Reconstruction mandibulaire avec des substituts osseux vascularisés axialement

Arrière plan:

La reconstruction mandibulaire est nécessaire suite à des résections tumorales, des infections ou des traumatismes entraînant de graves défauts de continuité de l'arcade mandibulaire et des sacrifices de dents. La reconstruction de base implique l'utilisation de greffes osseuses non vascularisées ainsi que la restauration des dents perdues au moyen d'implants dentaires et de prothèses implanto-portées. Petits défauts osseux (

L'ingénierie tissulaire et la médecine régénérative dépendent de la présence d'un biomatériau favorisant la croissance et la prolifération cellulaire. Afin de peupler ce biomatériau (échafaudage) avec de nouveaux tissus, le corps doit interagir efficacement avec ce biomatériau. Cela nécessite l'établissement d'une réponse angiogénique précoce et fiable conduisant au développement d'un apport sanguin adéquat pour la restauration de la structure et de la fonction. (Hodde 2002) Les trois principaux composants nécessaires à la régénération sont les cellules, les échafaudages et les molécules d'induction. Lors de la culture de tissus in vitro (ingénierie tissulaire), les trois composants doivent exister, cependant, en se référant à la médecine régénérative, chacun d'entre eux peut être fourni au corps dans le but d'optimiser sa capacité à régénérer ses propres tissus. L'ajout de cellules ou de facteurs de croissance aux biomatériaux peut renforcer la régénération tissulaire (Pellegrini et al. 2009), mais la vascularisation, et donc l'intégration, de ces biomatériaux est toujours considérée comme l'enjeu déterminant dans la réussite de toute régénération de défaut de taille critique. (Novosel et al. 2011) L'application des principes de la médecine régénérative dans le domaine de la reconstruction cranio-maxillo-faciale est désormais devenue une pratique quotidienne. Le large éventail d'applications va du simple ajout de charges osseuses bioactives à des techniques beaucoup plus sophistiquées de remplacement et de reconstruction osseuse. Les indications comprenaient la reconstruction après des anomalies mineures du développement, des traumatismes, des infections, des kystes ou des tumeurs bénignes, mais rarement après l'exérèse d'une tumeur maligne. (Clokie et Sandor 2008; Schuckert et al. 2009; Trautvetter et al. 2011) Warnke et al (Warnke et al. 2004), qui ont utilisé une technique complètement différente de celles utilisées dans les rapports de cas précédents, ont rapporté le seul cas de régénération après ablation du cancer. La principale différence technique était liée à la vascularisation du tissu régénéré. Alors que tous les cas rapportés de régénération mandibulaire utilisaient la stratégie de vascularisation extrinsèque conventionnelle, où les constructions étaient laissées pour acquérir un apport sanguin parasite à partir du site receveur d'implantation, Warnke et al (Warnke et al. 2004) ont utilisé une stratégie de vascularisation axiale à travers un procédure de prélamination dans le muscle Latissimus dorsi (LD) suivie d'un transfert de tissu libre de la mandibule régénérée. Bien que cette technique évite les morbidités du site donneur osseux, la nécessité de prélever le muscle LD représentait un inconvénient majeur de cette technique de prélaminage. Ce rapport de cas unique a mis en évidence la nécessité d'une construction efficacement vascularisée si la thérapie régénérative doit être appliquée pour des défauts plus importants et récurrents.

La vascularisation axiale des échafaudages vise à fournir à la construction un apport sanguin à travers un axe vasculaire défini et dédié. Dans ce contexte, l'approvisionnement en sang de la construction n'est pas acquis au hasard à partir du site d'implantation, et donc l'implantation dans une zone à faible potentiel de vascularisation, comme dans les sites chirurgicaux irradiés ou fibrosés, pourrait être possible (Kneser et al. 2006). Les deux principales techniques de vascularisation axiale sont la prélamination et la préfabrication.

