3 维打印个性化髋关节植入物治疗犬髋关节发育不良的手术技术

该研究被认为是指令 2010/63/EU 第 1 – 5（b） 条所述的非实验性临床兽医实践，并得到荷兰乌得勒支大学兽医临床研究委员会 （VCSC） 的批准。这项研究涉及对客户拥有的狗的治疗，所有狗都继续由各自的主人照顾。向所有狗主人提供了一份信息信，详细说明了研究方案、所有潜在并发症（例如感染、植入失败、神经功能缺损等）以及盆腔截骨术等替代疗法。此外，在这种形式中，还解释了隐私方面和固有的数据管理。所有客户都签署了知情同意书。本研究的整个方案分为以下主要步骤：患者选择、3DHIP 植入物设计和制作、术前管理和麻醉、外科手术和术后管理。 1. 患者选择 识别客户拥有的 6 个月大的狗，这些狗> HD 相关的临床体征，具有阳性的 Ortolani 半脱位征（图 1）和 FCI B 级至 D 级的 HD 放射学证据（图 2）。注意：Ortolani 半脱位试验是兽医学中用于评估狗髋关节稳定性的诊断操作。在对狗进行 Ortolani 测试期间，检查员将动物仰卧并弯曲臀部至 90°，同时稳定骨盆。轻轻外展每个后肢，旨在将股骨头从髋臼移位，以评估髋关节的稳定性。Ortolani 征阳性，由特征性的“咔哒”或运动表示，提示髋关节发育不良和髋关节不稳定的可能性。 排除髋臼生长板开放、髋关节样或既往髋关节手术的狗。 对髋关节进行 CT 扫描，以排除髋关节中度至重度骨关节炎变化的狗，并进行植入物设计。注意：股骨颈和/或颅骨和尾髋臼缘骨赘> 2 毫米的狗被排除在外（图 3）。 2. 3DHIP 植入物设计与生产 按照 Willemsen 等人 16 和 Kwananocha 等人 18 在实验室描述的整个骨盆的术前 CT DICOM 图像设计 3DHIP 植入物（专利号 EP3463198B119）（参见材料表）。从术前 CT 中分割每只候选狗的骨盆骨和股骨，并使用专用软件创建 3D 模型（参见 材料表 和 图 4A）。 根据倾斜的骨盆后平面为骨盆创建局部坐标系。 在 3D 模型上测量每只候选狗臀部的原生 Norberg 角 （NA）（图 4B）。 使用专用软件（参见 材料表）在骨盆的 3D 模型上设计 3DHIP 植入物。使用天然 NA 确定所需的髋臼背侧边缘的延伸量;3DHIP 植入物将 NA 增加了 25-35 度（图 4C 和图 4D）。 确保 3DHIP 植入物由两个小部分组成：附着部分和轮辋延伸部分。将连接部件设计为由多孔内壳组成，并包含四个锁定螺丝孔和一个额外的腹侧髂骨法兰，以便于和精确地定位。设计轮辋延伸部分，以 1.5 毫米的内部偏移量延长髋臼背侧边缘，允许关节囊连接畅通无阻（图 5A 和图 5B）。 使用由植入物制造商操作的直接金属打印机，使用选择性激光熔化技术，用医用级钛合金（Ti6AI4V ELI 23 级）打印创建的 3DHIP 植入物（图 4C）（参见 材料表）。 对打印的 3DHIP 植入物进行后处理，包括应力释放（真空退火）、手动镜面抛光和超声波清洁，由植入物制造商操作（参见 材料表）。 在医院消毒室进行最终清洁，以消除制造过程中残留的任何金属粉尘。使用聚维酮碘洗发水（参见 材料表）和无菌水手动清洗 3DHIP 植入物。 使用卫生洗衣机（参见 材料表）在 3 °C 的温度下清洁 94DHIP 植入物 90 分钟。 