血管移植、游离皮瓣结合3D打印骨重建治疗小腿Gustilo ⅢC型开放骨折伴大段骨缺损一例

张微微 贾长军 王聪 吴凡 陈国辉 毛荣翔 史永娜

随着现代工业的飞速发展，交通事故造成的肢体Gustilo ⅢC型开放骨折伴大段骨缺损，临床治疗过程比较困难，对诊疗技术要求高，病程恢复时间长。我院骨科采用一期修复血管、神经、肌腱并切取游离皮瓣保肢，二期血管骨移植或骨搬运技术恢复肢体骨骼长度。但仍有部分Gustilo ⅢC型软组织及骨感染发生率高，常采用外固定架固定维持肢体长度，骨水泥占位膜诱导技术，二期植骨或带血管骨移植，治疗过程较长，对骨科医生及患者心理耐受、依从性均是一种挑战。近年来，人工智能3D打印技术在临床应用越来越广泛，2022年1月14日，辽宁省葫芦岛市第二人民医院收治1 例车祸伤致小腿开放粉碎性骨折患者，伴有大段血管损伤、大面积皮肤软组织缺损及长段骨缺损，经清创一期血管移植重建患肢胫前胫后动脉保肢，并行游离股前外侧皮瓣修复大面积软组织缺损，胫骨骨缺损长13 cm，二期采用3D 打印假体重建大段胫骨骨缺损，取得较好的临床效果，患者术后功能恢复满意。

1 病例资料

患者，男，49岁，发生车祸致左小腿中段以远大面积皮肤软组织、骨缺损；足部颜色苍白，无血运。T 36.6℃，P 82 次/分，R 16 次/分，BP 123/80 mmHg。一般状况：发育正常，营养良好，体型正常，无贫血貌，神志清楚，语言流利，准确回答问题，精神状态可，被动体位，平车送入病室，查体合作。其他查体无异常。专科情况：左腿中段以远大面积皮肤软组织环形缺损，仅腓侧少许皮肤与远端相连，创腔污染严重，断端骨质外露，小腿部分屈伸趾肌肉撕脱缺损（见图1A-C），近端创腔内可见断裂血管搏动，足部肢体完整，颜色苍白，无血运。DR：左胫腓骨中下段粉碎性骨折伴移位（见图1C-E）。

图1 患者外伤后临床相关资料：A-C. 外伤后小腿外相；D、E. 伤后X线影像可见胫腓骨开放粉碎性骨折伴有大段骨缺损；F. 伤后胫腓骨三维CT影像

化验检查：入院时血常规、凝血功能正常，生化各项数值正常。

急诊行清创手术，清创后测量左胫骨缺损13 cm，胫前动脉缺损10 cm，大隐静脉缺损8 cm，胫后动脉断裂碾挫2 cm（见图2A），腓深神经及胫后神经断裂，胫后肌腱断裂，经过二次清创后腓骨侧复位钛板固定，维持下肢立线及长度，胫骨采用单边外固定架固定两侧断端，避免足旋转，经皮外侧采用胫骨远端解剖锁定钛板固定胫骨近端及足部楔骨，防止足下垂（见图2B-D）。取对侧大隐静脉桥接左侧胫前动脉，大隐静脉，胫后动脉清创后端端吻合，吻合肌腱及神经，污染的游离骨块清除后，骨缺损处骨水泥占位，缝合撕裂皮肤肌肉，内侧及后侧缺损皮肤、软组织用VSD 覆盖，术后三抗等治疗，伤口1 周后更换VSD，创面分泌物常规做一般细菌培养，创面无细菌生长，10 d 更换一次VSD，50 d 后创面基底大部分新鲜肉芽生成，胫前内侧，后外侧外露部分肌腱（见图2E、F）。术后50 d采用游离股前外侧皮瓣游离移植修复环形创面（见图2G、H），面积20 cm×15 cm，同时更换胫骨缺损处骨水泥占位，术后皮瓣一期愈合，创面周围无渗出及炎性反应。

