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Article de recherche

Efficacité clinique de la fixation combinée interne et externe avec pansement au nanoargent et fermeture sous vide pour les fractures tibiales ouvertes de type Gustilo I/II

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DOI :

10.3791/69394

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18 novembre 2025

 , 
1Department of Orthopedics and Traumatology, Hengshui People's Hospital

Dans cet article

Résumé

La combinaison de fixations internes et externes avec des pansements antibactériens à base de nano-argent (NSAD) et la fermeture assistée par vide (VAC) démontre une forte activité antibactérienne, un temps de guérison réduit, des taux de guérison élevés, des séjours hospitaliers plus courts, des coûts médicaux réduits et une diminution de la douleur des patients dans le traitement des fractures tibiales ouvertes de type Gustilo I et II.

Résumé

Les fractures tibiales ouvertes de type Gustilo I et II (OTF) sont associées à des lésions importantes des tissus mous et à un risque élevé d’infection, ce qui entraîne souvent une guérison prolongée et des complications postopératoires lorsqu’elles sont traitées par fixation interne ou externe conventionnelle. Cette étude introduit une approche validée cliniquement qui intègre un pansement antibactérien au nano-argent (NSAD) et une fermeture assistée par vide (VAC) avec une réduction fermée et une fixation intramédullaire des ongles (CRINF) afin d’améliorer les résultats de cicatrisation des plaies et fractures. Un total de 300 patients présentant des OTF de type Gustilo I/II ont été recrutés et répartis au hasard en trois groupes (n = 100 par groupe) : le groupe 1 a reçu le CRINF avec soins conventionnels des plaies, le groupe 2 avec VAC, et le groupe 3 a reçu le CRINF avec NSAD et VAC. Résultats cliniques, y compris le taux d’infection, le temps de cicatrisation des plaies et fractures, l’hospitalisation, le coût médical et la douleur postopératoire ont été comparés parmi les groupes utilisant les tests chi-carré et ANOVA, avec une signification définie par p < 0,05. Le groupe 3 a présenté le taux de complications le plus faible et le profil de récupération le plus favorable, avec un temps moyen de cicatrisation de 41 jours et un temps de cicatrisation de la fracture de 7,2 mois, tous deux significativement plus courts que dans les groupes témoins (p < 0,05). Les taux de cicatrisation des plaies et fractures étaient respectivement de 97 % et 94 %, tandis que les patients ont connu des séjours hospitaliers plus courts (10 à 15 jours), des coûts médicaux totaux plus faibles (~1500 yuans) et des niveaux de douleur réduits. Ces résultats démontrent que combiner la NSAD et la VAC avec le CRINF offre un protocole clinique efficace et sûr pour gérer les OTF de type Gustilo I et II, réduisant considérablement les complications postopératoires et accélérant la récupération.

Introduction

Les fractures tibiales ouvertes (OTF) comptent parmi les blessures des osseux longs les plus fréquentes et résultent généralement de traumatismes à haute énergie, tels que des accidents de la route ou deschutes 1,2. Parce que le site de la fracture communique directement avec l’environnement externe, ces blessures s’accompagnent souvent d’une contamination sévère, d’une perte des tissus mous et d’un risque élevé d’infection ou de non-union 3,4. Selon la classification Gustilo-Anderson, les OTF sont divisés en trois types selon l’étendue des dommages aux tissus mous et la contamination de la plaie : Type I (lésion tissulaire minimale et plaie propre), Type II (lésions et contamination modérées des tissus) et Type III (perte tissulaire sévère, souvent avec atteinte neurovasculaire)5,6.

Les stratégies de gestion traditionnelles — fixation externe et fixation interne ouverte — restent cliniquement importantes mais présentent des limites inhérentes. Une fixation externe prolongée peut entraîner une raideur articulaire et une union fibreuse, tandis qu’une exposition interne prolongée peut prolonger la durée opératoire et augmenter le risqued’infection 7. Par conséquent, l’attention s’est portée vers des technologies complémentaires qui améliorent le contrôle des infections et la cicatrisation des plaies sans compromettre la stabilité des fractures.