La préfabrication d'une construction tissulaire se fait simplement en implantant une fistule ou boucle artério-veineuse (AVL) ou un pédicule vasculaire sous ou à l'intérieur de la construction. Il en résulte une germination spontanée de vaisseaux à partir de l'anse ou du pédicule et une revascularisation ultérieure de l'ensemble de la construction tissulaire (Erol et Spira 1979 ; Guo et Pribaz 2009). La prélamination est une autre technique introduite par Pribaz et Fine (Pribaz et Fine 1994) en 1994 où l'implantation d'une construction dans un territoire vascularisé (lambeau) est réalisée pour créer une unité vascularisée personnalisée. Le résultat final des deux techniques est une unité vascularisée axialement qui dépend pour son alimentation d'un axe vasculaire défini.

Deux termes plus importants à mentionner dans ce contexte sont les modes de vascularisation « intrinsèque » et « extrinsèque ». La vascularisation extrinsèque d'une construction désigne l'acquisition de son apport sanguin de la périphérie vers le centre, tandis que le mode de vascularisation intrinsèque indique que la région centrale de la construction est vascularisée en premier (Lokmic et Mitchell 2008). En conséquence, la préfabrication est considérée comme une stratégie de vascularisation axiale intrinsèque. La construction en prélamination, cependant, est extrinsèquement vascularisée dans un territoire intrinsèquement vascularisé (Eweida et al. 2012).

Comme la reconstruction de défauts osseux difficiles ou irradiés nécessite une masse tissulaire vascularisée axialement, l'application de la stratégie de prélaminage aboutira toujours à une morbidité remarquable du site donneur où l'ensemble du territoire vascularisé (principalement un lambeau musculaire) doit être transféré au site receveur (Mesimaki et al. 2009 ; Warnke et al. 2004). Cependant, la technique de préfabrication, lorsqu'elle est appliquée à une construction tissulaire, n'implique que le transfert de cette construction avec son pédicule, diminuant ainsi la morbidité du site donneur au minimum. De plus, la technique de préfabrication pourrait être appliquée sur le site receveur comme technique de reconstruction primaire, supprimant complètement la morbidité du site donneur (Eweida et al. 2014 ; Horch et al. 2014).

L'une des techniques les plus étudiées pour induire une vascularisation axiale dans les constructions tissulaires est la boucle artério-veineuse ou fistule (Arkudas et al. 2013 ; Horch et al. 2012) et sa supériorité sur le faisceau vasculaire en termes de densité vasculaire et de tissu. le potentiel de régénération a été clairement démontré (Tanaka et al. 2003).

Données précliniques :

La première idée documentée de vascularisation axiale utilisant la boucle AV a été décrite par Erol et Spira (Erol et Spira 1979) en 1979 dans un modèle de rat. Morrison et al. ont développé le modèle et inséré la boucle dans des chambres d'isolement (Hofer et al. 2003). Ils ont démontré avec succès l'induction de la vascularisation dans des matrices de polymère et de gel (Cassell et al. 2001). Depuis 2006, la conception et la caractérisation des chambres d'isolement et de l'insert de la boucle AV ont été développées par les travaux de Horch et al (Kneser et al. 2006) où l'ingénierie de l'os transplantable vascularisé a été démontrée avec succès par ce groupe de recherche. . Après une évaluation réussie de la vascularisation axiale dans différents substituts osseux, le concept a été traduit du modèle du rat à un modèle animal de grande taille (mouton) (Beier et al. 2011 ; Boos et al. 2012). Sur la base de ce modèle, la vascularisation axiale a été induite dans des constructions constituées de substituts d'os spongieux bovin transformés et d'échafaudages ß-TCP/HA (phosphate tricalcique/hydroxyapatite). La boucle AV du mouton a montré des schémas de vascularisation similaires à ceux du rat, mais la densité de vascularisation optimale a été atteinte après une durée plus longue (8-12 semaines contre 4 semaines respectivement) (Boos et al. 2011). L'induction d'une nouvelle formation osseuse dans la chambre d'isolement de mouton vascularisée axialement a ensuite été démontrée par l'implantation de MSC (cellules souches mésenchymateuses) en combinaison avec le facteur de croissance ostéogénique BMP basé sur un substitut osseux ß-TCP/HA cliniquement applicable (Boos et al. 2013) .

