Подписаться ВК
 18.01.2022 в 20:23   3dmodeller

Анатомический 3D-печатный эндопротез лучевой кости установленный после резекции при гигантоклеточной опухоли дистального отдела

Поделиться
с друзьями:

У 34-летней женщины диагностирована гигантоклеточная опухоль правого дистального отдела лучевой кости с обширной инвазией в суставы. После блочной резекции 5,5 см дистального отдела лучевой кости реконструкция была выполнена с помощью трехмерного печатного протеза дистального отдела лучевой кости. Кроме того, была проведена реконструкция мультилигаментной связки, чтобы предотвратить послеоперационный подвывих лучезапястного сустава и имитировать собственный дистальный отдел лучевой кости. Через 18 месяцев диапазон движений составлял 20 ° тыльного сгибания, 10 ° ладонного сгибания, 10 ° супинации и 60 ° пронации. Сила захвата составила 60% по сравнению с контралатеральной стороной. В течение этого 2-летнего наблюдения осложнений не наблюдалось. В статье рассмотрим комбинированный трехмерный протез напечатанный на 3D принтера по индивидуальному заказу с многосвязной реконструкцией, на данный момент это инновационный метод без послеоперационных осложнений через 2 года.

Гигантоклеточная опухоль (ГКО) считается доброкачественной при метастазировании, но ведет себя агрессивно на местном уровне. Эта опухоль локализуется примерно на 2% руки, а дистальный отдел лучевой кости является третьей по частоте локализацией. Реконструкция скелета расширенного костного дефекта является чрезвычайно сложной задачей для достижения отличного результата как с точки зрения функциональных потребностей, так и с точки зрения косметологии с минимальными осложнениями. Были предложены различные методы, такие как локтевая транслокация и артродез запястья, которые подходят для случаев, когда опухоль распространяется на кости запястья или в случаях рецидива. Однако эти процедуры приводят к потере движения. Неваскуляризованный или васкуляризованный аутотрансплантат и аллотрансплантат являются биологическими заменителями, но проблема с нестабильность запястья и дегенеративные изменения остаются актуальными. Основные преимущества реконструкции с заменой анатомическим протезом — это восстановление больших дефектов, более раннее восстановление и предотвращение заболеваемости донорским участком. В данной статье представлена методика реконструкции с использованием напечатанного на 3D принтера индивидуального эндопротеза с реконструкцией связок. Мы сообщаем о послеоперационных функциональных результатах и осложнениях у первого пациента, перенесшего эту процедуру.

История болезни

34-летняя женщина-правша обратилась с жалобой на болезненное образование (3 × 5 см) на правом запястье в течение 6 месяцев. При первичном обращении пациент имел сгибание запястья 0 °, разгибание 0 °, супинацию 0 ° и оставалось только 10 ° пронации. Рентгенограммы продемонстрировали остеолитическое поражение дистального отдела лучевой кости с плохо очерченными краями. После патологического подтверждения гигантоклеточной опухоли III степени обсуждались варианты реконструкции. Пациент согласился на реконструкцию с использованием индивидуального эндопротеза и техники реконструкции связок из-за более короткого времени восстановления и сохранности движений после операции. Предоперационные обследования включали двусторонние рентгеновские снимки запястья и грудной клетки. При необходимости выполнялись двусторонняя 3D-компьютерная томография запястья и магнитно-резонансная томография (МРТ) правого запястья. Метастазов в легкие не обнаружено.

Рентгенограммы, демонстрирующие остеолитическое поражение с нечетким краем дистального отдела лучевой кости на передней и боковой проекциях

Магнитно-резонансная томография, демонстрирующая корональные и сагиттальные виды в T1 и T2 дистального отдела лучевой кости.

Изготовление эндопротеза

Использовали индивидуальный эндопротез правого дистального отдела лучевой кости с соответствующими размерами, полученными на предоперационных рентгенограммах. Оба запястья были сканированы с помощью системы визуализации компьютерной томографии (GE Revolution 256; GE Healthcare) и оборудования для визуализации МРТ (Achieva 1.5T; Philips Healthcare). Полученные разделы (файлы DICOM) загружали в OsiriX MD Viewer Software (Pixmeo), а Solidworks (Dassault Systèmes) использовали в качестве программы автоматизированного проектирования для создания прототипов. Наконец, была напечатана 3D модель из титана (марка Ti-6AI-4V) из Mlab 200R, на 3D принтере прямого лазерного плавления металла (3D принтер Concept Laser).

