Fixarea precisă a unei fracturi cominutive complicate de femur cu LCP personalizat care face referire la un model 3D-imprimat în mărime naturală: a case report

Introducere

Fixarea fracturii femurului cominutivat mid-distal este o provocare în practica clinică, în principal din cauza gradului ridicat de cominuție și a malformațiilor cauzate de tracțiunea mușchilor atașați (1,2). În special, există o lipsă de suport mecanic pe partea medială a fracturii atunci când cortexul medial este pulverizat. Această afecțiune este mai predispusă la complicații, cum ar fi deformarea valgus, neuniunea fracturii și eșecul fixării interne (3).

Deși au fost încercate diverse tratamente, cum ar fi tracțiunea cutanată și osoasă, fixarea externă, cuie intramedulare cu interblocare și plăci anatomice, unele complicații rămân nerezolvate (4). De exemplu, tracțiunea cutanată și osoasă pe termen lung poate provoca rigiditate articulară, deformare și complicații legate de imobilizarea la pat (5). Fixarea externă este potențial complicată de infecția acului și de funcționalitatea limitată (6). Aplicarea cuiului intramedular cu interblocare poate experimenta uniunea osoasă legată de dificultăți în reducerea anatomică a fracturii cominutive (7). Între timp, reducerea deschisă și fixarea internă (ORIF) cu o placă anatomică necesită reducerea fragmentului de fractură prin îndepărtarea periostului pe o suprafață mare, ceea ce poate duce la o vindecare osoasă întârziată (8).

O placă de compresie cu blocare laterală (LCP) a fost recent recomandată pentru fixarea fracturilor cominutive de femur pentru caracteristicile sale mecanice excelente (9). Protecția maximă a fragmentelor de fractură osoasă și a alimentării cu sânge din jur poate fi obținută prin tehnologia de osteosinteză cu placă percutanată minim invazivă (MIPPO). Acestea asigură un mediu biologic bun pentru vindecarea fracturii, reducând astfel rata de grefă osoasă și apariția nonjoncțiunii (10). Cu toate acestea, această procedură chirurgicală este încă limitată de corecția slabă a alinierii și de reducerea insuficientă a fragmentelor osoase (11).

Noi raportăm aici aplicarea tomografiei computerizate (CT) tridimensionale (3D) pentru a imprima un model 3D în mărime naturală a femurului contralateral al unui pacient folosind o tehnică de oglindire. Modelul tipărit 3D a servit ca instrument preoperator pentru preformarea LCP personalizat și simularea implantării. LCP preformat a fost în concordanță cu anatomia femurală, ceea ce a fost benefic pentru reducerea fragmentelor de fractură și corectarea ligamentelor. Tehnica MIPPO a fost apoi utilizată pentru a trata fractura cominutivă multisegmentară de femur, pacientul obținând o recuperare clinică bună. Combinația acestor abordări ar trebui să fie luată în considerare pentru tratamentul fracturilor femurale cominutive.

Prezentare de caz

Studiul a fost efectuat în conformitate cu principiile descrise în Declarația de la Helsinki și a fost aprobat de Comitetul de etică al celui de-al doilea spital al Universității Jilin (nr. 2019025). Pacientul și-a dat consimțământul scris și informat de participare. Datele au fost păstrate sub anonimat pentru a proteja intimitatea pacientului.

Un bărbat în vârstă de 35 de ani a fost internat în spital cu o accidentare prin cădere înaltă. Examenul fizic a evidențiat o rotație externă evidentă și o deformare (scurtare) a extremității inferioare stângi, cu sensibilitate și durere pulsatilă longitudinală, precum și scârțâit și frecare osoasă. Echimoza subcutanată era vizibilă pe partea laterală a trohanterului mare și a fesei. Acest pacient a negat antecedente de boală și intervenții chirurgicale anterioare, iar membrii familiei nu au boli moștenite. Reconstrucția cu raze X (figura 1) și CT 3D (figura 2) a arătat că pacientul avea fracturi multiple, inclusiv o fractură de coloană dublă acetabulară stângă cu deplasare cvadrilaterală a corpului spre partea medială (clasificare AO: C1.3), combinată cu fracturi ale aripii iliace stângi și ale pubisului drept. Au existat multiple fracturi cominutive în femurul stâng cu deplasare semnificativă și au fost detectate mai multe linii de fractură neregulate între condilul femural lateral și fosa intercondilară fără deplasare evidentă. S-a observat, de asemenea, o fractură de avulsie a ligamentului încrucișat posterior (LCP) al tibiei stângi.

