Introduktion

Fixeringen av komminerad midistal femurfraktur är en utmaning i klinisk praxis, främst på grund av den höga graden av komminution och missbildning som orsakas av dragning av de anslutna musklerna (1,2). Framför allt saknas det mekaniskt stöd på frakturens mediala sida när den mediala cortexen pulveriseras. Detta tillstånd är mer benäget för komplikationer som valgusdeformitet, fraktur nonunion och misslyckande med intern fixering (3).

Och även om olika behandlingar som hud- och bentraktion, extern fixering, interlocking intramedullary nails och anatomiska plattor har försökts, förblir vissa komplikationer olösta (4). Till exempel kan långvarig dragning av hud och ben orsaka ledstyvhet, deformitet och komplikationer i samband med sängbindning (5). Extern fixering är potentiellt komplicerad av nålinfektion och begränsad funktionalitet (6). Tillämpningen av interlocking intramedullär spik kan uppleva benunion kopplat till svårigheter i den anatomiska reduktionen av komminerade frakturer (7). Samtidigt kräver öppen reduktion och intern fixering (ORIF) med en anatomisk platta reduktion av frakturfragmentet genom avlägsnande av periosteum över ett stort område, vilket kan leda till fördröjd benläkning (8).

En lateral låsbar kompressionsplatta (LCP) har nyligen rekommenderats för fixering av komminerade lårbensfrakturer på grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper (9). Maximalt skydd av benbrottsfragmenten och den omgivande blodtillförseln kan uppnås genom minimalt invasiv perkutan plattosteosyntes (MIPPO-teknik). Dessa ger en god biologisk miljö för frakturläkning, vilket minskar antalet bentransplantat och förekomsten av nonunion (10). Detta kirurgiska förfarande är dock fortfarande begränsat av dålig justeringskorrigering och otillräcklig reduktion av benfragment (11).

Här rapporterar vi tillämpningen av tredimensionell (3D) datortomografi (CT) för att skriva ut en 3D-modell i naturlig storlek av en patients kontralaterala femur med hjälp av en speglingsteknik. Den 3D-utskrivna modellen fungerade som ett preoperativt verktyg för att förforma den skräddarsydda LCP:n och simulera implantation. Den förformade LCP:n överensstämde med den femorala anatomin, vilket var fördelaktigt för reducering av frakturfragment och ligamentkorrigering. MIPPO-tekniken användes sedan för att behandla den multisegmenterade komminerade lårbensfrakturen, och patienten uppnådde en god klinisk återhämtning. Kombinationen av dessa tillvägagångssätt bör övervägas vid behandling av komminerade femurfrakturer.

Fallpresentation

Studien genomfördes i enlighet med principerna i Helsingforsdeklarationen och godkändes av etikkommittén vid det andra sjukhuset vid Jilin University (nr 2019025). Patienten gav skriftligt, informerat samtycke till att delta. Uppgifterna hölls anonyma för att skydda patientens privatliv.

En 35-årig man togs in på sjukhuset med hög fallskada. Fysisk undersökning visade uppenbar extern rotation och deformitet (förkortning) av vänster nedre extremitet, med ömhet och longitudinell pulserande smärta samt benkrossning och gnidning. Subkutan ekchymos var synlig på den laterala sidan av den större trochanter och skinkan. Den här patienten förnekade tidigare sjukdoms- och operationshistoria, och familjemedlemmarna har inga ärftliga sjukdomar. Rekonstruktion med röntgen (figur 1) och 3D CT (figur 2) visade att patienten hade flera frakturer, bland annat en vänster acetabulär dubbelkolonnfraktur med fyrsidig förskjutning av kroppen till den mediala sidan (AO-klassificering: C1.3), i kombination med vänster iliacalvinge och höger pubisfrakturer. Det fanns flera komminuterade frakturer i vänster lårben med betydande förskjutning, och flera oregelbundna frakturlinjer upptäcktes mellan den laterala lårbenskondylen och den interkondylära fossa utan uppenbar förskjutning. En vänster tibia avulsionsfraktur av det bakre korsbandet (PCL) observerades också.

Figur 1 Preoperativa röntgenbilder. (A) Bäcken; (B,C) främre vy (B) och lateral vy (C) av vänster lårben.