将 3DHIP 植入物封装在双层透明灭菌层压板中（参见 材料表）并分别密封每个层压板。 在 134 °C 的温度下使用蒸汽高压灭菌（参见 材料表）对植入物进行 80 分钟的消毒。 3. 术前管理和麻醉 麻醉前对客户拥有的狗进行一般检查，并使用美国麻醉医师协会 （ASA） 患者量表（量表 1-5）20 对麻醉风险进行分类。注意：美国麻醉医师协会 （ASA） 患者量表用于对狗的麻醉风险进行分类，并协助兽医为每只狗确定适当的麻醉方案。它根据狗的健康状况将狗分为不同的类别，从 I 类（用于健康的狗）到 V 类（用于那些处于危急状态的狗，预计无法在手术中存活下来）。归类为 ASA 1（正常健康的狗）和 ASA 2（患有轻度全身性疾病的狗）的狗被认为是这种手术治疗的合适人选。这些狗通常没有或轻微的潜在全身性疾病，整体健康状况良好，并表现出正常的生理功能。他们被认为是手术和麻醉的低风险候选人。动物需要在预定的诱导时间前禁食至少 6 小时。 按照 ASA 根据个体患者的需求进行分类对狗进行麻醉。静脉注射剂量为 2 μg/kg 的右美托咪定和剂量为 0.3 mg/kg 的盐酸美沙酮，用于狗的术前用药。（参见 材料表）。注意：术前用药的选择和给药途径可能会有所不同，具体取决于麻醉师的偏好以及狗的健康状况和行为。 以 2-4 mg/kg 的剂量静脉注射异丙酚（参见 材料表）用于麻醉诱导。 给狗插管并用吸入异氟醚（参见 材料表）和氧气维持麻醉。 持续监测并确保生命体征的稳定性，包括心率、呼吸频率、呼气末二氧化碳水平、经皮动脉血氧饱和度、无创动脉血压、食管温度和心电图。 使用无菌技术进行硬膜外镇痛。将狗置于胸骨卧位，轻轻向前弯曲后肢，在最后一个腰椎和骶骨之间创造更多空间。 确定位于第 7 背椎突尾部的注射部位，在那里可以触诊一个“酒窝”。 进行无菌擦洗并使用无菌技术戴上无菌手套。 将脊髓针尖端插入硬膜外腔，并使用“悬滴”技术验证其正确位置。简而言之，将一滴生理盐水注入脊髓针座。当脊髓针尖穿透黄韧带进入硬膜外腔时，针座内的盐水将从针座迁移到针21 中。 以缓慢、恒定的速度注射药物（吗啡 0.1 mg/kg 用左布比卡因 1 mL/5 kg 稀释）（参见 材料表），以确保在确认正确放置时药物分布均匀。 使用无菌技术将留置 Foley 导尿管（参见 材料表）放入膀胱中，并将其留在原位 12-24 小时。确保导管插入程序有一个清洁无菌的环境;修剪雄性狗包皮上的毛发和雌性狗周围的腹侧阴道穹窿。 用聚维酮碘溶液清洁该区域（参见 材料表），并用 2-12 mL 稀释的聚维酮碘溶液冲洗包皮/阴道穹窿（体积根据狗的大小而变化）。 彻底洗手并戴无菌手套，以尽量减少污染风险。 将无菌润滑果冻涂抹在 Foley 导管的远端，并在插入 Foley 导管期间采用无菌技术。 导管正确定位在膀胱中后，根据包装上指定的体积用无菌水给球囊充气。这样可以将导管固定到位并防止意外移位。 将 Foley 导管上的引流口连接到尿液收集袋上的接收口。 从脊柱开始沿圆周夹住整个肢体，直到跗关节的远端。在单期双侧 3DHIP 植入的情况下，以类似的方式夹住另一肢体，并连接腰骶背的左右两侧。 用非无菌粘性绷带包裹肢体的远端部分。选择适当宽度和长度的非无菌粘性绷带，从手术部位略下方开始，以螺旋状方式包裹在肢体上，覆盖爪子和指甲。 