Les matériaux antibactériens à base de nano-argent se sont récemment imposés comme des pansements biomédicaux prometteurs grâce à leur activité antimicrobienne à large spectre et leur potentiel de régénérationtissulaire 8,9,10. Le matériau nano-argent utilisé dans cette étude présente une structure microscopique uniforme qui facilite une libération soutenue d’ions d’argent et une performance antibactérienne stable (Figure 1). Les nanoparticules d’argent libèrent continuellement des ions Ag+ qui perturbent les membranes cellulaires bactériennes, interfèrent avec l’activité enzymatique et favorisent la prolifération des fibroblastes et des kératinocytes11,12. Le mécanisme antibactérien proposé pour les matériaux à base de nanoargent est illustré à la Figure 2.

Parallèlement, la thérapie de fermeture assistée par vide (VAC) crée un microenvironnement localisé à pression négative qui améliore la perfusion tissulaire, stimule la formation de tissu de granulation et élimine l’exsudat de la plaie pour réduire la chargebactérienne 13,14. Les principaux composants et le principe fonctionnel du système VAC sont présentés à la Figure 3.

Des études antérieures ont démontré les bénéfices individuels des pansements à base de VAC ou à base d’argent pour traiter les fractures ouvertes et les plaies infectées, mais ont rarement examiné leur application combinée dans un cadre cliniqueà grande échelle 15,16. Par conséquent, cette étude étudie l’efficacité clinique et la sécurité de l’intégration de pansements antibactériens au nanoargent (NSAD) et de VAC avec réduction fermée et fixation intramédullaire (CRINF) pour la prise en charge des OTF de type I et II de Gustilo. Un aperçu schématique des avantages thérapeutiques attendus de cette approche combinée est présenté dans la Figure 4. Nous émettons l’hypothèse que cette stratégie augmentera l’activité antibactérienne, accélérera la cicatrisation des tissus mous et des fractures, et diminuera les complications postopératoires par rapport au traitement conventionnel.

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Protocole

Ce protocole clinique a été approuvé par le Comité d’éthique de l’Hôpital Populaire de Hengshui (Approbation n° 2019-2-013). Tous les participants ou leurs tuteurs légaux ont fourni un consentement éclairé écrit avant l’inclusion. L’étude respectait la Déclaration d’Helsinki et les directives institutionnelles pour l’éthique de la recherche humaine.

Préparation d’un nanocomposite argent-carbone (Ag-C)
Pour synthétiser le nanocomposite Ag-C, 3,0 g de tartrate de potassium sodique ont été pesés avec précision et placés dans un creuset de quartz de 50 mL à l’intérieur d’un four tubulaire. L’échantillon a été chauffé à 400 °C à un rythme de 15 °C/min et maintenu pendant 6 heures, puis laissé refroidir à température ambiante (~25 °C). Le produit a été transféré dans un bécher en verre de 250 mL et dispersé dans 80 mL d’eau déionisée (résistivité ≥18 MΩ·cm) à l’aide d’un agitateur magnétique à 400 tr/min pendant 10 minutes. La suspension a été centrifugée à 10 000 x g pendant 10 minutes à 4 °C, et le surnageant brun contenant des points quantiques de carbone (CQD) a été collecté. Le surnageant a été concentré à 20 mL à 80 °C lors de l’agitation, suivi de l’ajout de 60 mL d’acétone et de mélange vortex pendant 1 minute. Après centrifugation à 9 500 x g pendant 20 minutes à 4 °C, le surnageant jaune clair a été collecté sous forme de solution d’origine CQD. Pour préparer le réactif de Tollens, 1 mLd’AgNO 3 à 0,5 M a été mélangé avec 1,04 mL d’eau ammoniac et 0,65 mL de 3 M NaOH, suivi de l’ajout de 17,3 mL d’eau déionisée sous brassage continu. Dans une fiole à trois cols enveloppée dans du papier aluminium, 25 mL de solution CQD et 75 mL d’eau déionisée ont été combinés et brassés à 500 tr/min pendant 5 minutes. Le pH a été ajusté à environ 7,0 avec de l’eau concentrée à l’ammoniac, après quoi 1 mL de réactif de Tollens a été ajouté. Le mélange a été chauffé à 120 °C pendant 20 minutes dans des conditions sombres. Après refroidissement à température ambiante, la solution jaune d’Ag-C était obtenue et conservée à 4 °C jusqu’à utilisation.