Изготовленный на заказ дистальный радиальный эндопротез и титана с помощью трехмерной компьютерной томографии и DMLS 3D принтера

Хирургическая техника

Институциональный наблюдательный совет (IRB) медицинского факультета Университета Чулалонгкорн одобрил это исследование (сертификат № 025/2020, IRB № 488/63). Пациент был помещен под общую анестезию с соответствующим образом подготовленными и задрапированными ногами и руками. Ее правая рука была поднята до затягивания жгута без остановки крови. Стандартный продольный разрез на тыльной стороне запястья был сделан поверх лучевой кости, не взаимодействуя с местом предыдущей биопсии и продолжаясь от него. Сухожилия общего разгибателя пальцев втянуты на локтевую сторону, а длинный большой разгибатель большого пальца — на лучевую сторону. Выявлена капсула дорсального запястья. При резекции опухоли en bloc сохранен дистальный край дорсальной капсулы запястья. Выявлена дорсальная радиолуно-трехгранная связка и рассечена до места прикрепления к дорсальной губе дистального отдела лучевой кости для последующей реконструкции. Несмотря на сохранение ладонной лучевой связки и ладонной капсулы, резекция опухоли единым блоком была выполнена до предоперационного уровня, основанного на степени поражения кости и мягких тканей по данным КТ и МРТ. Для установки индивидуального протеза была произведена дополнительная поперечная остеотомия на диафизе лучевой кости.

Для реконструкции лучезапястной и дистальной лучевой связок с помощью сверла 2,5 мм были проделаны два вертикальных туннеля в дистальном ряду запястья (головчатая и трапециевидная кость) и один наклонный канал у основания шиловидного отростка локтевой кости. Две проволочные петли, показанные синим цветом на рисунке 4а, прошли в отверстие от спинного к ладонному. Кончики проволочных петель оставлены для извлечения сухожильного трансплантата с ладонной стороны дистального ряда запястья. Еще одна проволочная петля (на рисунке 4а) для реконструкции дистальной лучевой связки проходили от проксимального к дистальному, через отверстие в основании шиловидного отростка локтевой кости. Кончик проволочной петли также был оставлен для извлечения сухожилия. Перед установкой протеза в отверстия протеза дистального отдела лучевой кости наложили три направляющих шва (Ethibond 2-0), чтобы облегчить прохождение сухожильного трансплантата через протез (показано зеленым на рисунке 4а).

Диаграммы, демонстрирующие реконструкцию лучезапястных и дистальных лучевых связок. А. Две синие проволочные петли предназначались для реконструкции лучезапястной кости, а одна красная проволочная петля — для реконструкции лучевой связки. B : трансплантаты сухожилий были связаны зелеными швами на тыльной стороне протеза (звездочка), а петли из синей проволоки были использованы для извлечения зеленой нити (стрелка) с ладонной стороны. C. Петли из синей проволоки снимали зеленые швы (стрелка). D — Трансплантаты сухожилий извлекали из тыльной стороны протеза через ладонную часть запястья и обратно к тыльной стороне дистального ряда запястья. E. два трансплантата сухожилий были вставлены для восстановления лучезапястной связки. F. Другой единственный трансплантат сухожилия был вставлен для реконструкции дистальной лучевой связки.

Для реконструкции использовался изготовленный на заказ дистальный радиальный эндопротез с анатомическими размерами, полученными при предоперационной 3D КТ. Этот протез был вставлен в интрамедуллярный канал проксимального отдела диафиза лучевой кости с цементом. Интрамедуллярный канал лучевой кости был подготовлен путем рассверливания и орошения физиологическим раствором. После высыхания канала костный цемент был введен в костномозговой канал с помощью инъекции шприца и цифровой тампонады. Затем вставили протез и удерживали его до тех пор, пока не затвердел цемент.

Затем были подготовлены три полоски аутогенного сухожильного трансплантата для реконструкции капсуло-лигаментных структур оставшихся костей запястья до эндопротеза. У этого пациента нам пришлось использовать трансплантат подколенного сухожилия из-за отсутствия длинных ладонных и подошвенных сухожилий. Трансплантат сухожилия подколенного сухожилия был разрезан в продольном направлении для уменьшения размера (конечный диаметр 2,0 мм) и облегчения прохождения через просверленное отверстие диаметром 2,5 мм.

Полоски сухожильных трансплантатов были связаны с помощью направляющих швов на тыльной стороне протеза (обозначено звездочкой на рисунке 4b). Было выполнено легкое вытягивание запястья, чтобы оценить проволочную петлю и направить шов в пространстве между протезом и костью запястья. Затем проволочные петли на ладонной стороне запястья использовались для извлечения направляющего шва с сухожильным трансплантатом (показано на рисунке 4b). С помощью этого метода сухожильные трансплантаты вытягивались из тыльной стороны протеза через ладонную часть запястья и обратно в тыльную сторону дистального ряда запястья без необходимости открывать ладонный разрез (рисунок 4c и d).

