血管移植、游離皮瓣結(jié)合3D打印骨重建治療小腿Gustilo ⅢC型開放骨折伴大段骨缺損一例

張微微 賈長軍 王聰 吳凡 陳國輝 毛榮翔 史永娜

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，交通事故造成的肢體Gustilo ⅢC型開放骨折伴大段骨缺損，臨床治療過程比較困難，對診療技術(shù)要求高，病程恢復(fù)時間長。我院骨科采用一期修復(fù)血管、神經(jīng)、肌腱并切取游離皮瓣保肢，二期血管骨移植或骨搬運技術(shù)恢復(fù)肢體骨骼長度。但仍有部分Gustilo ⅢC型軟組織及骨感染發(fā)生率高，常采用外固定架固定維持肢體長度，骨水泥占位膜誘導(dǎo)技術(shù)，二期植骨或帶血管骨移植，治療過程較長，對骨科醫(yī)生及患者心理耐受、依從性均是一種挑戰(zhàn)。近年來，人工智能3D打印技術(shù)在臨床應(yīng)用越來越廣泛，2022年1月14日，遼寧省葫蘆島市第二人民醫(yī)院收治1 例車禍傷致小腿開放粉碎性骨折患者，伴有大段血管損傷、大面積皮膚軟組織缺損及長段骨缺損，經(jīng)清創(chuàng)一期血管移植重建患肢脛前脛后動脈保肢，并行游離股前外側(cè)皮瓣修復(fù)大面積軟組織缺損，脛骨骨缺損長13 cm，二期采用3D 打印假體重建大段脛骨骨缺損，取得較好的臨床效果，患者術(shù)后功能恢復(fù)滿意。

1 病例資料

患者，男，49歲，發(fā)生車禍致左小腿中段以遠(yuǎn)大面積皮膚軟組織、骨缺損；足部顏色蒼白，無血運。T 36.6℃，P 82 次/分，R 16 次/分，BP 123/80 mmHg。一般狀況：發(fā)育正常，營養(yǎng)良好，體型正常，無貧血貌，神志清楚，語言流利，準(zhǔn)確回答問題，精神狀態(tài)可，被動體位，平車送入病室，查體合作。其他查體無異常。專科情況：左腿中段以遠(yuǎn)大面積皮膚軟組織環(huán)形缺損，僅腓側(cè)少許皮膚與遠(yuǎn)端相連，創(chuàng)腔污染嚴(yán)重，斷端骨質(zhì)外露，小腿部分屈伸趾肌肉撕脫缺損（見圖1A-C），近端創(chuàng)腔內(nèi)可見斷裂血管搏動，足部肢體完整，顏色蒼白，無血運。DR：左脛腓骨中下段粉碎性骨折伴移位（見圖1C-E）。