ATTENTION : Le NaOH et l’eau à l’ammoniac sont corrosifs et libèrent des vapeurs irritantes. Gérez toutes les réactions dans une hotte chimique en portant des gants, des lunettes de protection et une blouse de laboratoire. Ne scellez pas hermétiquement les contenants chauffés pour éviter l’accumulation de pression.

Préparation de pansements antibactériens en nano-argent (NSAD)
Pour préparer le mélange de solvants, 15 mL d’eau déionisée ont été mélangés à 200 μL d’acide acétique glaciaire dans un bécher en verre de 100 mL. À cela, 0,1 mL de la solution d’Ag-C préparée (22 mg/L), 0,2 mL de glycérol et 60 mg de poloxamer ont été ajoutés et dissous complètement à 50 °C avec un brassage magnétique. Par la suite, 0,6 g de poudre de chitosan a été progressivement incorporé pour éviter les agglutinements et remué continuellement pendant 30 minutes jusqu’à ce qu’elle soit homogène. Ensuite, 2 mL de 1 M deNaHCO 3 ont été ajoutés goutte à goutte pendant le remuage pour induire une légère mousse, suivis de 10 minutes supplémentaires de mélange. Le volume total a été ajusté à 20 mL avec de l’eau déionisée, et la solution a été dégazée par ultrasons pendant 5 minutes. La solution homogène a été versée dans un moule rectangulaire (14 cm x 8 cm x 0,5 cm), scellée avec du film plastique, puis laissée à gélifier pendant 48 à 72 heures à température ambiante (20-25 °C). Après la gélification, le film était retiré et séché dans un four à air forcé à 40 °C pendant 12 à 18 heures, donnant des films NSAD d’environ 1 mm d’épaisseur. Notez la température ambiante et l’humidité lors de la gélification, car elles influencent l’uniformité du film et la résistance à la traction. Jetez tout film contenant des fissures ou des bulles visibles.

Caractérisation du nanocomposite Ag-C
Une goutte de solution diluée d’Ag-C était placée sur une grille de microscopie électronique à transmission en cuivre (TEM) recouverte de carbone et séchée sous lumière infrarouge pendant 10 minutes. Les échantillons ont été imagés à 100 kV sous un TEM. La taille des particules a été analysée à l’aide du logiciel ImageJ en mesurant au moins 200 particules sélectionnées au hasard, et les données ont été exprimées en moyenne ± SD.

Évaluation de l’activité antibactérienne
Staphylococcus aureus (ATCC 29213) et Escherichia coli (ATCC 25922) ont été cultivés dans un bouillon de soja à tryptone (TSB) pendant la nuit à 37 °C. La suspension bactérienne a été ajustée à une densité optique de600 = 0,1 (~1 x 107 UFC/mL). Les échantillons ont été divisés en trois groupes : témoins traités à l’eau déionisés, contrôles positifs traités à l’amoxicilline (10 μg/mL) et groupes d’essai traités à nanocomposites Ag-C (teneur équivalente en Ag de 10 μg/mL). Les cultures ont été incubées à 37 °C puis secouées à 150 tr/min pendant 7 jours. Chaque jour, 100 μL d’échantillons étaient prélevés, dilués en série, déposés sur de l’agar TSB, puis incubés pendant 24 heures. Les unités formant des colonies (UFC) ont été comptabilisées, et les taux d’inhibition ( %) ont été calculés comme [(N0− Nt)/N0] x 100. Chaque expérience a été réalisée en triple exemplaire, et les résultats ont été rapportés en moyenne ± DS.

