血管移植、游離皮瓣結合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

隨著現代工業的飛速發展，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，對診療技術要求高，病程恢復時間長。我院骨科采用一期修復血管、神經、肌腱并切取游離皮瓣保肢，二期血管骨移植或骨搬運技術恢復肢體骨骼長度。但仍有部分Gustilo ⅢC型軟組織及骨感染發生率高，常采用外固定架固定維持肢體長度，骨水泥占位膜誘導技術，二期植骨或帶血管骨移植，治療過程較長，對骨科醫生及患者心理耐受、依從性均是一種挑戰。近年來，人工智能3D打印技術在臨床應用越來越廣泛，2022年1月14日，遼寧省葫蘆島市第二人民醫院收治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，經清創一期血管移植重建患肢脛前脛后動脈保肢，并行游離股前外側皮瓣修復大面積軟組織缺損，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，患者術后功能恢復滿意。

1 病例資料

患者，男，49歲，發生車禍致左小腿中段以遠大面積皮膚軟組織、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：發育正常，營養良好，體型正常，無貧血貌，神志清楚，語言流利，準確回答問題，精神狀態可，被動體位，平車送入病室，查體合作。其他查體無異常。?？魄闆r：左腿中段以遠大面積皮膚軟組織環形缺損，僅腓側少許皮膚與遠端相連，創腔污染嚴重，斷端骨質外露，小腿部分屈伸趾肌肉撕脫缺損（見圖1A-C），近端創腔內可見斷裂血管搏動，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、凝血功能正常，生化各項數值正常。

急診行清創手術，清創后測量左脛骨缺損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），腓深神經及脛后神經斷裂，脛后肌腱斷裂，經過二次清創后腓骨側復位鈦板固定，維持下肢立線及長度，脛骨采用單邊外固定架固定兩側斷端，避免足旋轉，經皮外側采用脛骨遠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）。取對側大隱靜脈橋接左側脛前動脈，大隱靜脈，脛后動脈清創后端端吻合，吻合肌腱及神經，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，內側及后側缺損皮膚、軟組織用VSD 覆蓋，術后三抗等治療，傷口1 周后更換VSD，創面分泌物常規做一般細菌培養，創面無細菌生長，10 d 更換一次VSD，50 d 后創面基底大部分新鮮肉芽生成，脛前內側，后外側外露部分肌腱（見圖2E、F）。術后50 d采用游離股前外側皮瓣游離移植修復環形創面（見圖2G、H），面積20 cm×15 cm，同時更換脛骨缺損處骨水泥占位，術后皮瓣一期愈合，創面周圍無滲出及炎性反應。

圖2 一期保肢及修復創面：A. 清創術中骨缺損及動、靜脈缺損情況；B-D. 術后1周二次清創后骨折固定外相及X線片；E、F. 術后50 d創面基底大部分新鮮肉芽生成；G、H. 受傷后50 d股前外側皮瓣游離移植修復環形創面

術后2個月設計人工智能3D打印鈦合金假體，通過雙下肢薄層CT平掃，層數1 mm以內，設計骨缺損處鈦合金打印骨骼，近端采用髓內固定方式，遠端采用蓋頂打樁螺釘固定技術，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，見腔內膜誘導新鮮血液滲出，近端脛骨線鋸截骨，遠端擺鋸截骨，使骨面整齊，遠端將假體蓋頂固定在脛骨遠端，注意避免旋轉，近端擴髓植入近端假體，然后復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，無旋轉及異?；顒?，踝關節中立位，無足下垂，縫合傷口皮膚，切口一期愈合。術后左脛腓骨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，固定牢固，具有可靠的初始穩定性，術后第1 周即可拄拐下地部分負重行走（見圖3H），康復師進行踝關節、足趾功能鍛煉，早期康復有利于患肢功能最大化恢復。

圖3 受傷后2個月設計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個月手術植入3D打印鈦合金假體外相；F、G. 術后2 d左側脛腓骨正側位DR圖像；H. 術后1周部分負重；I、J. 3D打印骨重建術后7個月復查左側脛腓骨正側位DR片