圖1 患者外傷后臨床相關(guān)資料：A-C. 外傷后小腿外相；D、E. 傷后X線影像可見脛腓骨開放粉碎性骨折伴有大段骨缺損；F. 傷后脛腓骨三維CT影像

化驗檢查：入院時血常規(guī)、凝血功能正常，生化各項數(shù)值正常。

急診行清創(chuàng)手術(shù)，清創(chuàng)后測量左脛骨缺損13 cm，脛前動脈缺損10 cm，大隱靜脈缺損8 cm，脛后動脈斷裂碾挫2 cm（見圖2A），腓深神經(jīng)及脛后神經(jīng)斷裂，脛后肌腱斷裂，經(jīng)過二次清創(chuàng)后腓骨側(cè)復(fù)位鈦板固定，維持下肢立線及長度，脛骨采用單邊外固定架固定兩側(cè)斷端，避免足旋轉(zhuǎn)，經(jīng)皮外側(cè)采用脛骨遠(yuǎn)端解剖鎖定鈦板固定脛骨近端及足部楔骨，防止足下垂（見圖2B-D）。取對側(cè)大隱靜脈橋接左側(cè)脛前動脈，大隱靜脈，脛后動脈清創(chuàng)后端端吻合，吻合肌腱及神經(jīng)，污染的游離骨塊清除后，骨缺損處骨水泥占位，縫合撕裂皮膚肌肉，內(nèi)側(cè)及后側(cè)缺損皮膚、軟組織用VSD 覆蓋，術(shù)后三抗等治療，傷口1 周后更換VSD，創(chuàng)面分泌物常規(guī)做一般細(xì)菌培養(yǎng)，創(chuàng)面無細(xì)菌生長，10 d 更換一次VSD，50 d 后創(chuàng)面基底大部分新鮮肉芽生成，脛前內(nèi)側(cè)，后外側(cè)外露部分肌腱（見圖2E、F）。術(shù)后50 d采用游離股前外側(cè)皮瓣游離移植修復(fù)環(huán)形創(chuàng)面（見圖2G、H），面積20 cm×15 cm，同時更換脛骨缺損處骨水泥占位，術(shù)后皮瓣一期愈合，創(chuàng)面周圍無滲出及炎性反應(yīng)。

圖2 一期保肢及修復(fù)創(chuàng)面：A. 清創(chuàng)術(shù)中骨缺損及動、靜脈缺損情況；B-D. 術(shù)后1周二次清創(chuàng)后骨折固定外相及X線片；E、F. 術(shù)后50 d創(chuàng)面基底大部分新鮮肉芽生成；G、H. 受傷后50 d股前外側(cè)皮瓣游離移植修復(fù)環(huán)形創(chuàng)面

術(shù)后2個月設(shè)計人工智能3D打印鈦合金假體，通過雙下肢薄層CT平掃，層數(shù)1 mm以內(nèi)，設(shè)計骨缺損處鈦合金打印骨骼，近端采用髓內(nèi)固定方式，遠(yuǎn)端采用蓋頂打樁螺釘固定技術(shù)，表面鈦多層微孔噴涂，有利于骨長入，打印骨骼采用組配式螺釘固定（見圖3A-D）。皮瓣修復(fù)6 個月后骨重建，拆除外固定架及固定鎖定板，取出占位骨水泥，見腔內(nèi)膜誘導(dǎo)新鮮血液滲出，近端脛骨線鋸截骨，遠(yuǎn)端擺鋸截骨，使骨面整齊，遠(yuǎn)端將假體蓋頂固定在脛骨遠(yuǎn)端，注意避免旋轉(zhuǎn)，近端擴髓植入近端假體，然后復(fù)位固定假體中段螺釘（見圖3E），見左下肢脛骨立線和長度恢復(fù)，無旋轉(zhuǎn)及異?；顒樱钻P(guān)節(jié)中立位，無足下垂，縫合傷口皮膚，切口一期愈合。術(shù)后左脛腓骨DR 見脛骨解剖重建長度及立線（見圖3F、G），3D打印長段骨重建精準(zhǔn)，固定牢固，具有可靠的初始穩(wěn)定性，術(shù)后第1 周即可拄拐下地部分負(fù)重行走（見圖3H），康復(fù)師進行踝關(guān)節(jié)、足趾功能鍛煉，早期康復(fù)有利于患肢功能最大化恢復(fù)。

圖3 受傷后2個月設(shè)計3D打印鈦合金骨骼假體：A. CT掃描后骨缺損重建圖像；B-D. 3D打印鈦合金假體實物；E. 受傷后6個月手術(shù)植入3D打印鈦合金假體外相；F、G. 術(shù)后2 d左側(cè)脛腓骨正側(cè)位DR圖像；H. 術(shù)后1周部分負(fù)重；I、J. 3D打印骨重建術(shù)后7個月復(fù)查左側(cè)脛腓骨正側(cè)位DR片

患者3D 打印大段骨重建術(shù)后1 周左下肢部分負(fù)重行走，進行功能康復(fù)鍛煉，連續(xù)觀察隨訪7 個月傷口周圍無紅腫及滲出，術(shù)后2 個月假體周圍外骨痂包繞生成，術(shù)后3 個月復(fù)查兩端與假體邊緣骨痂生成，骨量生長迅速，術(shù)后7 個月復(fù)查左脛骨遠(yuǎn)端植入3D 打印假體周圍無硬化及松動（見圖3I、J）。末次隨訪日常生活肢體疼痛VAS評分2 分，ADL 評分92 分，下肢骨缺損LEFS 評分[1]42分，滿意度9 分。

2 討論

嚴(yán)重四肢毀損傷大面積軟組織缺損伴骨缺損治療一直是臨床醫(yī)生面臨的棘手問題。骨缺損診斷臨床上常用四度十分法分型[2]，Haines等[3]關(guān)于開放性脛骨干骨折的研究指出，當(dāng)肢體骨缺損的長度超過2 cm時臨床骨愈合會發(fā)生延期愈合或者不愈合。Keating 等[4]的研究表明，當(dāng)骨缺損長度超過其周長的2 ～ 2.5 倍時，骨折很難愈合。肢體Gustilo ⅢC型骨缺損的臨床治療非常棘手[5-6]，現(xiàn)有的手術(shù)修復(fù)技術(shù)均有失敗的可能，并發(fā)肢體短縮繼發(fā)畸形，累及關(guān)節(jié)面等問題都需要臨床醫(yī)生謹(jǐn)慎治療[7]，本例病例急診手術(shù)重建肢體血管、神經(jīng)，肌腱保肢，二期游離皮瓣覆蓋軟組織缺損，采用人工智能3D打印鈦合金假體，精準(zhǔn)重建骨骼的長度，不再犧牲自身骨骼做移植，維持機體的完整穩(wěn)定，縮短骨愈合時間，達(dá)到初始穩(wěn)定，同時采用ERAS模式早期快速安全地進行肢體部分負(fù)重及功能鍛煉，幫助患者早日恢復(fù)正常生活。

臨床中肢體嚴(yán)重創(chuàng)傷常常伴有開放性骨折，接診后需要醫(yī)生全面系統(tǒng)地查看創(chuàng)口，評估肢體血管、神經(jīng)、肌肉和骨缺損損傷情況。臨床上常用的肢體嚴(yán)重?fù)p傷評分（mangled extremity severity score, MESS）、肢體挽救指數(shù)（limb salvage index, LSI）、漢諾威骨折評分（HFS-97）、軟組織損傷、骨骼損傷、休克和患者年齡評分（soft-tissue injury, skeleton, shock, and age, NISSSA）等[8]、預(yù)測性挽救指數(shù)（predictive salvage index, PSI）和軟組織缺損、骨骼缺損、神經(jīng)血管缺損和后續(xù)損傷評分等可以幫助臨床醫(yī)生進行傷情判定和評估。

嚴(yán)重高能量開放性骨折、骨感染壞死骨、骨腫瘤及先天性疾病等多種原因造成肢體長段骨缺損，缺損部位往往伴有皮膚軟組織缺損或者感染、貼骨疤痕等，合并肢體血管、神經(jīng)、肌腱損傷等復(fù)雜病情嚴(yán)重影響預(yù)后及治療結(jié)果。肢體長段骨缺損的治療一直是骨科醫(yī)生面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，臨床上長段骨缺損的治療方法包括帶血管腓骨移植、Masquelet膜誘導(dǎo)技術(shù)、動力骨牽張髓內(nèi)釘系統(tǒng)（intramedullary skeletal kinetic distractor, ISKD）、擴髓沖洗抽吸技術(shù)（reamer/irrigator/aspirator, RIA）、BMPs 蛋白誘導(dǎo)異位骨成形技術(shù)、Ilizarov 牽張成骨技術(shù)、3D 打印骨重建技術(shù)等[9-11]，3D 打印骨重建在肢體長段骨缺損的臨床治療中應(yīng)用越來越廣泛[12-13]。3D打印技術(shù)治療四肢長段骨缺損通過術(shù)前薄層CT 采集健側(cè)肢體詳細(xì)數(shù)據(jù)，包括長度及骨骼輪廓關(guān)節(jié)形狀等，打印與健側(cè)肢體等同的“私人定制化”3D打印假體，精準(zhǔn)匹配骨缺損的長度及形態(tài)結(jié)構(gòu)，有效解決填充或移植物不匹配、強度不足等的問題。同時假體的表面帶有微多孔涂層實現(xiàn)早期骨長入，有利于假體生物力學(xué)性能的提高，肢體的機械強度恢復(fù)和生物力學(xué)傳導(dǎo)的重建，獲取與缺損部位匹配的個性化假體[14]。