ATTENTION : Manipulez toutes les cultures bactériennes dans un cabinet de biosécurité niveau II. Autoclave tous les déchets à 121 °C pendant 20 minutes avant leur élimination.

Comportement de gonflement du NSAD
Des échantillons carrés de NSAD (1 cm x 1 cm) ont été pesés pour obtenir le poids à sec (W0). Chaque échantillon a été immergé dans 10 mL de solution physiologique à 37 °C. À 1h, 6h, 12h et 24h, les échantillons étaient prélevés, tapotés avec du papier filtrant et pesés (Wt). Le rapport de gonflement ( %) a été calculé comme [(Poids − F0)/Poids 0] x 100. Toutes les mesures ont été effectuées en triple exemplaire, et les résultats ont été rapportés en moyenne ± DS.

Assemblage et application du VAC combiné avec le NSAD
Le film NSAD préparé a été découpé pour correspondre à la taille de la plaie à l’aide de ciseaux stériles et appliqué directement sur le lit de la plaie. Deux tubes de drainage stériles en silicone (épaisseur de paroi de 1 mm, micropores de 0,4 à 0,5 mm) ont été insérés sous le NSAD. L’ensemble de la plaie et 2 à 3 cm de peau intacte environnante ont été scellés avec un film de polyuréthane transparent pour assurer une couverture hermétique. Les tuyaux de drainage étaient connectés à une source continue de pression négative maintenue entre -60 kPa et -80 kPa pendant 72 heures. Le sceau était inspecté quotidiennement, et l’exsudat collecté était enregistré pour sa couleur et son volume. Les pansements étaient remplacés tous les 3 à 5 jours ou avant en cas de fuite. La thérapie VAC a été interrompue une fois que le tissu de granulation a complètement recouvert la plaie. Confirmez l’hémostasie complète avant de sceller la plaie. Si un saignement actif survient, réduisez temporairement la pression négative à -40 kPa. Surveillez l’inconfort du patient, une douleur excessive ou un dysfonctionnement de l’appareil.

Gestion des déchets
Tous les résidus contenant de l’argent et alcalins étaient collectés dans des contenants étiquetés pour leur élimination des déchets dangereux. Les solutions alcalines ont été neutralisées à un pH 7 avant l’évacuation. Les déchets biologiques étaient stérilisés par autoclavage et éliminés conformément aux réglementations hospitalières sur la biosécurité.

Patients et conception de l’étude
Un total de 300 patients diagnostiqués avec des fractures tibiales ouvertes de type I ou II (OTF) de type I ou II ont été recrutés au Département d’orthopédie traumatologique de l’Hôpital populaire de Hengshui, entre novembre 2019 et novembre 2022. Les patients ont été dépistés selon des critères d’inclusion et d’exclusion prédéfinis. Les critères d’inclusion étaient : (1) âge entre 18 et 70 ans ; (2) fracture de type Gustilo I ou II confirmée sur la base d’une évaluation clinique et radiologique ; (3) absence de lésion vasculaire ou nerveuse majeure ; et (4) capacité à fournir un consentement éclairé et à se conformer au suivi postopératoire. Les critères d’exclusion comprenaient : (1) Fractures de type Gustilo III ; (2) comorbidités sévères telles que le diabète non contrôlé, la maladie vasculaire périphérique, une infection chronique ou une déficience immunitaire ; (3) fractures pathologiques ; et (4) la grossesse ou les troubles de la coagulation. La randomisation a été réalisée à l’aide d’une séquence générée par ordinateur avec randomisation par blocs (taille du bloc = 6). La dissimulation de l’allocation a été assurée à l’aide d’enveloppes opaques scellées préparées par un statisticien indépendant. Les patients ont été répartis équitablement en trois groupes (n = 100 chacun) : le groupe 1 a reçu une réduction fermée et une fixation intramédullaire des ongles (CRINF) avec des soins conventionnels de plaie ; Le groupe 2 a reçu le CRINF combiné à la fermeture assistée par vide (VAC) ; et le groupe 3 a reçu le CRINF avec un pansement antibactérien en nanosilver (NSAD) et VAC. Toutes les interventions ont été réalisées par la même équipe chirurgicale afin de minimiser le biais de l’opérateur. Les évaluateurs de résultats étaient aveugles quant à l’allocation des traitements lors de l’évaluation des scores de cicatrisation, d’infection et de douleur. Tous les patients ont été suivis pendant 9 mois après l’opération afin d’évaluer la cicatrisation des fractures et la récupération fonctionnelle.