Figura 1 Imagini radiografice preoperatorii. (A) Pelvis; (B,C) vedere anterioară (B) și vedere laterală (C) a femurului stâng.

Diagnosticul și organigrama de tratament al pacientului, așa cum se arată în figura 3. Tomografia computerizată 3D a confirmat faptul că chiar și cea mai lungă LCP cu 14 găuri disponibilă a fost insuficientă pentru fixarea fracturii (figura 4A). A fost proiectat și fabricat un LCP personalizat cu 17 găuri (lungime =400,0 mm, cu un șurub cortical de 4,5 mm și un șurub de blocare de 5,0 mm). Un model din rășină a fost imprimat 3D pe baza femurului contralateral, utilizând principiul oglinzii (Figura 4B,C), și a fost utilizat pentru a preforma LCP și a simula implantarea șurubului. Simularea a arătat că placa autoproiectată se putea atașa perfect la partea exterioară a modelului de femur imprimat 3D după preformare și că 4 până la 5 șuruburi de blocare erau suficiente pentru fixarea distală și proximală (Figura 4D,E). S-a efectuat o tracțiune de urgență a tuberculului tibiei stângi și s-a fixat un distractor mare peste articulația genunchiului pentru o fixare externă temporară pentru a menține pozițiile fragmentelor osoase (Figura 5) și a câștiga timp pentru fabricarea unei plăci osoase personalizate și pentru a reduce dimensiunea fracturii înainte de operație. Două săptămâni mai târziu, fracturile bazinului au fost fixate prin ORIF, iar după 1 săptămână, fractura de femur și fractura de avulsie a tibiei din LCP au fost tratate simultan. Acest articol se concentrează pe tratamentul fracturii cominutive multisegmentare a femurului prin LCP personalizat utilizând tehnica MIPPO.

Figura 3 Diagnoza și organigrama tratamentului pacientului.

Figura 4 Determinarea plasării LCP. (A) LCP cu 12 și 14 găuri au fost plasate pe partea laterală a femurului; (B,C) au fost fabricate un model de rășină imprimat în 3D și LCP cu 17 găuri proiectat la comandă; (D,E) simulare preoperatorie a preformării plăcii și a implantării șuruburilor.

Figura 5 Fixarea temporară a unui distractor mare de-a lungul articulației genunchiului pentru a menține pozițiile fragmentelor osoase.

Cu pacientul în poziție decubit dorsal, extremitatea inferioară stângă a fost rotită extern cu 30° și alungită cu 0,5 cm pe baza radiografiei preoperatorii. În consecință, targa a fost rotită și scurtată cu același unghi pentru a corecta deformarea. O incizie longitudinală de 3,5 cm a fost apoi făcută în centrul condilului femural lateral printr-o abordare distală. S-a făcut o incizie proximală prin abordarea inițială pentru operația pelvisului (după îndepărtarea a 5,0 cm de sutură), iar mușchiul femural lateral a fost tăiat parțial la punctul de inserție al trohanterului mare pentru a expune femurul proximal. Placa a fost introdusă (figura 6A) și fixată temporar cu sârme de Kirschner (figura 6B,C), iar fragmentul osos liber din mijloc a fost fixat cu 3 șuruburi (figura 6D). Linia de fractură și poziția plăcii au fost confirmate prin fluoroscopie (Figura 7A,B). Un șurub de blocare a fost fixat la fiecare capăt (Figura 7C,D). În cele din urmă, 4 și 3 șuruburi de blocare au fost plasate la capetele distal și, respectiv, proximal (Figura 7E,F). După fixarea internă, s-au efectuat exerciții pasive la pacient sub anestezie.