3D打印骨重建假體在產(chǎn)品設(shè)計與假體制備上包括3個部分[15]：①數(shù)據(jù)獲取，制作設(shè)計假體3D試模，預(yù)留釘孔位置；②通過醫(yī)工交流確定假體長度、墊圈、固定方式及植入手術(shù)流程；③3D打印采用表面鈦多層微孔噴涂，產(chǎn)品組合測試合格后進行滅菌消毒，無菌密封包裝，打印鈦合金假體可為肢體骨骼提供足夠的機械強度支撐與生物力學(xué)傳導(dǎo)，使重建肢體快速達(dá)到接近原始的生物力學(xué)，骨重建后早期下床鍛煉，術(shù)后即可拄拐行走，進行肢體部分負(fù)重鍛煉。本病例中設(shè)計的3D打印假體為寬岳新晟實公司設(shè)計定制型假體，3D打印骨重建術(shù)后至開始肢體部分負(fù)重功能鍛煉的時間為7 d，骨移植及Masquelet 技術(shù)骨愈合時間要3 ～ 6個月才能進行肢體功能鍛煉，Ilizarov技術(shù)骨愈合需要6 ～ 12個月；早期功能鍛煉在時間上明顯優(yōu)于其他方法。

本例病例主要不足為病例數(shù)較少及隨訪時間較短，從而使研究結(jié)果缺乏更有力的臨床數(shù)據(jù)支持。未來將納入更多的病例及長時間隨訪并總結(jié)分析臨床療效，在移植物與組織相容性，長時間強度疲勞性、假體松動、骨端硬化等方面總結(jié)經(jīng)驗。未來骨科將實現(xiàn)精準(zhǔn)、微創(chuàng)、智能化，本例3D打印骨重建治療四肢長段骨缺損具有良好的臨床可行性及有效性，在徹底清創(chuàng)及控制感染的前提下，不犧牲自體長段骨做移植，可實現(xiàn)早期假體穩(wěn)定及恢復(fù)肢體強度，進行早期功能鍛煉，患者可獲得較滿意的肢體功能。

綜上所述，隨著臨床骨組織工程學(xué)及材料學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展，Gustilo ⅢC損傷伴骨及大面積軟組織缺損保肢治療應(yīng)用3D打印技術(shù)對四肢長段骨缺損治療中實現(xiàn)個性化假體構(gòu)建技術(shù)從傳統(tǒng)治療方式到假體替代的轉(zhuǎn)變，一期手術(shù)修復(fù)損傷的血管、神經(jīng)、肌腱，采用皮瓣修復(fù)缺損皮膚軟組織保住損傷肢體，二期手術(shù)采用3D打印技術(shù)重建大段骨缺損，為患者保留肢體長度和骨骼功能，避免帶血管腓骨移植對身體的二次創(chuàng)傷，縮短住院時間，患者術(shù)后快速恢復(fù)肢體功能。但是也要注意隨訪假體融合率及松動率，今后也將納入更多病例，為收集臨床數(shù)據(jù)提供支持，推廣新的方法及技術(shù)[16]。