Biohajoava magnesiumluulevy ja ruuvikiinnitys leukakirurgiassa (MgJawSurgery)

Luulevy- ja ruuvikiinnitys on hyvin tunnettu järjestelmä sisäiseen fiksaatioon leukakirurgiassa, joka kattaa murtumakiinnityksen, ortognaattisen kirurgian ja kallon kasvojen jälleenrakentamisen. Kehityksen myötä titaanista ja sen seoksista on tullut vallitsevia sisäisen kiinnityksen materiaaleja poikkeuksellisten mekaanisten ominaisuuksiensa ja biologisen yhteensopivuuden ansiosta. Titaanilla on kuitenkin tiettyjä haittoja, kuten liiallinen jäykkyys luuhun verrattuna, mikä voi johtaa stressisuojaukseen ja sitä seuraavaan luun resorptioon. Lisäksi titaanilevy- ja ruuvikiinnitys on tarkoitettu väliaikaiseksi mekaaniseksi tueksi luun paranemisen aikana, ja se voi edellyttää luun paranemisen jälkeisen toissijaisen leikkauksen poistamista, mikä lisää terveydenhuollon taakkaa. Jos titaani jätetään paikalleen, se voi häiritä röntgenkuvausta säteen kovetusvaikutusten vuoksi.

Pyrkiessään ratkaisemaan titaanin kiinnityksen rajoituksia tutkijat ovat tutkineet vaihtoehtoisten materiaalien kehittämistä sisäiseen kiinnitykseen. Bioresorboituvat järjestelmät käyttävät biohajoavia materiaaleja luulevyn ja ruuvikiinnitykseen, mikä eliminoi sekundaarisen leikkauksen tarpeen laitteiston poistamiseksi. Nämä biohajoavat järjestelmät välttävät stressisuojaukseen tai röntgensirontaan liittyvät pitkän aikavälin ongelmat. Kaupallisesti saatavilla olevia biohajoavia osteosynteesimateriaaleja ovat suuren molekyylipainon omaavat polymeerit, kuten poly(maitohappo) (PLA), polyglykolihappo (PGA) ja poly(maito-ko-glykolihappo)-kopolymeeri (PLGA). Näillä biohajoavilla polymeereillä on kuitenkin riittämätön mekaaninen lujuus, mikä edellyttää suurempia mittoja ja johtaa suureen tilavuuteen, joka voi haitata levitystä. Lisäksi suboptimaalinen bioyhteensopivuus voi aiheuttaa vierasesinereaktioita ja estää luun normaalia paranemista. Lopuksi polymeerien biohajoamisnopeuksien hallinta on haastavaa, mikä voi ylittää normaalin luun paranemisen ja johtaa leikkauksen jälkeisiin komplikaatioihin, kuten avioliiton tai irtoamisen kaltaisiin.

Viime vuosina magnesium on noussut lupaavaksi biohajoavaksi metalliksi sisäiseen kiinnitykseen, kuten useat tutkimukset osoittavat. Magnesiumin mekaaniset ominaisuudet ovat lähempänä ihmisen luuta kuin jäykät titaani- tai ruostumattomat teräsmateriaalit, mikä vähentää tehokkaasti stressisuojauksen ja röntgensironnan haittoja. In vivo magnesiumlevyt ja ruuvit liukenevat vähitellen vapauttaen magnesiumioneja ja vetykaasua. Ihmiskeholle välttämättömät magnesiumionit voivat metaboloitua aiheuttamatta haittaa. Vetykaasun kerääntyminen kudoksiin voi aiheuttaa tilapäistä turvotusta tai epämukavuutta, joka tyypillisesti häviää kaasun haihtuessa ajan myötä. Vielä tärkeämpää on, että magnesium on osoittanut merkittävää bioaktiivisuutta luun uudistumisen edistämisessä, mikä on herättänyt kiinnostusta biomekaanista perustutkimusta kohtaan. Sen poikkeuksellinen bioaktiivisuus on todistettu jopa haastavissa kliinisissä tilanteissa. Näin ollen magnesiumin ainutlaatuiset ja ylivoimaiset ominaisuudet ovat tehneet sen lupaaviksi seuraavan sukupolven biolääketieteellisiksi implanteiksi ihmisten sisäiseen kiinnitykseen.

Magnesiumpohjaisten materiaalien käyttö luukirurgiassa voidaan jäljittää vuoteen 1906, ja viimeaikaiset edistysaskeleet ovat johtaneet biohajoavien sisäisten kiinnityslaitteiden kehittämiseen sellaisissa yrityksissä kuin Synntellix AG (Saksa) ja U&I Corporation (Etelä-Korea) [7]. Nämä kiinnitysjärjestelmät, mukaan lukien MAGNEZIX® (Mg-Y-Re-Zr metalliseosruuvit) ja RESOMET™ (Mg-Ca-Zn metalliseosruuvit), ovat osoittaneet lupaavia tuloksia erilaisissa kliinisissä tutkimuksissa useissa maissa, joissa hoidetaan sairauksia, kuten hallux valgus, reisiluun pään osteonekroosi ja distaalisen säteen murtumat. Ottaen kuitenkin huomioon metalliseoselementtien mahdolliset terveysriskit potilaille, kiinalaiset tutkimusryhmät ovat sitoutuneet kehittämään erittäin puhdasta magnesiumia sisäisiin kiinnitystarkoituksiin.

