这项工作描述了一种用于个性化、3D 打印、关节保留植入物的囊外植入的新型手术技术。这种新颖的治疗方法旨在通过独特地再现髋关节髋臼边缘的解剖形状,恢复患有髋关节发育不良伴松弛的年轻成年犬的髋关节稳定性。
髋关节发育不良会导致狗的严重残疾。治疗选择仅限于姑息治疗(例如,缓解疼痛、体育锻炼、改变生活方式和控制体重)或侵入性手术,例如盆腔截骨术和全髋关节置换术。因此,对于一种有效且对狗友好的解决方案,可以提高人类最好的朋友的生活质量,存在着强烈的未满足需求。我们通过提供创伤最小、关节外、狗专用的 3D 打印髋关节植入物 (3DHIP) 来填补这一治疗空白,以恢复髋关节的稳定性。使用 3DHIP 植入物的手术治疗比截骨术侵入性更小,并且可以在一次手术中进行双侧手术。3DHIP 植入物延长了发育不良髋关节的髋臼背侧边缘,从而增加了股骨头的覆盖范围并抑制关节半脱位并快速恢复。充分进入髂体的髋臼背缘和腹侧缘,以及植入物的最佳拟合和固定是成功植入 3DHIP 的关键步骤,这意味着需要一种特定的方法。本文旨在展示这种创新的手术技术,并提供提示和技巧,作为在受髋关节发育不良影响的狗中植入 3DHIP 植入物的手术手册。
狗的髋关节发育不良 (HD) 是由于髋臼(髋臼)和股骨头之间的不配合导致髋关节半脱位而表现的。它主要影响年轻的中大型犬,导致关节软骨恶化,最终导致严重的骨关节炎 (OA),导致慢性疼痛和生活质量低下 1,2。狗髋关节发育不良的总体患病率为 15.56%,根据品种和分类系统的不同差异很大 3,4。
除了改变生活方式外,髋关节发育不良的狗患者还接受抗炎和镇痛药物治疗,以控制疼痛并保持活动能力4。在年轻成年犬髋关节松弛的情况下,唯一的手术手段是双 (DPO) 或三重骨盆截骨术 (TPO),该手术涉及骨盆骨的两到三个完整切割,以扩大股骨头的覆盖范围。然而,截骨术后并发症很常见,并且仍观察到 OA 的进展 5,6,7,8,9。一旦出现严重的 OA 和慢性疼痛,就只剩下高影响的复杂手术,如全髋关节置换术 (THR) 或挽救性股骨头颈骨切除术 (FHO)10。然而,FHO 在大型犬中表现出不太有利的结果,需要长时间的物理治疗以恢复肢体功能11。此外,THR 在技术上具有挑战性,并且与严重并发症有内在相关性 12,13,14。因此,在达到这一终末期之前,只需要低影响手术且并发症风险较低的有效髋关节发育不良治疗。
3 维 (3D) 打印的个性化髋关节植入物 (3DHIP) 是犬髋关节发育不良的首创治疗方法,旨在提供一种最小的创伤性狗专用植入物,以恢复髋关节的稳定性。该技术涉及钛植入物,主要治疗根据国际犬学联合会 (FCI) 15 显示髋关节松弛度 B 级(临界)至 D 级(中度)的功能失调髋关节功能障碍的狗患者15。在对发育不良的关节进行计算机断层扫描 (CT) 成像后,根据髋关节的特定解剖结构以个性化方式设计植入物,以延长髋臼背侧边缘,从而防止髋关节半脱位并恢复髋关节稳定性。
之前的一项犬类尸体研究表明,植入物增强了股骨头的覆盖率,并在 1,330 ± 320 牛顿的冲击力下证明失效16。随后,一项针对实验犬的初步研究表明,通过测力板分析,股骨头覆盖率增强,髋关节松弛度减少,负重增加。此外,植入后 6 个月对介入髋关节的检查显示股骨头和髋臼软骨的体积正常且表面光滑,伴有基于大体和组织学评估的关节囊肥大17。在确认植入物和治疗概念的有效性和安全性后,对患有髋关节发育不良的客户拥有的狗进行了临床调查。短期研究表明,3D 打印的髋臼边缘延长植入物的好处是植入物与髋臼的个性化良好贴合,恢复髋关节稳定性,减少与疼痛相关的活动,以及低影响的外科手术18。植入物的应用需要进入髂体的腹尾侧和髋关节的颅背侧。在本文中,我们描述了我们的手术计划和手术程序,采用改良的髋关节颅背入路,作为在受髋关节发育不良影响的狗中植入 3DHIP 的手册。