Plan de traitement pour les OTF de Gustilo de type I et II
Les patients ont subi une anesthésie (générale, spinale ou locale) selon la gravité de la blessure et l’état médical. Après un débridement préliminaire, les plaies ont été soigneusement irriguées avec du sérum physiologique stérile et du peroxyde d’hydrogène ; Le tissu dévitalisé a été taillé, et les bords mous ont été provisoirement suturés selon les besoins. La stabilisation de la fracture a été réalisée par réduction fermée et fixation intramédullaire de l’ongle selon des procédures orthopédiquesstandard 17. Pour le Groupe 3, un film NSAD stérile a été découpé pour correspondre aux dimensions de la plaie et appliqué sur le lit de la plaie ; Deux drains en silicone étaient placés sous le pansement. Un film de polyuréthane semi-perméable scellait la blessure, ainsi que 2 à 3 cm de peau intacte environnante. L’étanchéité à l’air et l’hémostasie ont été confirmées avant la succion ; Les voies à épingles (si présentes) étaient recouvertes de gaze stérile. Une pression négative continue était appliquée à -60 à -80 kPa et ajustée selon la taille et la profondeur de la plaie, avec un remplacement des pansements tous les 3 à 5 jours ou avant en cas de fuite/saturation. Pour les groupes 1 et 2, les blessures étaient recouvertes avec une gaze pétroliatum stérile et changées toutes les 48 à 72 heures. Les soins postopératoires comprenaient des antibiotiques prophylactiques à large spectre pendant 3 à 5 jours (céphalosporines ou fluoroquinolones), une couverture anaérobie avec du métronidazole aubesoin 18, une thérapie anti-inflammatoire et analgésique, le contrôle de l’œdème, des mesures de promotion de la circulation et un soutien nutritionnel (y compris la supplémentation en protéines). Les patients présentant une atteinte neurovasculaire ont reçu des agents neurotrophiques et anti-œdémiques/antispasmodiques lorsque cela est approprié. Un suivi en laboratoire (numération sanguine complète, taux de sédimentation des érythrocytes, protéine C-réactive) a été réalisé lors des visites postopératoires programmées pour surveiller l’infection. La rééducation a commencé par des contractions isométriques et un mouvement articulaire doux dès le troisième jour, progressant vers une amplitude active de mouvement après ~1 semaine tolérée. Le suivi radiographique a été obtenu vers 1 mois, 3 mois, 6 mois et 9 mois ; la prise de poids graduée a commencé une fois que le pont entre les callosités et la continuité avec le cortex tibial étaient visibles à la radiographie et la douleur clinique autorisée.

Indices d’observation
Les principales mesures de résultat comprenaient le temps de cicatrisation, le temps de cicatrisation des fractures, le taux de cicatrisation et le taux de cicatrisation des fractures. Les critères secondaires comprenaient l’incidence des complications postopératoires (infection de surface, infection profonde, union retardée, embolie graisseuse, infection du tube aiguilleux et non-union infectée), la durée de l’hospitalisation, les coûts médicaux totaux et l’intensité de la douleur postopératoire. L’intensité de la douleur a été évaluée à l’aide d’une échelle d’évaluation numérique (NRS) de 0 (pas de douleur) à 10 (pire douleur imaginable). La cicatrisation des plaies était définie comme une épithélialisation complète sans exsudat, tandis que la cicatrisation de la fracture était confirmée radiographiquement en reliant les callosités à au moins trois cortexs. Les évaluations de suivi ont été effectuées à 1 mois, 3 mois, 6 mois et 9 mois après l’opération, incluant l’évaluation clinique et la radiographie.