Diagnos- och behandlingsflödesdiagrammet för patienten, som visas i figur 3. 3D-CT-skanningen bekräftade att även den längsta tillgängliga LCP med 14 hål var otillräcklig för frakturfixering (Figur 4A). En anpassad 17-håls LCP (längd =400,0 mm, med en 4,5 mm kortikalskruv och 5,0 mm låsskruv) utformades och tillverkades. En hartsmodell skrevs ut i 3D baserat på det kontralaterala lårbenet med hjälp av spegelprincipen (figur 4B,C) och användes för att förforma LCP:n och simulera skruvimplantationen. Simuleringen visade att den egendesignade plattan kunde fästas perfekt på utsidan av den 3D-printade femurmodellen efter förformning och att 4-5 låsskruvar var tillräckliga för distal och proximal fixering (figur 4D,E). En akut dragning av vänster tibia tuberkel utfördes och en stor distraktor fästes över knäleden för tillfällig extern fixering för att bibehålla benfragmentens positioner (figur 5) och vinna tid för tillverkningen av en skräddarsydd benplatta, samt för att minska frakturens storlek före operationen. Två veckor senare fixerades bäckenfrakturerna genom ORIF och efter en vecka behandlades lårbensfrakturen och skenbensavulsionsfrakturen i PCL samtidigt. Den här artikeln fokuserar på behandling av multisegmentskomminuterad lårbensfraktur genom anpassad LCP med hjälp av MIPPO-tekniken.

Figur 3 Diagnos och flödesschema för behandlingen av patienten.

Figur 4 Bestämning av LCP-placering. (A) LCP med 12 och 14 hål placerades på den laterala sidan av femur. (B,C) En 3D-utskriven hartsmodell och en specialdesignad LCP med 17 hål tillverkades. (D,E) Preoperativ simulering av plattans förformning och skruvimplantation.

Figur 5 Tillfällig fixering av en stor distraktor över knäleden för att bibehålla benfragmentens positioner.

Med patienten i ryggläge roterades den vänstra nedre extremiteten externt med 30° och förlängdes med 0,5 cm baserat på den preoperativa röntgenbilden. Följaktligen roterades och förkortades båren med samma vinkel för att korrigera deformationen. Ett 3,5 cm långt longitudinellt snitt gjordes sedan i mitten av den laterala femoralkondylen genom en distal ansats. Ett proximalt snitt gjordes med det ursprungliga tillvägagångssättet för bäckenoperationen (efter att 5,0 cm sutur avlägsnats), och den laterala femorala muskeln skars delvis av vid insättningspunkten för den större trochanter för att exponera det proximala lårbenet. Plattan sattes in (figur 6A) och fixerades tillfälligt med Kirschnertrådar (figur 6B,C), och det fria benfragmentet i mitten fixerades med tre skruvar (figur 6D). Frakturlinjen och plattans position bekräftades med fluoroskopi (figur 7A,B). En låsskruv fästes i varje ände (figur 7C,D). Slutligen placerades 4 och 3 låsskruvar vid de distala respektive proximala ändarna (figur 7E,F). Efter intern fixering utfördes passiva övningar på patienten under anestesi.

Figur 6 Kirurgiskt förfarande. (A) Distalt snitt och införande av LCP; (B,C) plattans båda ändar fixerades tillfälligt med Kirschnertrådar genom de distala och proximala snitten; (D) det mellersta fria benfragmentet fixerades med 3 skruvar.

Figur 7 Intraoperativ genomlysning av frakturkraftlinjen och plattans position. (A,B) Temporär plattfixering med Kirschnertrådar, (C,D) fixering av de två ändarna med 2 låsskruvar, (E,F) fixering av det fria benfragmentet med 3 skruvar efter justering av inriktningen, följt av slutlig fixering av plattändarna.

Postoperativ 3D-CT bekräftade att den vänstra lårbenslinjen i stort sett var återställd och att den interna fixeringen var i ett bra läge (Figur 8). Dag 3 efter operationen påbörjades positiva och passiva flexions- och extensionsövningar av knäleden. Efter 6 veckor uppnåddes delvis viktbärande gång och efter 3 månader rekommenderades total viktbärande gång. En röntgenundersökning vid 5 månader visade ingen förskjutning vid frakturändan, och frakturlinjen suddades ut av bildandet av en stor mängd kallus (figur 9A). Röntgenundersökning vid 1 år visade en god anpassning av nedre extremiteten och fullständig plasticitet hos benstrukturen (figur 9B). Plattan avlägsnades 3 år efter operationen (figur 9C,D) och patienten uppvisade då en god lemfunktion (figur 10).

Figur 8 3D CT-rekonstruktion. (A) Bäcken; (B,C,D) främre vy (B) och lateral vy (C,D) av vänster lårben 1 dag efter operationen.

Figur 9 Röntgenundersökningar vid uppföljning. 5 månader (A), 1 år (B) och 3 år (C) efter operationen och efter avlägsnande av plattan (D).