Figura 6 Procedura chirurgicală. (A) Incizia distală și introducerea LCP; (B,C) ambele capete ale plăcii au fost fixate temporar cu sârme de Kirschner prin inciziile distale și proximale; (D) fragmentul osos liber mijlociu a fost fixat cu 3 șuruburi.

Figura 7 Fluoroscopie intraoperatorie a liniei de forță a fracturii și a poziției plăcii. (A,B) Fixarea temporară a plăcii cu sârme de Kirschner; (C,D) fixarea celor două capete cu 2 șuruburi de blocare; (E,F) fixarea fragmentului osos liber cu 3 șuruburi după ajustarea alinierii, urmată de fixarea finală a capetelor plăcii.

CCT 3D postoperator a confirmat că linia femurală stângă a fost practic restabilită, cu fixarea internă într-o poziție bună (Figura 8). În ziua 3 după operație, au fost începute exercițiile de flexie și extensie pozitivă și pasivă a articulației genunchiului. După 6 săptămâni, s-a obținut mersul cu greutate parțială, iar la 3 luni s-a recomandat mersul cu greutate totală. O examinare radiologică la 5 luni nu a arătat nicio deplasare la capătul fracturii, iar linia de fractură a fost estompată de formarea unei cantități mari de calus (figura 9A). Examinarea cu raze X la 1 an a arătat o bună aliniere a membrului inferior și o plasticitate completă a structurii osoase (figura 9B). Placa a fost îndepărtată la 3 ani după operație (Figura 9C,D), moment în care pacientul a prezentat o bună funcționare a membrului (Figura 10).

Figura 8 Reconstrucție CT 3D. (A) Pelvis; (B,C,D) vedere anterioară (B) și vedere laterală (C,D) a femurului stâng la 1 zi după operație.

Figura 9 Examene radiologice la urmărire. La 5 luni (A), 1 an (B) și 3 ani (C) după operație și după îndepărtarea plăcii (D).

Discuție

Subiectarea arborelui femural la leziuni de impact puternic poate duce la fracturi cominutive (12). Succesul intervenției chirurgicale depinde de reducerea eficientă și de fixarea internă a fracturii cu conservarea maximă a aportului sanguin la locul fracturii (13). Mecanismul de blocare al LCP are o bună stabilitate unghiulară, iar șuruburile și placa sunt combinate într-un suport de fixare internă. Placa poate fi introdusă în incizie cu tehnica MIPPO și atașată la canalul periostal, cu 4 până la 6 șuruburi instalate la capetele fracturii. Suprafața osoasă nu trebuie să fie în contact strâns cu placa; capătul fracturii nu este expus, iar alimentarea cu sânge este păstrată cât mai mult posibil, protejând astfel țesutul local și creând un mediu care favorizează vindecarea osoasă (14). Cu toate acestea, s-a raportat că o LCP laterală este asociată cu o rată relativ ridicată (până la 30 %) de complicații, inclusiv neuniunea, uniunea întârziată și eșecul implantului, în principal din cauza fragmentelor de fractură slab resetate, a alinierii necorectate a membrelor inferioare și a decapării periostale în timpul intervenției chirurgicale (15).

Motivul pentru care capătul distal al distractorului mare traversează articulația genunchiului este că o fractură a condilului femural are o rezistență de fixare limitată, ceea ce afectează implantarea plăcii osoase și crește riscul de infecție a inciziei distale. Raționamentul pentru utilizarea unui distractor mare a fost acela de a restabili și de a menține linia de forță și lungimea femurală; în procesul de reducere și fixare a fracturilor pelviene și acetabulare, acest lucru a permis tracțiunea și rotația fără leziuni secundare.