Сначала натягивалось самое радиальное отверстие протеза, за которым следовали центральные и дистальные отверстия лучевого сустава (рисунок 4 e и f). Перед тем, как затягивать все связки, необходимо подтвердить, что лучезапястные и дистальные лучевые суставы уменьшены до нормального положения. Для лучезапястного сустава стабильность была предпочтительнее движения. Натяжение связки лучезапястного сустава установлено при разгибании запястья на 30 °. Мы намеренно настроили натяжение лучезапястной связки как можно сильнее, чтобы гарантировать стабильность лучезапястного сустава, хотя может возникнуть некоторая жесткость. Для дистального лучевого сустава натяжение реконструкции дистальной лучевой связки было установлено в нейтральном положении проносупинации запястья и подтвердило, что связки не были перенапряжены. В результате интраоперационный диапазон движений составил 45 ° сгибания запястья, разгибания запястья 45 ° после натяжения лучезапястных связок.

5A диаграмма и 5b интраоперационная процедура, демонстрирующая реконструкцию многослойного лучезапястного сустава (двойные белые звездочки) и лучезапястного сустава (одна черная звездочка) аутогенными трансплантатами сухожилий, взятыми из подколенного сухожилия.

Наконец, из левого бедра была взята растяжимая фасция широкой фасции, чтобы реконструировать дорсальную капсулу запястья над эндопротезом, чтобы предотвратить раздражение или разрыв сухожилий разгибателей (рисунок 6). Окончательное выравнивание проверяли под рентгеноскопом. Жгут был спущен и перед закрытием обеспечен тщательный гемостаз. Рана была плотно закрыта над отсасывающим каналом, расположенным на уровне разреза.

Реконструкция удерживающего элемента разгибателя поверх эндопротеза с растяжением широкой фасции

В послеоперационном периоде конечность была иммобилизована в гипсе выше локтя на 4 недели, затем были разрешены упражнения на активный диапазон движений запястья и постепенно увеличивалась интенсивность.

Послеоперационный период

Пациент был осмотрен после операции через 2, 6 и 12 недель, 6 месяцев и на ежегодной основе с физическим осмотром и простой рентгенографией. Длина резецированной лучевой кости составляла 5,5 см, при патологии опухоли имелся отрицательный край. Через 18 месяцев функциональные результаты показали, что активный диапазон движений оперированного запястья составлял 20 ° разгибания запястья, 10 ° сгибания запястья, 10 ° супинации и 60 ° пронации; средняя сила захвата составляла 30 фунтов (60% по сравнению с нормальной стороной). Пациентка могла использовать свое запястье для работы и повседневной жизни с минимальной болью (оценка боли по визуальной аналоговой шкале = 2/10). Последующие детали функциональных фотографий пациента и Послеоперационные рентгенограммы представлены на рисунке ниже. На рентгене изображена дистальная часть имплантата, имитирующая суставную поверхность лучезапястного сустава. Через 2 года наблюдения с пациентом связались только по телефону, он не был доступен для осмотра из-за пандемии COVID-19. Она сообщила о удовлетворительном результате, поскольку она могла нормально работать без боли (оценка боли по визуальной аналоговой шкале = 0/10).

Функциональные фотографии пациента через 18 месяцев. 7a супинация, 7b пронация

Послеоперационный рентгеновский снимок пациента через 18 месяцев в передней и боковой проекциях

Не было отмечено ранних послеоперационных осложнений, таких как инфекция в месте операции, дефект мягких тканей, иммунное отторжение, перипротезный перелом, не сращение, расшатывание имплантата, вывих протеза или разрыв сухожилия. При последнем наблюдении рецидива опухоли и признаков расшатывания на рентгенограммах не отмечалось.

Выводы

Восстановление дефекта, оставшегося после резекции En bloc дистального отдела лучевой кости, по-прежнему представляет собой серьезную проблему. Идеальные цели хирургической реконструкции включают безболезненное, стабильное и подвижное запястье с адекватной силой захвата. Варианты реконструкции должны избегать послеоперационных осложнений и обеспечивать низкую заболеваемость со стороны донора. Сообщалось о нескольких вариантах хирургического вмешательства, но единого мнения относительно наилучшего метода хирургической реконструкции не существует из-за ограниченного количества литературы и количества пациентов в настоящее время.