使用 3DHIP 植入物的髋臼边缘延长为犬髋关节发育不良提供了优于传统手术疗法的优势,并且在短期随访中显示出有希望的结果,可以增加发育不良髋关节的覆盖率和逆转髋关节松弛17,18。本出版物旨在展示手术技术及其技巧和窍门,作为在受髋关节发育不良影响的狗中植入 3DHIP 植入物的手术手册。
3DHIP 植入植入的候选者选择 – 6 至 24 个月大的年轻犬患有以髋关节松弛为特征的临床髋关节发育不良(FCI B-D 级)且 Ortolani 半脱位试验阳性是足够的候选者。三桡骨髋臼生长板必须闭合,最好在 CT 成像上不存在骨关节炎,尽管可以接受不超过 2 mm 的轻微骨赘。股骨头几乎完全脱臼的髋关节的狗不被接受进行 3DHIP 植入物植入,因为骨关节炎的快速发展,股骨头无法进入髋臼,并且预期会提前转换为全髋关节置换术。
手术技术中有一些关键步骤。
种植体设计
鉴于 3DHIP 植入物的个体化设计,使用 CT 扫描对发育不良的髋关节进行术前评估是绝对强制性的。除了确定正确的植入物尺寸和腹侧髂骨法兰的位置外,还可以确定提供足够覆盖股骨头所需的髋臼边缘延伸量。
手术方法
手术过程中的一个关键步骤是充分暴露髋臼背侧边缘和髂尾体腹侧缘以进行植入物植入。3DHIP 植入术中髂骨体和髋关节颅背侧的手术方法与传统方法不同22。在所提出的技术中,省略了转子截骨术,并在保留臀浅肌和中肌的同时进行了深臀肌腱切开术。因此,避免了与转子截骨术 23,24,25 相关的并发症风险,例如延迟或不愈合,并加快了恢复过程。此外,这种改良的颅背方法可用于各种年龄、品种和大小的狗,无需任何必要的修改。值得注意的是,没有报告与所提出的手术方法相关的并发症。
正确的种植体放置
尽管定制的 3D 打印髋关节植入物旨在完美贴合每只狗独特的髋臼解剖结构,但在第一组狗中仍观察到不完美的植入物放置,颅尾偏离规划目标位置 4-5 毫米,可能与技术的学习曲线有关18.3DHIP 植入物骨附件部分的腹侧髂骨缘允许更准确的定位,尤其是在背腹方向。然而,由于种植体的囊外位置,仍然难以实现完美的种植体定位;髋臼的内缘被滑膜遮挡。此外,在种植体生产准备期间形成骨赘可能会影响种植体的正确定位。为确保根据术前计划准确定位植入物,目前需要使用术中透视进行验证。还预计,随着经验的增加,植入物定位的精度将进一步降低到 1-2 毫米的精确放置以下。未来,使用 3D 打印手术钻孔导板的引导手术可能会消除对透视的需求。
此技术也有一些限制。先前的短期结果表明,可以使用 3DHIP 植入物治疗不同的髋关节解剖结构的广泛带宽。虽然长期研究结果尚不清楚,但建议考虑为没有骨关节炎 (OA) 迹象或髋关节只有轻度 OA 的狗植入 3DHIP。3DHIP 植入物植入旨在有效减缓髋关节退化的进展。应排除术前评估中确定的患有 Luxoid 髋关节和中度至重度髋关节变性的狗。
与 3DHIP 植入相比,治疗犬髋关节发育不良(如 DPO/TPO)的常规手术带来了更多挑战,尤其是在单阶段双侧手术和/或大型犬中,因为它们的侵入性涉及两个或三个盆腔截骨术 5,6,7,26。因此,患有双侧 HD 的狗可以从使用 3DHIP 植入物的髋臼边缘扩展中受益;它提供了一种有效且低侵入性的单期双侧手术。此外,3DHIP 植入有助于节省宝贵的时间,并防止在双阶段双侧手术中可能发生的 OA 进一步发展。
总而言之,利用所提出的 3DHIP 植入物来延长髋臼背缘作为犬类髋关节发育不良的替代手术治疗显示出巨大的前景。特别是,为患有双侧髋关节发育不良和松弛的狗提供有效且低侵入性的单阶段双侧手术的选择是当前替代疗法的巨大优势。在中期和长期随访中必须进一步监测这项新技术。
The authors have nothing to disclose.