图2 一期保肢及修复创面：A. 清创术中骨缺损及动、静脉缺损情况；B-D. 术后1周二次清创后骨折固定外相及X线片；E、F. 术后50 d创面基底大部分新鲜肉芽生成；G、H. 受伤后50 d股前外侧皮瓣游离移植修复环形创面

术后2个月设计人工智能3D打印钛合金假体，通过双下肢薄层CT平扫，层数1 mm以内，设计骨缺损处钛合金打印骨骼，近端采用髓内固定方式，远端采用盖顶打桩螺钉固定技术，表面钛多层微孔喷涂，有利于骨长入，打印骨骼采用组配式螺钉固定（见图3A-D）。皮瓣修复6 个月后骨重建，拆除外固定架及固定锁定板，取出占位骨水泥，见腔内膜诱导新鲜血液渗出，近端胫骨线锯截骨，远端摆锯截骨，使骨面整齐，远端将假体盖顶固定在胫骨远端，注意避免旋转，近端扩髓植入近端假体，然后复位固定假体中段螺钉（见图3E），见左下肢胫骨立线和长度恢复，无旋转及异常活动，踝关节中立位，无足下垂，缝合伤口皮肤，切口一期愈合。术后左胫腓骨DR 见胫骨解剖重建长度及立线（见图3F、G），3D打印长段骨重建精准，固定牢固，具有可靠的初始稳定性，术后第1 周即可拄拐下地部分负重行走（见图3H），康复师进行踝关节、足趾功能锻炼，早期康复有利于患肢功能最大化恢复。

图3 受伤后2个月设计3D打印钛合金骨骼假体：A. CT扫描后骨缺损重建图像；B-D. 3D打印钛合金假体实物；E. 受伤后6个月手术植入3D打印钛合金假体外相；F、G. 术后2 d左侧胫腓骨正侧位DR图像；H. 术后1周部分负重；I、J. 3D打印骨重建术后7个月复查左侧胫腓骨正侧位DR片

患者3D 打印大段骨重建术后1 周左下肢部分负重行走，进行功能康复锻炼，连续观察随访7 个月伤口周围无红肿及渗出，术后2 个月假体周围外骨痂包绕生成，术后3 个月复查两端与假体边缘骨痂生成，骨量生长迅速，术后7 个月复查左胫骨远端植入3D 打印假体周围无硬化及松动（见图3I、J）。末次随访日常生活肢体疼痛VAS评分2 分，ADL 评分92 分，下肢骨缺损LEFS 评分[1]42分，满意度9 分。

2 讨论

严重四肢毁损伤大面积软组织缺损伴骨缺损治疗一直是临床医生面临的棘手问题。骨缺损诊断临床上常用四度十分法分型[2]，Haines等[3]关于开放性胫骨干骨折的研究指出，当肢体骨缺损的长度超过2 cm时临床骨愈合会发生延期愈合或者不愈合。Keating 等[4]的研究表明，当骨缺损长度超过其周长的2 ～ 2.5 倍时，骨折很难愈合。肢体Gustilo ⅢC型骨缺损的临床治疗非常棘手[5-6]，现有的手术修复技术均有失败的可能，并发肢体短缩继发畸形，累及关节面等问题都需要临床医生谨慎治疗[7]，本例病例急诊手术重建肢体血管、神经，肌腱保肢，二期游离皮瓣覆盖软组织缺损，采用人工智能3D打印钛合金假体，精准重建骨骼的长度，不再牺牲自身骨骼做移植，维持机体的完整稳定，缩短骨愈合时间，达到初始稳定，同时采用ERAS模式早期快速安全地进行肢体部分负重及功能锻炼，帮助患者早日恢复正常生活。

临床中肢体严重创伤常常伴有开放性骨折，接诊后需要医生全面系统地查看创口，评估肢体血管、神经、肌肉和骨缺损损伤情况。临床上常用的肢体严重损伤评分（mangled extremity severity score, MESS）、肢体挽救指数（limb salvage index, LSI）、汉诺威骨折评分（HFS-97）、软组织损伤、骨骼损伤、休克和患者年龄评分（soft-tissue injury, skeleton, shock, and age, NISSSA）等[8]、预测性挽救指数（predictive salvage index, PSI）和软组织缺损、骨骼缺损、神经血管缺损和后续损伤评分等可以帮助临床医生进行伤情判定和评估。