在皮肤切口前 30 分钟静脉注射注射用头孢唑啉，剂量为 20 mg/kg（参见 材料表），每 90 分钟重复一次，直至手术结束。 将狗放在标准手术台上，侧卧，并将患肢置于悬挂位置。使用真空豆袋定位器将患者固定在此位置 对肢体进行最后的无菌手术擦洗，为手术做准备。用 4% 葡萄糖酸氯己定擦洗皮肤 2 次，最后喷洒两次 70% （v/v） 乙醇喷雾（参见 材料表）。 在手术部位周围放置四张手术防水布。指导助手将远端肢体从悬吊位置释放，而外科医生则用无菌防水袜固定并覆盖远端肢体。添加一层无菌粘性包装以获得额外保护。 用浸有碘的窗帘覆盖整个手术区域的裸露皮肤（参见 材料表），然后用毛巾夹固定。 4. 外科手术 通过触诊确定大转子尖端、股骨近端的颅缘和髂翼，以确定方向。 用手术刀从颅背髂棘开始 6-10 cm 到大转子切开皮肤。然后，沿着股骨近端的颅缘向腹侧略微转动。将切口停在大转子远端 2-5 cm 处。切口长度约为 8-15 厘米（取决于狗的大小; 图 6A）。注意：这种手术方法是从 Johnson22 之前报道的髋关节颅背入路修改而来的。 通过皮下脂肪向下切开到筋膜，以沿着解剖平面建立解剖学解剖（图 6B）。 沿股二头肌的颅缘尖锐地分离并切开阔筋膜肌的浅叶。向尾部缩回股二头肌。 识别脂肪三角形，它以乳筋膜张肌、臀肌和股二头肌为界。用钝头解剖剪刀和食指分开脂肪三角形，这将提供进入更深层的通道。 用手术刀切开臀浅肌、臀中肌和阔筋膜张肌之间的肌间隔（图 7A 和 图7E）。 使用手持式牵开器将臀浅肌和中肌向背侧分离和缩回，这将暴露臀深肌的插入处。 使用钝头解剖剪刀破坏靠近大转子的臀深层肌肉。 在臀深肌腱上预先放置一根支撑缝合线，距离其插入大转子近端约 1-1.5 厘米。 使用手术刀在靠近骨骼（距离其插入点约 0.5-1 厘米）进行完整的深臀肌腱切开术（图 7B 和 图 7F）。 使用钝头解剖剪刀进行钝解剖，将臀深部肌肉从下面的关节囊中释放出来，然后可以使用骨膜提升器和食指将其从髂骨下抬高。 使用双极电烙术对臀深肌和关节囊之间的小血管进行止血。然后，通过更换 Amry Navy 牵开器向背侧回缩臀深层肌肉。 使用骨膜电梯将髂肌从髂干的尾腹缘部分释放，并确定股直肌的插入处（图 7C 和 图 7G）。 使用骨膜电梯从暴露的髂干中取出所有剩余的软组织，为 3DHIP 植入物的准确定位做准备，并刮擦骨膜以刺激骨向内生长，以进行植入物的二次固定。 识别关节囊上方的股直肌尾部的关节肌。注意：如果关节肌干扰了植入物的定位，则可以将其从插入处释放出来。 将 3DHIP 植入物安装到指定位置，附件部分的植入物凸缘钩在暴露的尾腹髂干的腹侧边界下方，刚好位于标志着股直肌插入的骨突起的颅骨上（图 7D 和 图 7H）。 检查植入物的边缘伸展部分是否覆盖在髋关节囊的颅背部分，而不会干扰关节囊在髋臼边缘的附着，并且伸展部分下没有捕获臀深部肌肉。注意：通过助手连续外展、外旋和弯曲髋关节，可以释放臀肌复合体的张力，从而促进手术暴露，从而为植入物定位和螺钉插入提供足够的暴露。 通过观察和使用抽吸管探查所有四个裸露的螺钉孔中的完美骨库，并探查髂骨法兰和尾腹髂干之间没有空间，检查植入物是否处于理想的位置。 