Se presupune că o placă cu o lungime de susținere insuficientă este principala cauză a neuniunii fracturii și a fracturii de fixare internă (16). Cu toate acestea, s-a sugerat, de asemenea, că LCP laterală are o fixare excentrică instabilă din cauza suportului inadecvat pe partea medială atunci când este supusă unei sarcini longitudinale. Acest lucru provoacă o tensiune semnificativă la capătul fracturii, care afectează formarea calusului și întârzie sau împiedică vindecarea. În același timp, stresul este concentrat în placa laterală pe o perioadă prelungită, ceea ce poate induce eșecul fixării interne (17). Modelele tipărite 3D în mărime naturală care reflectă dimensiunea și structura reală a fracturilor au fost utilizate pe scară largă în domeniul chirurgiei traumatice în ultimii ani, ca referință pentru proiectarea schemelor chirurgicale și pentru simularea preoperatorie (18). Utilizarea modelului imprimat 3D în acest studiu a redus în mod evident dificultatea operației și a îmbunătățit precizia chirurgicală, ceea ce poate preveni în continuare eșecul fixării interne într-o anumită măsură (19).

LCP personalizat a avut mai multe avantaje. (I) Retractorul a restabilit în mod eficient linia de aliniere femurală și lungimea membrului și a ajutat la ajustarea poziției fragmentelor osoase în timpul operației. (II) Placa osoasă a fost bine proiectată și preîndoită în conformitate cu modelul de rășină imprimat 3D. (III) Fixarea eficientă a mai multor segmente osoase a fost finalizată deodată în condiții minim invazive, permițând efectuarea de exerciții funcționale la scurt timp după operație. Cu toate acestea, acest caz a avut, de asemenea, următoarele limitări. (I) Linia de aliniere femurală nu a fost ajustată complet, iar membrul inferior a prezentat o ușoară deformare valgus. (II) Placa osoasă ar fi trebuit să aibă un șurub de decalaj în apropierea liniei de fractură, la capătul distal, care ar fi putut corecta deformarea valgus și crește rezistența de fixare a femurului. (III) Fragmentul osos liber mare de la capătul proximal nu a fost resetat; utilizarea sârmei de împachetare percutanată poate realiza o resetare superioară. (IV) O placă osoasă alungită fixată excentric suferă tensiuni și eforturi semnificative, crescând astfel probabilitatea fracturilor de oboseală.

Concluzii

A fost dezvoltată o strategie nouă pentru tratamentul fracturii cominutive multisegmentare a femurului cu o LCP personalizată care a implicat tehnica MIPPO împreună cu un model imprimat 3D. Pacientul a prezentat o bună funcționare a membrului la urmărirea de 3 ani fără complicații. Prin urmare, această procedură merită luată în considerare ca o opțiune pentru fixarea precisă a fracturilor cominutive ale femurului medio-distal.

Recunoștințe

Finanțare: Această lucrare a fost susținută de Fundația Națională de Științe Naturale a Chinei (granturile nr. 81671804 și 81772456); Programul de dezvoltare științifică al provinciei Jilin (granturile nr. 20190304123YY, 20180623050TC și 20180201041SF); Programul Departamentului de Sănătate al provinciei Jilin (grantul nr. 2019SCZT001, 2019SCZT014 și 2019SRCJ001); Programul de cultivare de la al doilea spital al Universității Jilin pentru Fundația Națională pentru Științe Naturale (grantul nr. KYPY2018-01); și Proiectul de promovare a tinerelor talente din provincia Jilin (grantul nr. 192004).

Nota de subsol

Declarație etică: Autorii sunt responsabili pentru toate aspectele lucrării pentru a se asigura că întrebările legate de acuratețea sau integritatea oricărei părți a lucrării sunt investigate și rezolvate în mod corespunzător. A fost obținut consimțământul în cunoștință de cauză scris de la pacient pentru publicarea acestui manuscris și a tuturor imaginilor care îl însoțesc.

Declarație privind accesul liber: Acesta este un articol cu Acces Deschis distribuit în conformitate cu licența internațională Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), care permite reproducerea și distribuirea necomercială a articolului cu condiția strictă de a nu se face nicio modificare sau editare și de a se cita în mod corespunzător lucrarea originală (inclusiv linkuri atât către publicația oficială prin intermediul DOI-ului relevant, cât și către licență). A se vedea: .