严重高能量开放性骨折、骨感染坏死骨、骨肿瘤及先天性疾病等多种原因造成肢体长段骨缺损，缺损部位往往伴有皮肤软组织缺损或者感染、贴骨疤痕等，合并肢体血管、神经、肌腱损伤等复杂病情严重影响预后及治疗结果。肢体长段骨缺损的治疗一直是骨科医生面临的严峻挑战，临床上长段骨缺损的治疗方法包括带血管腓骨移植、Masquelet膜诱导技术、动力骨牵张髓内钉系统（intramedullary skeletal kinetic distractor, ISKD）、扩髓冲洗抽吸技术（reamer/irrigator/aspirator, RIA）、BMPs 蛋白诱导异位骨成形技术、Ilizarov 牵张成骨技术、3D 打印骨重建技术等[9-11]，3D 打印骨重建在肢体长段骨缺损的临床治疗中应用越来越广泛[12-13]。3D打印技术治疗四肢长段骨缺损通过术前薄层CT 采集健侧肢体详细数据，包括长度及骨骼轮廓关节形状等，打印与健侧肢体等同的“私人定制化”3D打印假体，精准匹配骨缺损的长度及形态结构，有效解决填充或移植物不匹配、强度不足等的问题。同时假体的表面带有微多孔涂层实现早期骨长入，有利于假体生物力学性能的提高，肢体的机械强度恢复和生物力学传导的重建，获取与缺损部位匹配的个性化假体[14]。

3D打印骨重建假体在产品设计与假体制备上包括3个部分[15]：①数据获取，制作设计假体3D试模，预留钉孔位置；②通过医工交流确定假体长度、垫圈、固定方式及植入手术流程；③3D打印采用表面钛多层微孔喷涂，产品组合测试合格后进行灭菌消毒，无菌密封包装，打印钛合金假体可为肢体骨骼提供足够的机械强度支撑与生物力学传导，使重建肢体快速达到接近原始的生物力学，骨重建后早期下床锻炼，术后即可拄拐行走，进行肢体部分负重锻炼。本病例中设计的3D打印假体为宽岳新晟实公司设计定制型假体，3D打印骨重建术后至开始肢体部分负重功能锻炼的时间为7 d，骨移植及Masquelet 技术骨愈合时间要3 ～ 6个月才能进行肢体功能锻炼，Ilizarov技术骨愈合需要6 ～ 12个月；早期功能锻炼在时间上明显优于其他方法。

本例病例主要不足为病例数较少及随访时间较短，从而使研究结果缺乏更有力的临床数据支持。未来将纳入更多的病例及长时间随访并总结分析临床疗效，在移植物与组织相容性，长时间强度疲劳性、假体松动、骨端硬化等方面总结经验。未来骨科将实现精准、微创、智能化，本例3D打印骨重建治疗四肢长段骨缺损具有良好的临床可行性及有效性，在彻底清创及控制感染的前提下，不牺牲自体长段骨做移植，可实现早期假体稳定及恢复肢体强度，进行早期功能锻炼，患者可获得较满意的肢体功能。

综上所述，随着临床骨组织工程学及材料学的创新发展，Gustilo ⅢC损伤伴骨及大面积软组织缺损保肢治疗应用3D打印技术对四肢长段骨缺损治疗中实现个性化假体构建技术从传统治疗方式到假体替代的转变，一期手术修复损伤的血管、神经、肌腱，采用皮瓣修复缺损皮肤软组织保住损伤肢体，二期手术采用3D打印技术重建大段骨缺损，为患者保留肢体长度和骨骼功能，避免带血管腓骨移植对身体的二次创伤，缩短住院时间，患者术后快速恢复肢体功能。但是也要注意随访假体融合率及松动率，今后也将纳入更多病例，为收集临床数据提供支持，推广新的方法及技术[16]。