用一个钛自攻锁定螺钉（2.4 毫米、2.7 毫米或 3.5 毫米）将植入物临时固定在所需位置（参见 材料表），该螺钉未完全拧紧，以便在放置第二个螺钉时对植入物进行最小的旋转调整。注意：四个螺钉的放置顺序可以根据其方便的可访问性进行调整（图 5C）。 在侧位（图 8A）和侧斜位（图 8B）视图进行术中透视（参见材料表），以全面评估植入物的位置和对齐。将获得的透视图像与术前计划进行比较，以确保植入物根据手术计划定位。 检查植入物边缘延伸部分的曲率是否与植入物未覆盖的股骨头和可见的尾部和颅骨髋臼边缘的曲率完全一致。注意： 如有必要，可以进行调整。取出第一个螺钉，更换植入物，并在新的骨库中用一个螺钉暂时固定，然后重复透视。 将三个钛自攻锁定螺钉（2.4 毫米、2.7 毫米或 3.5 毫米）插入剩余的螺钉孔中，以将植入物固定到髂骨轴上。放置第二个螺钉后，完全拧紧第一个螺钉。 执行最后检查，确保所有螺钉都已手动拧紧到锁定机构上。 进行髋关节的屈曲、伸展和外展以及 Ortolani 半脱位试验，以排除股骨头/颈部撞击并确保髋关节松弛逆转。 使用锁定环缝合图案和 1-2 条带有合成可吸收单丝缝合材料（参见 材料表）的床垫缝合线重新连接臀深肌插入肌腱的切割端，这些缝合线用于长时间接近组织。缝合时伸展并向内旋转髋关节，以减少臀深肌插入肌腱的张力。 用合成单丝可吸收缝合线以简单的间断模式修复臀筋膜和阔筋膜张肌。 用合成单丝可吸收缝合线以简单的间断模式闭合皮下组织，并以简单的间断模式用合成单丝不可吸收缝合线闭合皮肤（参见 材料表）。注意：如果计划进行单阶段双侧手术，请将狗转向另一侧，将未经治疗的肢体置于悬垂位置。无菌准备后，外科手术步骤 3.10-4.27 以类似的方式进行。 进行术后成像，包括髋部 CT 扫描或侧斜和腹背视图中的髋部正交 X 光片，以最终评估植入物定位和螺钉放置（图9）。 5. 术后管理 提供过夜住院护理和疼痛管理（例如，盐酸氯胺酮 2-10 mcg∙kg-1∙min-1 或柠檬酸舒芬太尼 0.1 mcg∙kg-1∙h-1 与美沙酮（静脉注射，0.2 mg/kg，每 6 小时一次，卡洛芬（静脉注射，4 mg/kg，每天一次）和加巴喷丁（PO，10 mg/kg，每 8 小时一次）的持续速率输注 [CRI]（参见 材料表）。 根据需要允许直接术后短皮带行走，以便在第二天在不滑的地板上排尿和排便（见 补充视频 S1）。注意： 如果后肢不稳定或出现问题，请在腹部下方使用支撑吊带或毛巾来支撑后肢。 手术后第二天，拔除 Foley 导管并观察到自主排尿时，允许回家出院。 在家开处方疼痛管理药物（例如，口服药物，如卡洛芬 2 mg/kg BID 和加巴喷丁 10 mg/kg，每 8 小时一次，持续 14 天）（参见 材料表）。注意：在多动的狗中，可以口服盐酸曲唑酮 2-5 mg/kg BID（参见 材料表）。这可以在术后持续 1-2 周，以确保在没有高冲击活动的情况下进行安全康复。 术后 6 周内禁止高冲击力活动（例如，跳跃、跑步、爬楼梯、与其他宠物一起跑步或“粗糙的住房”）。在家中，慢慢遛狗，并鼓励它们根据每周锻炼计划使用手术后的后肢。术后 6 周内，让狗患者每天用皮带约束行走 4-6 次，最初前 2 周每次 5-10 分钟，然后每 2 周延长持续时间 5 分钟。 从手术后第二周开始，当皮肤伤口完全愈合时，建议进行专业物理治疗和/或水疗。