  1. Anaya R, Rodriguez M, Gil JM, et al. Evaluarea unei strategii de scurtare a timpului până la intervenția chirurgicală la pacienții sub tratament antiplachetar cu fractură de femur proximal (Studiul AFFEcT): Protocol de studiu pentru un studiu clinic multicentric randomizat și controlat. Medicină (Baltimore) 2019;98:e15514.
  2. Bai Y, Zhang X, Tian Y, et al. Incidența infecției la locul intervenției chirurgicale după reducerea deschisă și fixarea internă a unei fracturi de femur distal: An observational case-control study. Medicină (Baltimore) 2019;98:e14547.
  3. Neumann MV, Südkamp NP, Strohm PC. Managementul fracturilor arborelui femural. Acta Chir Orthop Traumatol Cech 2015;82:22-32.
  4. Callan JP. Un nou cui intramedular ajută la vindecarea fracturilor de femur. JAMA 1979;241:1089.
  5. Koerner MR, Young LE, Daniel A, et al. Does traction decrease the need for open reduction in femoral shaft fratures treated within 24 hours? J Surg Orthop Adv 2018;27:303-6.
  6. Biswas SP, Kurer MH, Mackenney RP. Fixarea externă pentru fractura arborelui femural după înlocuirea totală a genunchiului Stanmore. J Bone Joint Surg Br 1992;74:313-4.
  7. Sahu RL, Sikdar J. Unirea fracturii în cazul cuiului închis de interblocare în fractura femurală. JNMA J Nepal Med Assoc 2010;49:228-31.
  8. Dodd AC, Salib CG, Lakomkin N, et al. Risc crescut de evenimente adverse în managementul fracturilor femurului și ale arborelui tibial cu plating: O analiză a datelor NSQIP. J Clin Orthop Trauma 2016;7:80-5.
  9. Shah MD, Kapoor CS, Soni RJ, et al. Evaluarea rezultatului plăcii de compresie de blocare a femurului proximal (PFLCP) în fracturile instabile ale femurului proximal. J Clin Orthop Trauma 2017;8:308-12.
  10. Kumar A, Gupta H, Yadav CS, et al. Rolul plăcilor de blocare în tratamentul fracturilor neunite dificile: Un studiu clinic. Chin J Traumatol 2013;16:22-6.
  11. Kiyono M, Noda T, Nagano H, et al. Rezultatele clinice ale tratamentului cu plăci de compresie de blocare pentru fracturile femurale distale într-o cohortă retrospectivă. J Orthop Surg Res 2019;14:384.
  12. El Beaino M, Morris RP, Lindsey RW, et al. Evaluarea biomecanică a configurațiilor plăcilor duble pentru fixarea fracturii arborelui femural. Biomed Res Int 2019;2019:5958631.
  13. Kanata S, Anastasiadis A. Reducerea deschisă și fixarea internă a unei fracturi proximale a arborelui femural la un pacient cu boală congenitală bilaterală a șoldului. 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: O nouă tehnică pentru tratamentul neuniunii tibiale. Med Sci Monit 2019;25:5997-6006.
  15. Henderson CE, Kuhl LL, Fitzpatrick DC, et al. Plăci de blocare pentru fracturile femurului distal: Există o problemă cu vindecarea fracturii? J Orthop Trauma 2011;25 Suppl 1:S8-14.
  16. Jackson M, Learmonth ID. Tratamentul nonunionării după fractura intracapsulară a femurului proximal. Clin Orthop Relat Res 2002.119-28.
  17. Glassner PJ, Tejwani NC. Eșecul plăcii de compresie de blocare a femuralului proximal: O serie de cazuri. 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: A case report and description of technique. Medicină (Baltimore) 2018;97:e11701.
  19. Zou Y, Han Q, Weng XS, et al. Evaluarea preciziei și fiabilității modelelor de os deteriorat și proteze imprimate în 3 dimensiuni prin aspectul litografiei stereo. Medicină (Baltimore) 2018;97:e9797.