本研究主要由乌得勒支大学 Vrienden Diergeneeskunde 基金会提供财政支持;MT 已获得荷兰关节炎协会 (LLP22) 的长期资助;FV 和 JM 由 Eurostars Project E115515 – 3DHIP 资助。IK 是泰国农业大学兽医学院奖学金的获得者。
The laborotory for implant design | |||
3D Lab | University Medical Center Utrecht 3D, Utrecht, Netherlands | The laboratory responsible for designing the 3DHIP implant. [https://www.umcutrecht.nl/nl/3d-lab/] | |
Software | |||
3-Matic software version 17 | Materialise, Leuven, Belgium | CT DICOM data processing | |
Materialise Mimics software version 25.1 | Materialise, Leuven, Belgium | Software to design the 3DHIP implant on the 3D model of the pelvis | |
Implant manufacturer | |||
Amnovis | Amnovis, Aarschot, Belgium | Printing and postprocessing of the 3DHIP implant. [https://www.amnovis.com/] | |
Instrument and machine | |||
2.4 LeiLOX locking screw titanium | Rita Leibinger, BW, Germany | 242-224 | Titanium self tapping locking screw 2.4 mm. |
2.7 LeiLOX locking screw titanium | Rita Leibinger, BW, Germany | 242-227 | Titanium self tapping locking screw 2.7 mm. |
3.5 LeiLOX locking screw titanium | Rita Leibinger, BW, Germany | 242-235 | Titanium self tapping locking screw 3.5 mm. |
BLUE SEAL 100 x 360 mm | Interster, Wormerveer, Netherlands | 3FKFB210819 | The transparent sterilization laminate size 100 x 360 mm |
ETHILON 3-0 with FS-1 needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | 669H | Polyamide 6 3-0 (non-absorbable suture material) with 24 mm 3/8c reverse cutting needle using for skin closure |
Fluoroscopy model NZS 229 | Philips, Eindhoven, Netherlands | Fluoroscopy | |
Foley Catheter 10 fr x 90 cm (36") with 3 cc Balloon | MILA international inc., Kentucky, USA | MLIUC1036 | Foley urine catheter size 10 fr |
Foley Catheter 6 fr x 60 cm (24") with 3 cc Balloon | MILA international inc., Kentucky, USA | MLIUC624 | Foley urine catheter size 6 fr |
Foley Catheter 8 fr x 90 cm (36") with 3 cc Balloon | MILA international inc., Kentucky, USA | MLIUC836 | Foley urine catheter size 8 fr |
Ioban 2 | 3M, MN, USA | 6640EU | Iodine-impregnated surgical drape |
Miele professional G 7826 | Miele Nederland B.V., Vianen, Netherlands | The hygienic washing machine | |
MMM sterilizer OB10643 | MMM Group, Planegg, Germany | Steam autoclave | |
MONOCRYL 2-0 with SH Plus needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | MCP3170H | Poliglecaprone 25 plus antibacterial 2-0 (absorbable suture material) with 26 mm 1/2c taperpoint needle using for subcutaneous tissue closure |
MONOCRYL 3-0 with SH Plus needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | MCP3160H | Poliglecaprone 25 plus antibacterial 3-0 (absorbable suture material) with 26 mm 1/2c taperpoint needle using for subcutaneous tissue closure |
PDS 0 with CP needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | PDP485H | Polydioxanone plus antibacterial 0 (absorbable suture material) with 40 mm 1/2c reverse cutting needle using for muscle fascia and tendon closure |