Diskussion

Att utsätta lårbensskaftet för en skada med hög slagstyrka kan leda till en komminerad fraktur (12). En lyckad operation är beroende av effektiv reduktion och intern fixering av frakturen med maximalt bevarande av blodtillförseln vid frakturstället (13). LCP:s låsmekanism har god vinkelstabilitet, och skruvarna och plattan kombineras till ett internt fixeringsfäste. Plattan kan föras in i incisionen med MIPPO-tekniken och fästas i den periostala kanalen, med 4 till 6 skruvar installerade vid frakturändarna. Benytan behöver inte vara i nära kontakt med plattan; frakturändan exponeras inte och blodtillförseln bevaras i så stor utsträckning som möjligt, vilket skyddar den lokala vävnaden och skapar en miljö som främjar benläkning (14). Det rapporterades dock att en lateral LCP är förknippad med en relativt hög frekvens (upp till 30 %) av komplikationer, inklusive nonunion, fördröjd union och implantatsvikt, främst på grund av dåligt återställda frakturfragment, okorrigerad justering av nedre extremiteten och periostal strippning under operationen (15).

Anledningen till att den distala änden av den stora distraktorn korsar knäleden är att en femurkondylfraktur har begränsad fixeringsstyrka, vilket påverkar implanteringen av benplattan och ökar risken för infektion i det distala snittet. Rationalet för att använda en stor distraktor var att återställa och bibehålla den femorala kraftlinjen och längden; i processen för reducering och fixering av bäcken- och acetabulära frakturer möjliggjorde detta dragning och rotation utan sekundära skador.

En platta med otillräcklig stödlängd antas vara den främsta orsaken till fraktur nonunion och intern fixeringsfraktur (16). Det har dock också föreslagits att den laterala LCP har instabil excentrisk fixering på grund av otillräckligt stöd på den mediala sidan när den utsätts för longitudinell belastning. Detta orsakar betydande belastning vid frakturändan, vilket påverkar kallusbildningen och fördröjer eller förhindrar läkning. Samtidigt koncentreras spänningen i den laterala plattan under en längre period, vilket kan framkalla ett misslyckande vid intern fixering (17). 3D-printade modeller i naturlig storlek som återspeglar den faktiska storleken och strukturen hos frakturer har under de senaste åren använts i stor utsträckning inom traumakirurgin som referens för att utforma kirurgiska scheman och för preoperativ simulering (18). Användningen av 3D-utskriven modell i den här studien minskade uppenbarligen operationssvårigheterna och förbättrade den kirurgiska noggrannheten, vilket ytterligare kan förhindra att den interna fixeringen misslyckas i viss utsträckning (19).

Den skräddarsydda LCP hade flera fördelar. (I) Retraktorn återställde effektivt den femorala inriktningslinjen och lemlängden och hjälpte till att justera benfragmentens position under operationen. (II) Benplattan var väl utformad och förböjd enligt den 3D-utskrivna hartsmodellen. (III) Den effektiva fixeringen av flera bensegment slutfördes på en gång under minimalt invasiva förhållanden, vilket gjorde att funktionella övningar kunde utföras snart efter operationen. Detta fall hade dock också följande begränsningar. (I) Den femorala inriktningslinjen var inte helt justerad och den nedre extremiteten hade en lätt valgusdeformitet. (II) Benplattan borde ha haft en fördröjningsskruv nära frakturlinjen i den distala änden som kunde korrigera valgusdeformiteten och öka fixeringsstyrkan hos lårbenet. (III) Det stora fria benfragmentet i den proximala änden återställdes inte; användning av perkutan buntningstråd kan åstadkomma överlägsen återställning. (IV) En excentriskt fixerad långsträckt benplatta upplever betydande belastning och stress, vilket ökar sannolikheten för utmattningsfrakturer.

Slutsatser

En ny strategi utvecklades för behandling av multisegmentskommunierad lårbensfraktur med en skräddarsydd LCP som involverade MIPPO-tekniken tillsammans med en 3D-utskriven modell. Patienten uppvisade god lemfunktion vid 3-årsuppföljningen utan några komplikationer. Därför är detta förfarande värt att överväga som ett alternativ för noggrann fixering av komminerade midistala femurfrakturer.

Acknowledgments

Finansiering: Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation of China (bidrag nr 81671804 och 81772456); Jilin-provinsens program för vetenskaplig utveckling (bidrag nr 20190304123YY, 20180623050TC och 20180201041SF); program från Jilin-provinsens hälsodepartement (bidrag nr 20190304123Y, 20180623050TC och 20180201041SF); program från Jilin-provinsens hälsodepartement (bidrag nr 20190304123Y, 20180623050TC och 20180201041SF). 2019SCZT001, 2019SCZT014 och 2019SRCJ001); Cultivation Program from the Second Hospital of Jilin University for National Natural Science Foundation (grant No. KYPY2018-01); och Youth Talents Promotion Project of Jilin Province (grant No. 192004).