患者3D 打印大段骨重建術后1 周左下肢部分負重行走，進行功能康復鍛煉，連續觀察隨訪7 個月傷口周圍無紅腫及滲出，術后2 個月假體周圍外骨痂包繞生成，術后3 個月復查兩端與假體邊緣骨痂生成，骨量生長迅速，術后7 個月復查左脛骨遠端植入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]關于開放性脛骨干骨折的研究指出，當肢體骨缺損的長度超過2 cm時臨床骨愈合會發生延期愈合或者不愈合。Keating 等[4]的研究表明，當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]，現有的手術修復技術均有失敗的可能，并發肢體短縮繼發畸形，累及關節面等問題都需要臨床醫生謹慎治療[7]，本例病例急診手術重建肢體血管、神經，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，維持機體的完整穩定，縮短骨愈合時間，達到初始穩定，同時采用ERAS模式早期快速安全地進行肢體部分負重及功能鍛煉，幫助患者早日恢復正常生活。

臨床中肢體嚴重創傷常常伴有開放性骨折，接診后需要醫生全面系統地查看創口，評估肢體血管、神經、肌肉和骨缺損損傷情況。臨床上常用的肢體嚴重損傷評分（mangled extremity severity score, MESS）、肢體挽救指數（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]、預測性挽救指數（predictive salvage index, PSI）和軟組織缺損、骨骼缺損、神經血管缺損和后續損傷評分等可以幫助臨床醫生進行傷情判定和評估。

嚴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、肌腱損傷等復雜病情嚴重影響預后及治療結果。肢體長段骨缺損的治療一直是骨科醫生面臨的嚴峻挑戰，臨床上長段骨缺損的治療方法包括帶血管腓骨移植、Masquelet膜誘導技術、動力骨牽張髓內釘系統（intramedullary skeletal kinetic distractor, ISKD）、擴髓沖洗抽吸技術（reamer/irrigator/aspirator, RIA）、BMPs 蛋白誘導異位骨成形技術、Ilizarov 牽張成骨技術、3D 打印骨重建技術等[9-11]，3D 打印骨重建在肢體長段骨缺損的臨床治療中應用越來越廣泛[12-13]。3D打印技術治療四肢長段骨缺損通過術前薄層CT 采集健側肢體詳細數據，包括長度及骨骼輪廓關節形狀等，打印與健側肢體等同的“私人定制化”3D打印假體，精準匹配骨缺損的長度及形態結構，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早期骨長入，有利于假體生物力學性能的提高，肢體的機械強度恢復和生物力學傳導的重建，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品設計與假體制備上包括3個部分[15]：①數據獲取，制作設計假體3D試模，預留釘孔位置；②通過醫工交流確定假體長度、墊圈、固定方式及植入手術流程；③3D打印采用表面鈦多層微孔噴涂，產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傳導，使重建肢體快速達到接近原始的生物力學，骨重建后早期下床鍛煉，術后即可拄拐行走，進行肢體部分負重鍛煉。本病例中設計的3D打印假體為寬岳新晟實公司設計定制型假體，3D打印骨重建術后至開始肢體部分負重功能鍛煉的時間為7 d，骨移植及Masquelet 技術骨愈合時間要3 ～ 6個月才能進行肢體功能鍛煉，Ilizarov技術骨愈合需要6 ～ 12個月；早期功能鍛煉在時間上明顯優于其他方法。

本例病例主要不足為病例數較少及隨訪時間較短，從而使研究結果缺乏更有力的臨床數據支持。未來將納入更多的病例及長時間隨訪并總結分析臨床療效，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經驗。未來骨科將實現精準、微創、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，在徹底清創及控制感染的前提下，不犧牲自體長段骨做移植，可實現早期假體穩定及恢復肢體強度，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及材料學的創新發展，Gustilo ⅢC損傷伴骨及大面積軟組織缺損保肢治療應用3D打印技術對四肢長段骨缺損治療中實現個性化假體構建技術從傳統治療方式到假體替代的轉變，一期手術修復損傷的血管、神經、肌腱，采用皮瓣修復缺損皮膚軟組織保住損傷肢體，二期手術采用3D打印技術重建大段骨缺損，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傷，縮短住院時間，患者術后快速恢復肢體功能。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，為收集臨床數據提供支持，推廣新的方法及技術[16]。