Distraction of longitudinally split fragments using the Ilizarov method: a series of clinical cases of treating partial bone defects

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The Ilizarov method is a recognized technique for treating severe skeletal injuries, allowing for a comprehensive restoration of both bone and soft tissue components. Despite the fact that bone lengthening and transport are widely known techniques, distraction of a longitudinally split fragment is still used extremely rarely.

The aim of the study is to describe a series of clinical cases involving patients operated on using this technique.

Methods. We present a series of observations of five patients who underwent distraction of a longitudinally split fragment using the Ilizarov method between January 2006 and December 2022. Clinical information was obtained from case histories, all surgical interventions were documented. Postoperative examination was performed using radiography.

Results. A case series demonstrates the successful application of this technique for reconstruction of partial bone defects resulting from trauma or osteomyelitis. The study included five patients (4 men and 1 woman) who underwent surgery 4.8-34.0 months after trauma for a partial defect of the proximal tibia ranging from 4 to 8 cm in length. Distraction was performed in different directions along the sagittal and longitudinal axes. The time of external fixation ranged from 3.5 to 4.8 months, the external fixation index ranged from 0.49 to 1.22. The ASAMI (Association for the Study and Application of the Methods of Ilizarov) functional score at the follow-up examination was excellent in all five patients. The ASAMI bone tissue assessment showed excellent results in all patients, except for one patient with residual equinus (good result). No other complications were reported.

Conclusions. The Ilizarov method provides a minimally invasive and comprehensive approach to the elimination of partial bone defects, affecting simultaneously the skeletal and soft tissue components. Due to the longitudinal splitting during fragment transport and distraction osteogenesis, this method promotes bone and tissue regeneration and helps to avoid a volumetric bone defect and more complex segmental bone transport. Moreover, the role of transverse transport of the tibial cortex increases in the treatment of peripheral arterial diseases.

About the authors

Filippo Vandenbulcke

Humanitas Clinical and Research Center – IRCCS; Humanitas University, Department of Biomedical Sciences

Author for correspondence.
Email: filippo@vandenbulcke.org
ORCID iD: 0000-0002-4603-659X

MD

Italy, Rozzano (MI); Pieve Emanuele (MI)

Emiliano Malagoli

Humanitas Clinical and Research Center — IRCCS

Email: emiliano.malagoli@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0239-080X

MD

Italy, Rozzano (MI)

Alexander Kirienko

Humanitas Clinical and Research Center — IRCCS

Email: alexander@kirienko.com
ORCID iD: 0000-0003-0107-3423

MD

Italy, Rozzano (MI)