Kiinassa on suoritettu menestyksekkäästi lukuisia ihmisillä tehtyjä kliinisiä tutkimuksia, joissa on käytetty erittäin puhdasta magnesiumia. Vuonna 2015 Yu et al. käytti erittäin puhtaita magnesiumruuveja vaskularisoituneiden luusiirteiden kiinnittämiseen nuorilla aikuisilla, joilla on siirtynyt reisiluun kaulan murtumia. 16 kuukauden seurantajakson aikana potilaat saavuttivat tyydyttäviä tuloksia Harrisin lonkan pistemäärässä, toiminnallisessa indeksissä, ja heillä oli pienempi komplikaatioiden, kuten verisuonten nekroosin ja yhtymättömyys, ilmaantuvuus. Vuonna 2016 Zhao et al. otti käyttöön erittäin puhtaita magnesiumruuveja kliinisessä tutkimuksessa vaskularisoituneiden luusiirteiden kiinnittämiseksi reisiluun pään osteonekroosissa. 12 kuukauden seurantajakson aikana magnesiumruuveilla hoidetut potilaat osoittivat korkeampia tyydyttäviä tuloksia toiminnallisissa pisteissä ja vähensivät luusiirteen siirtymää. Seerumin magnesiumpitoisuudet pysyivät normaalilla fysiologisella alueella, ja magnesiumin hajoamistuotteiden aiheuttamat mahdolliset haittavaikutukset puuttuivat. Vuonna 2019 Chen et al. käytti erittäin puhtaita magnesiumruuveja vaskularisoituneiden luusiirteiden kiinnittämiseen trauman aiheuttaman reisiluun pään nekroosin tapauksessa tapausraportissa. Toiminnan palautumisen suhteen saavutettiin tyydyttäviä tuloksia, ja magnesiumruuvit hajosivat vähitellen yli kahden vuoden aikana ilman havaittavia sivuvaikutuksia.

Mahdollisuudestaan ​​huolimatta magnesiumpohjainen kiinnitys kohtaa haasteita ortopediassa sen suhteellisen heikon mekaanisen lujuuden vuoksi, kun sitä käytetään painoa kantavilla alueilla, eikä tällaisissa tapauksissa ole toistaiseksi tehty kliinisiä tutkimuksia. Teoreettisesti lonkkanivelen alueen kiinnityksen tulee kestää yli 2000N tai kolme kertaa kehon paino voimia, jotka voivat lisääntyä toiminnallisen mobilisaation aikana. Tutkijat ovat tutkineet päällystysstrategioita magnesiumin in vivo -hajoamisen hidastamiseksi, mikä laajentaa mekaanista tukea riittävälle ortopediselle paranemiselle. He tutkivat myös metallurgisia tekniikoita magnesiumkiinnityslaitteiden mekaanisen lujuuden parantamiseksi. Sitä vastoin leukaleikkaukset voivat hyötyä magnesiumpohjaisesta kiinnityksestä, koska niiden voimakuormitusvaatimukset ovat suhteellisen pienet verrattuna raajan tai selkärangan kiinnitykseen. Normaalit voimat alaleualle ovat noin 400 N, jotka pienenevät 115 N:iin viikon kuluttua ja 250 N:iin kuuden viikon kuluttua sisäisestä supistuksesta. Näin ollen magnesiumkiinnitys lupaa onnistuneen sovelluksen leukakirurgiassa.

Tästä huolimatta tämän alan rajallisen kliinisen tutkimuksen vuoksi tarvitaan huomattavia ponnisteluja, jotta voidaan perusteellisesti ymmärtää magnesiumpohjaisten materiaalien edut leukakirurgiassa ja luoda uusia kirurgisia protokollia niiden toteuttamiseksi. Tässä tutkimuksessa pyritään selvittämään magnesiumin käyttöä luun kiinnittämiseen leukakirurgiassa ja arvioimaan kokonaisvaltaisesti leikkauksen tuloksia. Tutkimus edistää syvempää ymmärrystä magnesiumin käytöstä sisäisenä fiksaationa leukakirurgiassa, ja sen odotetaan tasoittavan tietä uusille kirurgisille protokollille, joissa käytetään biohajoavaa kiinnitystä. Viime kädessä tämä voi johtaa parantuneisiin potilaiden tuloksiin ja vähentää terveydenhuollon taakkaa.