Fotnot

Etiskt uttalande: Författarna är ansvariga för alla aspekter av arbetet genom att se till att frågor som rör riktigheten eller integriteten hos någon del av arbetet undersöks och löses på lämpligt sätt. Skriftligt informerat samtycke erhölls från patienten för publicering av detta manuskript och eventuella medföljande bilder.

Open Access Statement: Detta är en Open Access-artikel som distribueras i enlighet med Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International License (CC BY-NC-ND 4.0), som tillåter icke-kommersiell kopiering och distribution av artikeln med det strikta förbehållet att inga ändringar eller redigeringar görs och att originalverket citeras på rätt sätt (inklusive länkar till både den formella publikationen genom relevant DOI och licensen). Se: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

1. Anaya R, Rodriguez M, Gil JM, et al. Utvärdering av en strategi för att förkorta tiden till operation hos patienter som behandlas med trombocythämmare och har en proximal lårbensfraktur (AFFEcT-studien): Studieprotokoll för en randomiserad, kontrollerad klinisk multicenterstudie. Medicine (Baltimore) 2019;98:e15514.
2. Bai Y, Zhang X, Tian Y, et al. Incidens av infektion på operationsstället efter öppen reduktion och intern fixering av en distal femurfraktur: En observationell fall-kontrollstudie. Medicine (Baltimore) 2019;98:e14547.
3. Neumann MV, Südkamp NP, Strohm PC. Hantering av lårbensskaftsfrakturer. Acta Chir Orthop Traumatol Cech 2015;82:22-32.
4. Callan JP. Ny intramedullär spik underlättar läkning av femurfrakturer. JAMA 1979;241:1089.
5. Koerner MR, Young LE, Daniel A, et al. Minskar dragning behovet av öppen reduktion vid lårbensskaftfrakturer som behandlas inom 24 timmar? J Surg Orthop Adv 2018;27:303-6.
6. Biswas SP, Kurer MH, Mackenney RP. Extern fixering för femorala skaftfrakturer efter Stanmore total knäplastik. J Bone Joint Surg Br 1992;74:313-4.
7. Sahu RL, Sikdar J. Frakturunion vid sluten interlocking spik vid lårbensfraktur. JNMA J Nepal Med Assoc 2010;49:228-31.
8. Dodd AC, Salib CG, Lakomkin N, et al. Ökad risk för negativa händelser vid behandling av lårbens- och tibiaskaftfrakturer med platta: En analys av NSQIP-data. J Clin Orthop Trauma 2016;7:80-5.
9. Shah MD, Kapoor CS, Soni RJ, et al. Utvärdering av resultatet av proximal femur locking compression plate (PFLCP) vid instabila proximala femurfrakturer. J Clin Orthop Trauma 2017;8:308-12.
10. Kumar A, Gupta H, Yadav CS, et al. Locking plates role in treatment of difficult ununited fractures: En klinisk studie. Chin J Traumatol 2013;16:22-6.
11. Kiyono M, Noda T, Nagano H, et al. Kliniska resultat av behandling med låsbara kompressionsplattor för distala femurfrakturer i en retrospektiv kohort. J Orthop Surg Res 2019;14:384.
12. El Beaino M, Morris RP, Lindsey RW, et al. Biomekanisk utvärdering av dubbla plattkonfigurationer för fixering av femurskaftfrakturer. 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. Minimalt invasiv perkutan plattosteosyntes (MIPPO) i kombination med lökskinnsliknande autolog bentransplantation: En ny teknik för behandling av tibial nonunion. Med Sci Monit 2019;25:5997-6006.
15. Henderson CE, Kuhl LL, Fitzpatrick DC, et al. Låsbara plattor för distala femurfrakturer: Finns det problem med frakturläkning? J Orthop Trauma 2011;25 Suppl 1:S8-14.
16. Jackson M, Learmonth ID. Behandling av nonunion efter intrakapsulära frakturer i proximala lårbenet. Clin Orthop Relat Res 2002.119-28.
17. Glassner PJ, Tejwani NC. Fel på en låsbar kompressionsplatta för proximal femur: En fallserie. J Orthop Trauma 2011;25:76-83.
18. Li QJ, Yu T, Liu LH, et al. Kombinerad 3D-snabb prototypframställning och datanavigation underlättar kirurgisk behandling av medfödd skolios: En fallrapport och beskrivning av tekniken. Medicine (Baltimore) 2018;97:e11701.
19. Zou Y, Han Q, Weng XS, et al. Utvärdering av precision och tillförlitlighet av tredimensionella utskrivna modeller av skadat ben och proteser genom stereolitografiutseende. Medicine (Baltimore) 2018;97:e9797.