References

  1. Mauffrey C., Barlow B.T., Smith W. Management of segmental bone defects. J Am Acad Orthop Surg. 2015;23(3):143-153. doi: 10.5435/JAAOS-D-14-00018.
  2. Yin P., Ji Q., Li T., Li J., Li Z., Liu J. et al. A Systematic Review and Meta-Analysis of Ilizarov Methods in the Treatment of Infected Nonunion of Tibia and Femur. PLoS One. 2015;10(11):e0141973. doi: 10.1371/journal.pone.0141973.
  3. Cierny G. 3rd., Mader J.T., Penninck J.J. A clinical staging system for adult osteomyelitis. Clin Orthop Relat Res. 2003;(414):7-24. doi: 10.1097/01.blo.0000088564.81746.62.
  4. Ilizarov G.A. Experimental Studies: Transverse Distraction. Transosseous Osteosynthesis. Springer-Verlag; 1992, p. 162-171.
  5. Shevtsov V.I., Makushin V.D., Kuftyrev L.M. Defects of the lower limb bones. Treatment based on Ilizarov techniques. Churchill Livingstone; 2000.
  6. El-Rosasy M., Mahmoud A., El-Gebaly O., Rodriguez-Collazo E., Thione A. Definition of Bone Transport from an Orthoplastic Perspective. Int J Orthop Surg. 2019;2: 62-71. doi: 10.29337/ijops.33.
  7. Salcedo Cánovas C., Martínez Ros J., Ondoño Navarro A., Molina González J., Hernández Torres A., Moral Escudero E. et al. Infected bone defects in the lower limb. Management by means of a two-stage distraction osteogenesis protocol. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2021;31:1375-1386. doi: 10.1007/s00590-020-02862-5.
  8. Feng D., Zhang Y., Jia H., Xu G., Wu W., Yang F. et al. Complications analysis of Ilizarov bone transport technique in the treatment of tibial bone defects–a retrospective study of 199 cases. BMC Musculoskelet Disord. 2023;24:864. doi: 10.1186/s12891-023-06955-0.
  9. Kinik H., Kalem M. Ilizarov segmental bone transport of infected tibial nonunions requiring extensive debridement with an average distraction length of 9,5 centimetres. Is it safe? Injury. 2021;52:2425-2433. doi: 10.1016/j.injury.2019.12.025.
  10. Liu G., Li S., Kuang X., Zhou J., Zhong Z., Ding Y. et al. The emerging role of tibial cortex transverse transport in the treatment of chronic limb ischemic diseases. J Orthop Translation. 2020;25:17-24. doi: 10.1016/j.jot.2020.10.001.
  11. Liu Z., Xu C., Yu Y., Tu D., Peng Y., Zhang B. Twenty Years Development of Tibial Cortex Transverse Transport Surgery in PR China. Orthop Surg. 2022;14:1034. doi: 10.1111/os.13214.
  12. Qin W., Nie X., Su H., Ding Y., He L., Liu K. et al. Efficacy and safety of unilateral tibial cortex transverse transport on bilateral diabetic foot ulcers: A propensity score matching study. J Orthop Translation. 2023;42:137-146. doi: 10.1016/j.jot.2023.08.002.
  13. Qin W., Liu K., Su H., Hou J., Yang S., Pan K. et al. Tibial cortex transverse transport promotes ischemic diabetic foot ulcer healing via enhanced angiogenesis and inflammation modulation in a novel rat model. Eur J Med Res. 2024;29:155. doi: 10.1186/s40001-024-01752-4.
  14. Liu J., Yao X., Xu Z., Wu Y., Pei F., Zhang L. et al. Modified tibial cortex transverse transport for diabetic foot ulcers with Wagner grade ≥ II: a study of 98 patients. Front Endocrinol (Lausanne). 2024;15:1334414. doi: 10.3389/fendo.2024.1334414.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. X-ray showing poor contact at the docking site with an anteromedial partial defect

Download (25KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. X-ray showing the fragment fixed with two 1.8 mm olive K-wires and connected to a 5/8 ring. Different stages of progressive distraction of the fragment are explained by some sketches. Note regenerate remodeling at 8 months follow-up

Download (63KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Picture and X-ray showing the fragment split by percutaneous approaches with osteotomy. Note wound dehiscence with soft tissue defect

Download (42KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. X-rays and a sketch showing the fragment fixed with two 1.8 mm olive K-wires and connected to a half-ring for progressive distraction from distal to proximal

Download (39KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. Picture taken after 4 cm long partial anterior resection. A partial osteotomy of the anterior aspect of the tibia was performed to set up the fragment to be distracted from proximal to distal

Download (33KB)
Indexing metadata
7. Figure 6. Picture showing performed partial osteotomy of the anterior aspect of the tibia for setting up an anterior fragment to be transported from proximal to distal

Download (52KB)
Indexing metadata
8. Figure 7. Picture showing the half-ring corresponding to the split fragment connected to the frame for progressive distraction

Download (33KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. X-ray showing the split fragment connected to a half-ring for progressive distraction

Download (34KB)
Indexing metadata
10. Figure 9. X-ray at the last follow-up shows the fragment filling the previous defect and remodeling of proximal bone regenerate

Download (13KB)
Indexing metadata
11. Figure 10. Partial resection of an 8 cm long anteromedial segment of necrotic bone

Download (25KB)
Indexing metadata
12. Figure 11. The posteromedial fragment was fixed with three 1.8 mm K-wires specially bent into a pigtail. The Ilizarov apparatus was applied to the leg to ensure stability

Download (67KB)
Indexing metadata
13. Figure 12. The posteromedial fragment was gradually distracted from posterior to anterior to fill the partial defect. Note complete union and remodeling at the last follow-up

Download (59KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».