PDS 2-0 with CP-1 needle | Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Germany | PDP466H | Polydioxanone plus antibacterial 2-0 (absorbable suture material) with 36 mm 1/2c reverse cutting needle using for muscle fascia and tendon closure |
ProX DMP320 | 3D systems, South Carolina, USA | Direct metal printing machine using selective laser melting technology | |
Medications | |||
Betadine oplossing | Mylan B.V., Amstelveen, Netherlands | RVG 01331 | Povidone-iodine solution 100 mg/mL (500 mL) |
Betadine shampoo | Mylan B.V., Amstelveen, Netherlands | RVG 08943 | Povidone-iodine 75 mg/mL (120 mL) |
Carporal 20 mg | AST Farma B.V. Oudewater, Netherlands | REG NL 101766 | Carprofen 20 mg/tablet |
Carporal 40 mg | AST Farma B.V. Oudewater, Netherlands | REG NL 115715 | Carprofen 40 mg/tablet |
Carporal 50 mg | AST Farma B.V. Oudewater, Netherlands | REG NL 101767 | Carprofen 50 mg/tablet |
Cefazolin Mylan 1 g | Mylan B.V., Amstelveen, Netherlands | RVG 16532 | Cefazolin powder 1 g for injection |
Chlorhexidine 0.5% in alcohol 70% spray | Orphi Farma BV, Lage Zwaluwe, Netherlands | 8711407672906 | Chlorhexidine 0.5% in alcohol 70% spray (250 mL) |
Dexdomitor 0.5 mg/mL | Orion Corporation, Espoo, Finland | EU/2/02/033/001-002 | Dexmedetomidine hydrochloride 0.5 mg/mL for injection (20 mL) |
Gabapentin Sandoz 300 mg | Sandoz B.V., Almere, Netherlands | RVG 33681 | Gabapentin 300 mg/capsule |
GABAPENTINE TEVA 100 mg | Teva B.V., Haarlem, Netherlands | RVG 31980 | Gabapentin 100 mg/capsule |
HiBiScrub | Mölnlycke Health Care AB., Utrecht, Netherlands | RVG 10156 | Chlorhexidine digluconate 40 mg/mL (500 mL) |
Insistor 10 mg/mL | Richter pharma AG, Oostenrijk, Netherlands | REG NL 121166 | Methadone hydrochloride 10 mg/mL for injection (10 mL) |
Isoflutek 1000 mg/g | Laboratorios Karizoo S.A., Barcelona, Spain | REG NL 118938 | Isoflurane 1000 mg/g (250 mL) |
Levobupivacaine Fresenius Kabi 2.5 mg/mL | Fresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, Netherlands | AWA 0611 | Levobupivacaine 2.5 mg/mL solution for injection (10 mL) |
Morfine HCI CF 10 mg/mL | Centrafarm B.V., Breda, Netherlands | RVG 50836 | Morphine hydrochloride 10 mg/mL (1 mL) |
Narketan 10 | Vetoquinol B.V., Breda, Netherlands | vm08007/4090 | Ketamine 10 mg/mL (10 mL) |
Propofol 10 mg/mL | Fresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, Netherlands | RVG 110627 | Propofol 10 mg/mL emulsion for injection or infusion (50 mL) |
Rimadyl | Zoetis B.V., Capelle a/d Ijssel, Netherlands | REG NL 10101 | Carprofen 50 mL/mL for injection (20 mL) |
Sufentanil-hameln 50 mcg/mL | Hameln pharma gmbh, Hameln, Germany | 4260016653249 | Sufentanil citrate 50 mcg/mL for injection |
Trazadone EG 100 mg | EG (Eurogenerics) NV Heizel, Brussel, Belgium | BE439607 | Trazadone hydrochloride 100 mg/tablet |