Analyse statistique
Les analyses statistiques ont été réalisées à l’aide de la version 20.0 de SPSS. Les variables continues ont été testées pour la normalité et exprimées en moyenne ± écart-type (DS). Les différences entre les trois groupes ont été analysées à l’aide d’ANOVA unidirectionnelle, puis du test post-hoc de Tukey pour comparaisons multiples. Les données distribuées de manière non normale ont été analysées à l’aide du test de Kruskal-Wallis. Les variables catégorielles étaient exprimées en comptages et pourcentages, puis analysées à l’aide du test du chi carré (χ²) ou du test exact de Fisher lorsque cela était approprié. Les intervalles de confiance (IC) à 95 % ont été calculés pour des paramètres clés. La signification statistique a été fixée à p < 0,05. Toutes les analyses ont été réalisées par un biostatisticien indépendant, aveuglé à l’allocation des groupes.

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Résultats

Caractérisation du nanocomposite Ag-C
La microscopie électronique en transmission (TEM) a révélé que les particules de nanoargent commerciales (NSP) présentaient une taille moyenne de 13,56 ±3,85 nm avec une agglomération irrégulière, tandis que le nanocomposite Ag-C synthétisé présentait un diamètre moyen légèrement plus grand de 14,38 ±4,65 nm et une morphologie sphérique uniforme (Figure 5A-F). Les particules d’Ag-C présentaient une me...

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Discussion

Les fractures tibiales ouvertes de type Gustilo I et II (OTF) sont souvent causées par des traumatismes à haute énergie tels que des accidents de la route ou des chutes, entraînant des blessures osseuses et mouesimportantes 1,19. La communication entre la fracture et l’environnement externe facilite l’invasion bactérienne, entraînant des taux d’infection élevés et un retard de guérison20,21

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.

Remerciements

Cette étude est soutenue par le programme clé de R&D de la ville de Hengshui (Nom du projet : Étude clinique sur l’efficacité du drainage fermé à pression négative (VAC) combiné à la fixation interne et externe dans le traitement des fractures tibiales ouvertes).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Solution AgNO3Yarong Instrument196305000
Eau à l’ammoniacXilong Chemical480905
chitosaneTechnologie biochimique Aladdin428850500
Particules commerciales de nanoargentTechnologie biochimique AladdinNA
DésioniséeThermo Fisher Scientific (États-Unis)345470250
Fixateurs externes et plaques de verrouillageInstrument médical zimmeréNA
Solution d’acide acétique glaciaireGroupe chimique Dongbang26 mars
glycérolTechnologie biochimique Aladdin036646.K7
Centrifugeuse de bureau H1850Développement des instruments du laboratoire Xiangyi203270008
Manchon chauffantYarong InstrumentA57027
Agitateur chauffant multi-tête HJ-4AAppareil électrique Guohua02774-1
Tubes de drainage en silicone médicalB. Braun Medical Inc (États-Unis)491288/491310
NaHCO3Technologie biochimique Aladdin123360250
Solution NaOHMacklin Biochimique210-5
Chaudière à tubes creux OTF-1200XTechnologie KejingOTF-1200X-ALD
Film adhésif perméableCompagnie 3M (États-Unis)537722zd
PoloxamerTechnologie biochimique Aladdin104082
Tartrate de potassium sodiqueGroupe Sinopharm202860051
Bouillon de soja à la tryptoneThermo Fisher ScientificCM0129B
Mélangeur vortexIndustriel dynamique88882010

Références

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Gustilo Type IIfixation internefixation par clou centrom dullairecicatrisation des plaiestaux d infection
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