Первое сообщение о протезировании дистального отдела лучевой кости после резекции рецидивирующей ГКО было сделано Gold в 1965 году. Протез был изготовлен из Vitallium, что было связано с хроническим воспалением. Для нескольких эндостальных и поднадкостничных конструкций не было отмечено костной интеграции, а продолжительность жизни была ограничена 8 годами. С развитием технологий из нескольких материалов и конструкций были произведены различные типы эндопротезов, такие как биполярный шарнирный компонент и шток из нержавеющей стали. Последние протезы состояли из акрила и длинной ножки из нержавеющей стали или глиноземной керамики. По сути, преимущества эндопротеза перевешивают другие методы реконструкции, поскольку он имитирует естественный дистальный отдел лучевой кости и позволяет избежать отсроченного сращения и заболеваемости донорским участком. Также он дает возможность устранять большие дефекты. Более того, прорыв в области 3D-печати и постоянные инновации помогают создавать более индивидуализированный дизайн для улучшения функциональных результатов для пациентов. Тем не менее, в предыдущих исследованиях сообщалось о длительном подвывихе лучевой кости и бессимптомном расшатывании.

Мы считаем, что ограничение движения во время последнего посещения пациента объясняется жесткостью после процедуры восстановления связки. Среднесрочные результаты предыдущих клинических исследований, по-видимому, обеспечивают лучший диапазон движений. В 2012 году пациенты сообщили о среднем сгибании / разгибании 33,3 ° / 46,7 ° и проно / супинации 72,3 ° / 61,3 ° после реконструкции с помощью аллотрансплантата у 15 пациентов. Текущее исследование аутотрансплантата с частичным артродезом показало сгибание / разгибание от 20 ° / 20 ° до 30 ° и проно / супинацию от 30 ° до 80 ° / от 15 ° до 20 °, что было широким диапазоном и сомнительным в соответствии с техникой артродеза. Наша цель при реконструкции лучезапястной и лучевой связок — предотвратить долгосрочное осложнение подвывиха сустава, которое в дальнейшем повлияет на силу захвата и функциональный результат. Во время операции мы подтянули трансплантаты немного сильнее, чем обычно, потому что ожидалась отсроченная дряблость связок. Таким образом, двухлетний результат не обеспечивает отличного диапазона движений. Тем не менее, наш метод реконструкции обеспечивает безболезненное и стабильное запястье, которое удовлетворяет действия пациента, позволяя некоторое движение и гибкость ее запястья. Ограничение этого исследования — это пока только 2-х летнее наблюдение. Нужно дополнительно оценить долгосрочный функциональный результат.

Изготовленный на 3D принтере эндопротез с реконструкцией связок — это инновационный и разумный метод лечения после блочной резекции при ГКО дистального отдела лучевой кости. Он не показывает ни подвывиха ладоней, ни дистального отделения лучевой кости после операции вплоть до 18 месяцев наблюдения. Мы полагаем, что наши результаты могут быть связаны с дополнительным этапом реконструкции дорсальной лучезапястной связки, дистальной лучевой связки и удерживателя разгибателя в нашей хирургической технике, чтобы сохранить все анатомические структуры и избежать осложнений на донорском участке по сравнению с другими методами.

Благодарности

Настоящим выражается признательность доктору Бунрату Лахвонгватане, доктору Чедте Пункреобутру из отдела перспективных исследований материалов факультета металлургической инженерии инженерного факультета Университета Чулалонгкорн и г-ну Кантапату Факдевисеткулу из Центра биомеханических исследований Meticuly Co. Ltd., Чулалонгкорн. Университет, Бангкок, Таиланд, который разработал индивидуальный эндопротез и предоставил всю информацию. Авторы высоко ценят ваши услуги и вклад в дело нашего пациента и желают вам успехов в ваших будущих начинаниях.

Это исследование финансировалось Центром биомеханических исследований, Meticuly Co. Ltd., Университет Чулалонгкорн, Бангкок, Таиланд. В содействии с отделом перспективных исследований в области анализа материалов кафедры металлургического машиностроения инженерного факультета Университета Чулалонгкорн, Бангкок, Таиланд.

Ни один из следующих авторов или ближайших членов семьи не получил ничего ценного от коммерческой компании или учреждения, прямо или косвенно связанных с предметом этой статьи и не имеет акций или опционов на акции: д-р Куптниратсайкул, д-р Луангджармекорн, д-р. Чароенлап, доктор Хунсапрабхас и доктор Китидумронгсук.

Комментарии: