Alaleuan rekonstruktio aksiaalisesti verisuonituneilla luunkorvikkeilla

Tausta:

Alaleuan rekonstruktio on tarpeen kasvaimen resektioiden, infektioiden tai traumojen jälkeen, jotka johtavat vakaviin alaleuan kaaren jatkuvuushäiriöihin ja hampaiden uhriin. Perusrekonstruktiossa käytetään verisuonittomia luusiirteitä sekä menetettyjen hampaiden ennallistaminen hammasimplanttien ja implanttien tukemien proteesien avulla. Pienempiä luuvaurioita (

Kudostekniikka ja regeneratiivinen lääketiede riippuvat biomateriaalin läsnäolosta, joka edistää solujen kasvua ja lisääntymistä. Jotta tämä biomateriaali (teline) voitaisiin täyttää uudella kudoksella, kehon on oltava tehokkaasti vuorovaikutuksessa tämän biomateriaalin kanssa. Tämä edellyttää varhaisen ja luotettavan angiogeenisen vasteen luomista, mikä johtaa riittävän verenhuollon kehittymiseen rakenteen ja toiminnan palauttamiseksi. (Hodde 2002) Regeneraatioon tarvittavat kolme pääkomponenttia ovat solut, rakennustelineet ja induktiomolekyylit. Kun kudoksia kasvatetaan in vitro (Tissue Engineering), kaikkien kolmen komponentin pitäisi olla olemassa, mutta kun viitataan Regeneratiiviseen lääketieteeseen, mikä tahansa näistä voidaan antaa keholle, jotta se pyrkii optimoimaan sen kykyä uudistaa omia kudoksiaan. Solujen tai kasvutekijöiden lisääminen biomateriaaleihin voi vahvistaa kudosten regeneraatiota (Pellegrini et al. 2009), mutta näiden biomateriaalien vaskularisaatiota ja siten integraatiota pidetään edelleen ratkaisevana tekijänä minkä tahansa kriittisen kokoisen defektin regeneraation onnistumisessa. (Novosel et al. 2011) Regeneratiivisen lääketieteen periaatteiden soveltaminen kallon-leuan rekonstruktioon on nyt tullut arkipäivää. Laaja valikoima sovelluksia vaihtelee yksinkertaisesta bioaktiivisten luun täyteaineiden lisäämisestä paljon kehittyneempiin luun korvaamiseen ja jälleenrakentamisen tekniikoihin. Käyttöaiheisiin kuului rekonstruktio pienten kehitysvirheiden, trauman, infektioiden, hyvänlaatuisten kystojen tai kasvainten jälkeen, mutta harvoin pahanlaatuisen kasvaimen leikkauksen jälkeen. (Clokie ja Sandor 2008; Schuckert ym. 2009; Trautvetter ym. 2011) Warnke ym. (Warnke ym. 2004), jotka käyttivät täysin erilaista tekniikkaa kuin aikaisemmissa tapausraporteissa käytetyt, raportoivat ainoasta regeneraatiotapauksesta syövän ablaation jälkeen. Suurin tekninen ero liittyi regeneroituneen kudoksen vaskularisaatioon. Vaikka kaikki raportoidut alaleuan regeneraatiotapaukset käyttivät tavanomaista ulkoista verisuonitusta koskevaa strategiaa, jossa konstruktit jätettiin hankkimaan loisverenkiertoa implantin vastaanottajapaikasta, Warnke et al (Warnke et al. 2004) käyttivät aksiaalista vaskularisaatiostrategiaa Latissimus dorsi (LD) -lihaksen esilaminointi, jota seuraa regeneroituneen alaleuan vapaa kudossiirto. Vaikka tällä tekniikalla vältyttiin luuluovuttajakohdan sairasteluilta, tarve kerätä LD-lihas oli tämän esilaminointitekniikan suuri haittapuoli. Tämä yksittäinen tapausraportti korosti tarvetta tehokkaalle verisuonirakennelmalle, jos regeneratiivista hoitoa aiotaan soveltaa suurempiin ja toistuviin vaurioihin.

Telineiden aksiaalinen vaskularisaatio pyrkii tarjoamaan konstruktille verenkiertoa määritellyn ja omistetun verisuoniakselin kautta. Tässä yhteydessä konstruktin verenkiertoa ei hankita satunnaisesti implantaatiopaikasta, ja näin ollen implantaatio alueelle, jolla on alhainen vaskularisaatiopotentiaali, kuten säteilytetyissä tai fibrosoituneissa leikkauskohdissa, voisi olla mahdollista (Kneser et al. 2006). Kaksi päätekniikkaa aksiaaliseen vaskularisaatioon ovat esilaminointi ja esivalmistus.

Kudosrakenteen esivalmistus tehdään yksinkertaisesti implantoimalla valtimo-laskimofisteli tai -silmukka (AVL) tai verisuonipedikula rakenteen alle tai sisään. Tämä johtaa verisuonten spontaaniin itämiseen silmukasta tai pediclestä ja sitä seuraavasta koko kudosrakenteen revaskularisaatiosta (Erol ja Spira 1979; Guo ja Pribaz 2009). Esilaminointi on toinen tekniikka, jonka Pribaz ja Fine (Pribaz ja Fine 1994) esittelivät vuonna 1994, jossa konstruktio implantoidaan verisuonituneelle alueelle (läppä) mukautetun vaskularisoidun yksikön luomiseksi. Molempien tekniikoiden lopputulos on aksiaalisesti vaskularisoitu yksikkö, jonka ravinto riippuu määrätystä verisuoniakselista.

Kaksi muuta tärkeää termiä, jotka on mainittava tässä yhteydessä, ovat "sisäinen" ja "ulkoinen" vaskularisaatiomoodi. Konstruktin ulkoinen vaskularisaatio tarkoittaa, että se hankkii verensyötön periferialta kohti keskustaa, kun taas sisäinen vaskularisaatiomuoto tarkoittaa, että konstruktion ydinalue verisuonittuu ensin (Lokmic ja Mitchell 2008). Näin ollen esivalmistusta pidetään luontaisena aksiaalisena vaskularisaatiostrategiana. Prelaminaatiossa oleva konstrukti on kuitenkin ulkoisesti vaskularisoitunut sisäisesti vaskularisoidulla alueella (Eweida et al. 2012).

Koska haastavien tai säteilytettyjen luuvaurioiden rekonstruktio vaatii aksiaalisesti verisuonittunutta kudosbulkkia, prelaminointistrategian soveltaminen johtaa aina merkittävään luovutuspaikan sairastumiseen, jossa koko vaskularisoitunut alue (lähinnä lihasläppä) tulee siirtää vastaanottajakohtaan (Mesimaki). et al. 2009; Warnke ym. 2004). Esivalmistustekniikka, kun sitä sovelletaan kudosrakenteeseen, sisältää kuitenkin vain tämän rakenteen siirtämisen sen pedicleen kanssa, mikä vähentää luovuttajan sairastuvuuden minimiin. Lisäksi esivalmistustekniikkaa voitaisiin soveltaa vastaanottajapaikalla ensisijaisena rekonstruktiotekniikana, jolloin luovuttajapaikan sairastuvuus poistuu kokonaan (Eweida ym. 2014; Horch et al. 2014).

Yksi laajimmin tutkituista tekniikoista indusoida aksiaalinen vaskularisaatio kudosrakenteissa on valtimo-laskimosilmukka tai fisteli (Arkudas ym. 2013; Horch et al. 2012) ja sen paremmuus verisuonikimppuun verisuonitiheyden ja kudoksen suhteen. regeneraatiopotentiaali osoitettiin selvästi (Tanaka et al. 2003).

Prekliiniset tiedot:

Erol ja Spira (Erol ja Spira 1979) kuvasivat ensimmäisen dokumentoidun idean aksiaalisesta vaskularisaatiosta AV-silmukkaa käyttäen vuonna 1979 rottamallissa. Morrison ym. kehittivät mallia edelleen ja asettivat silmukan eristyskammioihin (Hofer et al. 2003). He osoittivat menestyksekkäästi vaskularisaatioiden induktion polymeeri- ja geelimatriiseissa (Cassell et al. 2001). Vuodesta 2006 lähtien eristyskammioiden ja AV-silmukan sisäosan suunnittelua ja karakterisointia on kehitetty edelleen Horch et al. (Kneser et al. 2006) työssä, jossa tämä tutkimusryhmä osoitti ensimmäisen kerran menestyksekkäästi verisuonituneen siirrettävän luun suunnittelun. . Eri luunkorvikkeiden aksiaalisen vaskularisaation onnistuneen arvioinnin jälkeen käsite käännettiin rottamallista isoeläinmalliksi (lammas) (Beier ym. 2011; Boos ym. 2012). Tämän mallin perusteella aksiaalinen vaskularisaatio indusoitiin rakenteissa, jotka oli valmistettu prosessoiduista naudan hohkoluun korvikkeista ja ß-TCP/HA (trikalsiumfosfaatti/hydroksiapatiitti) -telineistä. Lampaan AV-silmukassa oli samanlaisia ​​vaskularisaatiokuvioita kuin rotalla, mutta optimaalinen vaskularisaatiotiheys saavutettiin pidemmän keston jälkeen (8-12 viikkoa vs. 4 viikkoa vastaavasti) (Boos et al. 2011). Uuden luun muodostumisen induktio aksiaalisesti verisuonitetussa lampaan eristyskammiossa osoitettiin sitten implantoimalla MSC (mesenkymaaliset kantasolut) yhdessä osteogeenisen kasvutekijän BMP:n kanssa, joka perustuu kliinisesti käyttökelpoiseen ß-TCP/HA-luun korvikkeeseen (Boos et al. 2013). .

Vuonna 2011 tutkijat esittelivät ensimmäistä kertaa AV Loop -mallin vuohien alaleuan rekonstruktioon (Eweida ym. 2012; Eweida ym. 2011). Tutkijat pystyivät osoittamaan kriittisen kokoisten marginaalisten alaleuan defektien onnistuneen regeneroitumisen BMP:llä (Bone morphogenic protein) ladattujen ßTCP/HA-telineiden aksiaalisen vaskularisoinnin avulla. Tekniikasta on keskusteltu aiemmin yksityiskohtaisesti (Eweida ym. 2014; Eweida ym. 2012; Eweida ym. 2011). Lyhyesti sanottuna vuohen alaleuan kulmaan syntyi kriittinen koko (3 x 2 cm) marginaalinen vika. Vastaavan kokoinen ßTCP/HA:sta valmistettu teline uritettiin AV-silmukan ottamiseksi mukaan, joka syntyi paikallisesti saatavilla olevien verisuonten suoralla anastomoosilla operatiivisen mikroskoopin alla. Tämän jälkeen teline asennettiin titaanilevylle ja kiinnitettiin alaleukaan. AV-silmukan ja ei-AV-silmukkakonstruktien välisissä vertailevissa tutkimuksissamme aksiaalisesti vaskularisoidut konstruktit osoittivat merkittävästi enemmän keskusvaskularisaatiota ja huomattavasti parantunutta keskusluun muodostumista. Myös biomekaaniset ominaisuudet paranivat huomattavasti. Mallin turvallisuus ja tehokkuus prekliinisellä tasolla osoitettiin onnistuneesti kuuden kuukauden seurantajakson aikana (Eweida ym. 2014).

Kliiniset tiedot tähän mennessä:

Vain kaksi aikaisempaa tutkimusta edustivat tapausraportteja kallon ja kasvojen luun regeneraatiosta käyttämällä aksiaalisesti verisuonituneita luunkorvikkeita (ei-satunnaistettu vaskularisaatio). Ensimmäisen tutkimuksen julkaisivat vuonna 2004 Warnke et al. (Warnke et al. 2004), ja sitä arvioitiin edelleen vuonna 2006 (Warnke et al. 2006). Kirjoittajat käyttivät esilaminointitekniikkaa naudan mineraalilohkojen LD-lihaksessa (BioOss) suuren alaleuan vaurion rekonstruoimiseksi. Vika rekonstruoitiin 8 vuotta mandibulektomian ja säteilytyksen jälkeen. Rakenteeseen panostettiin BMP:tä ja autogeenista luuytimen aspiraattia suoliluun harjasta. Vaikka tämä esilaminointistrategia alaleuan regeneraatiolle on osoittanut lupaavia alkutuloksia, pitkän aikavälin tulokset eivät olleet komplikaatioita.

Toisen raportin julkaisivat vuonna 2009 Mesimaki ym. (Mesimaki et al. 2009), jotka raportoivat samankaltaisesta esilaminointitekniikasta ß-TCP:stä (beeta-trikalsiumfosfaatti) tehdyn luunkorvikkeen verisuonittamiseksi vatsasuoralihaksessa. Vaskularisoitua rakennetta käytettiin rekonstruoimaan monimutkainen yläleuan defekti, joka seurasi suuresta keratokystistä johtuvaa hemi-leuan poistoa. Laaja kirjallisuuskatsaus (06.2019 asti) on osoittanut, että AV-silmukkaa käyttävää esivalmistusta ei koskaan käytetty luun regeneraatioon kallon kasvojen alueella.

Käyttöön otettu luunkorvikkeiden aksiaalinen vaskularisaatiotekniikka on kuitenkin onnistuneesti osoitettu ihmisillä. Horch ym. esittelivät tapausraportin, jotka ovat osoittaneet onnistuneen luun regeneraation ja in situ aksiaalisen verisuonituksen AV-silmukkamallilla kahdella potilaalla, joilla oli luuvaurioita säde- ja sääriluussa (Horch et al. 2014). Horch ym. ovat osoittaneet turvallisen ja onnistuneen tekniikan, rohkaisevia tuloksia ja komplikaatiovapaan 72 kuukauden seurantajakson.

Tavoite:

Luunkorvikkeen aksiaalisen vaskularisaatiotekniikan soveltaminen ja arviointi arteriovenoosisen silmukan (AVL) avulla alaleuan defektin rekonstruoimiseksi

Potilaat ja menetelmät:

Kymmenen potilasta otetaan mukaan tähän prospektiiviseen tutkimukseen.

Tietoinen suostumus:

Potilaat opastetaan täysin dokumentoidun kirjallisen tietoisen suostumuksen avulla arabian kielellä. Tietoon perustuva kirjallinen suostumus sisältää seuraavat seikat:

• Toimenpide liittyy tutkimukseen (Tämän tekniikan käyttö kallon alueella)
• Tämän tutkimuksen tarkoitus.
• Vaihtoehtoiset menetelmät alaleuan rekonstruktioon.
• Menettelyn tekniset yksityiskohdat.
• Tekniikan edut ja haitat.
• Menettelyn riskit.
• Mahdolliset peri- ja postoperatiiviset sivuvaikutukset.
• Mahdollisten sivuvaikutusten hoitosuunnitelma.
• Lausunto, että osallistuminen on vapaaehtoista, osallistumisesta kieltäytyminen ei aiheuta rangaistusta tai etuuksien menettämistä, joihin potilas muuten on oikeutettu, ja potilas voi keskeyttää osallistumisen milloin tahansa ilman rangaistusta tai etuuksien menettämistä, joihin tutkittavalla on muutoin oikeus
• Selvitys siitä, keneen ottaa yhteyttä saadakseen vastauksia menettelyä ja potilaan oikeuksia koskeviin kysymyksiin ja keneen ottaa yhteyttä, jos potilaalle sattuu tutkimukseen liittyvä vahinko.

Preoperatiivinen arviointi:

Potilaalle tehdään perusteellinen historia ja täydelliset lääkärintarkastukset.

Tutkimuksiin kuuluvat:

• Rutiinilaboratoriotutkimukset (hyytymisprofiili, paastoverensokeri, seerumin kreatiniini, veren urea, täydellinen verenkuva)
• Panoraama röntgenkuva alaleukasta
• Pään ja kaulan alueen tietokonetomografinen angiografia (CTA).
• Kolmiulotteinen painatus alaleualle ja vialle helpottaa ennen leikkausta suuntaamista, levyn ja verkon esitaivutus

Kirurgiset toimenpiteet:

Toimenpide tehdään yleisanestesiassa makuuasennossa. Submandibulaarisen ihon viillon kautta alaleuka paljastetaan. Vika virkistetään luukyretaasin avulla. Esimuotoiltu rekonstruktiolevy kiinnitetään alaleukaan ja kulkee vian läpi. Valmiiksi muotoiltu U-muotoinen titaaniverkko asennetaan alaleukaan ja kiinnitetään ruuveilla. Ipsilateraalinen kasvojen valtimo ja laskimo (tai muut käytettävissä olevat verisuoniakselit, jos kasvojen verisuoniakselia ei ole) anastomoidaan käyttämällä leikkausmikroskooppia käänteisen laskimograftin kautta, jotta saadaan aikaan kyynärvarresta poimittu AV-silmukka. AV-silmukka asetetaan vian sisälle. Titaaniverkko täytetään sekoituksella:

1. Silikoidut hydroksyyliapatiittirakeet (NanoBone® injektiopullo 1,2 ml, ARTOSS, Rostock, Saksa).
2. Autogeeninen luuydin aspiroituu suoliluun harjasta.
3. Luun morfogeeninen proteiini 2 (BMP 2- InductOs®, Medtronic BioPharma B.V., Tolochenaz, Sveitsi) Submandibulaarinen haava sulkeutui kerroksittain.

Seuranta ja arviointi:

Potilaan tarkka seuranta elintoimintojen, AV-silmukan läpinäkyvyyden (käsin Dopplerin avulla) ja mahdollisten perioperatiivisten komplikaatioiden varalta. Potilas kotiutetaan 3. päivänä leikkauksen jälkeen. Potilasta seurataan säännöllisesti viikoittain haavan paranemisen, AVL:n läpinäkyvyyden ja mahdollisten postoperatiivisten komplikaatioiden varalta. Sarjaröntgenkuva (panoraamanäkymä) tehdään kuukausittain uuden luun muodostumisen seuraamiseksi. CTA suoritetaan 6 kuukauden kuluttua.

Kliinisen ja radiologisten löydösten mukaan hammaslääketieteellistä jatkokuntoutusta suunnitellaan vian täydellisen paranemisen jälkeen (6-9 kuukautta leikkauksen jälkeen). Hampaiden kuntouttamisesta (luun poraus implantteja varten) otetuista luubiopsioista tutkitaan luun laatua ja verisuonitusta käyttämällä standardia H&E-värjäystä kalkinpoiston jälkeen.

Panoramic röntgensäteiden, CTA:n ja histologisen analyysin kvalitatiiviset ja kvantitatiiviset tiedot arvioidaan:

1. Luun uusiutuminen ja tiheys.
2. Luunkorvikkeiden vaskularisaatio. Tulokset taulukoidaan ja verrataan kirjallisuuteen.

Riskianalyysi:

Sen jälkeen kun AV-silmukan verisuonitautitekniikan turvallisuus ja tehokkuus on osoitettu onnistuneesti prekliinisellä ja kliinisellä tasolla, uskomme, että on aika alkaa soveltaa tekniikkaa alaleuan regeneraatioon. Tämä uusi sovellus ei kuitenkaan ole ilman haasteita. Suuri huolenaihe olisi AV-fistelistä johtuvat hemodynaamiset muutokset. Vaikka samanlaista mallia ei ole koskaan raportoitu kirjallisuudessa, raportit distaalisen arteriovenoosisen fistelin käytöstä osoittavat, että ääreisvaltimoon asetettu kontrolloitu fisteli on hyvin siedetty, edellyttäen, että fisteli on alle 1 cm ja fisteli hyväksyy alle 20 prosenttia sydämen minuuttitilavuudesta (Blaisdell ym. 1966; Eweida ym. 2013; Horch ym. 2014; Tukiainen ym. 2006). Mitä tulee luun tiheyteen ja mineralisaatioon distaalisesti AV-fistelistä, kirjallisuudessa on esitetty ristiriitaisia ​​tuloksia luun kasvun lisääntymisestä (Vanderhoef et al. 1963) vähentyneeseen mineralisaatioon ja lisääntyneeseen osteopeniaan (Muxi et al. 2009). Nämä tutkimukset keskittyivät hemodynamiikkaan ja sen vaikutukseen luun kasvuun distaalista fistelistä. Luunsisäisen fistelin pitkän aikavälin seurauksia ei kuitenkaan ole tutkittu riittävästi kirjallisuudessa.

Varhainen sykkivä tunne tai humina on odotettavissa alkuvaiheen korkean virtauksen vuoksi. Pitkäaikaiset tutkimukset prekliinisellä tasolla ovat kuitenkin osoittaneet, että verisuonipohja kypsyy ajan myötä, mikä johtaa suoran arteriovenoosisuihkun putoamiseen (Polykandriotis ym. 2007; Polykandriotis ym. 2009).