal fixation of a distal femur fracture: Obserwacyjne badanie case-control. Medicine (Baltimore) 2019;98:e14547.
3. Neumann MV, Südkamp NP, Strohm PC. Postępowanie w przypadku złamań trzonu kości udowej. 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. External fixation for femoral shaft fracture after Stanmore total knee replacement. 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: 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. Biomechanical evaluation of dual plate configurations for femoral shaft fracture fixation. 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 onionskin-like autologous bone grafting: Nowa technika w leczeniu nonunion kości piszczelowej. Med Sci Monit 2019;25:5997-6006.
15. Henderson CE, Kuhl LL, Fitzpatrick DC, et al. Locking plates for distal femur fractures: Is there a problem with fracture healing? J Orthop Trauma 2011;25 Suppl 1:S8-14.
16. Jackson M, Learmonth ID. The treatment of nonunion after intracapsular fracture of the proximal femur. Clin Orthop Relat Res 2002.119-28.
17. Glassner PJ, Tejwani NC. Failure of proximal femoral locking compression plate: 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: Opis przypadku i opis techniki. Medicine (Baltimore) 2018;97:e11701.
19. Zou Y, Han Q, Weng XS, et al. Precyzja i ocena niezawodności 3-wymiarowych drukowanych uszkodzonych modeli kości i protez przez wygląd stereolitografii. Medycyna (Baltimore) 2018;97:e9797.