En 2011, les chercheurs ont introduit pour la première fois le modèle AV Loop pour la reconstruction mandibulaire chez les chèvres (Eweida et al. 2012 ; Eweida et al. 2011). Les chercheurs ont pu démontrer une régénération réussie des défauts mandibulaires marginaux de taille critique grâce à la vascularisation axiale d'échafaudages ßTCP/HA chargés de BMP (Bone morphogenic protein). La technique a été discutée précédemment en détail (Eweida et al. 2014 ; Eweida et al. 2012 ; Eweida et al. 2011). En bref, un défaut marginal de taille critique (3 x 2 cm) a été créé à l'angle de la mandibule de chèvre. Un échafaudage de taille équivalente en ßTCP/HA a été rainuré pour accueillir la boucle AV créée par anastomose directe des vaisseaux disponibles localement sous le microscope opératoire. L'échafaudage a ensuite été monté sur une plaque de titane et fixé à la mandibule. Grâce à nos études comparatives entre la boucle AV et les constructions sans boucle AV, les constructions vascularisées axialement ont montré une vascularisation centrale significativement plus importante et une formation osseuse centrale nettement améliorée. Les caractéristiques biomécaniques ont également été remarquablement améliorées. La sécurité et l'efficacité du modèle à un niveau préclinique ont été démontrées avec succès sur une période de suivi de 6 mois (Eweida et al. 2014).

Données cliniques à ce jour :

Seules deux études antérieures représentaient des rapports de cas de régénération osseuse craniofaciale à l'aide de substituts osseux vascularisés axialement (vascularisation non randomisée). La première étude a été publiée en 2004 par Warnke et al (Warnke et al. 2004) et évaluée plus avant en 2006 (Warnke et al. 2006). Les auteurs ont utilisé une technique de prélaminage dans le muscle LD de blocs minéraux bovins (BioOss) pour reconstruire un large défect mandibulaire. Le défaut a été reconstruit 8 ans après mandibulectomie subtotale et irradiation. La construction a été chargée de BMP et d'un aspirat de moelle osseuse autogène de la crête iliaque. Bien que cette stratégie de prélamination pour la régénération mandibulaire ait montré des résultats initiaux prometteurs, les résultats à long terme n'étaient pas exempts de complications.

Le deuxième rapport a été publié en 2009 par Mesimaki et al (Mesimaki et al. 2009) qui ont rapporté une technique de prélamination similaire pour vasculariser un substitut osseux en ß-TCP (phosphate tricalcique bêta) dans le muscle droit de l'abdomen. La construction vascularisée a été utilisée pour reconstruire un défaut maxillaire complexe suite à une hémi-maxillectomie due à un gros kératocyste. Une revue approfondie de la littérature (jusqu'au 06.2019) a montré que la préfabrication utilisant la boucle AV n'a jamais été utilisée pour la régénération osseuse dans la région craniofaciale.

La technique introduite de vascularisation axiale des substituts osseux a cependant été démontrée avec succès chez l'homme. Un rapport de cas a été présenté par Horch et al qui ont démontré une régénération osseuse réussie et une vascularisation axiale in situ en utilisant le modèle de boucle AV chez deux patients présentant des défauts osseux dans le radius et le tibia (Horch et al. 2014). Horch et al ont démontré une technique sûre et efficace, des résultats encourageants et une période de suivi sans complication de 72 mois.

But:

Application et évaluation de la technique de vascularisation axiale d'un substitut osseux par boucle artério-veineuse (AVL) pour reconstruire un défect mandibulaire

Patients et méthodes:

Dix patients seront inclus dans cette étude prospective.

Consentement éclairé :

Les patients seront pleinement orientés à travers un consentement éclairé écrit documenté en langue arabe. Le consentement écrit éclairé comprendra les points suivants :

• La procédure est liée à la recherche (Application de cette technique dans la région craniofaciale)
• Le but de cette recherche.
• Méthodes alternatives de reconstruction mandibulaire.
• Les détails techniques de la procédure.
• Les avantages et les inconvénients de la technique.
• Les risques de la procédure.
• Les éventuels effets secondaires péri- et postopératoires.
• Le plan de gestion des effets secondaires possibles.
• Une déclaration selon laquelle la participation est volontaire, le refus de participer n'entraînera aucune pénalité ou perte des avantages auxquels le patient a autrement droit, et le patient peut interrompre sa participation à tout moment sans pénalité ni perte des avantages auxquels le sujet a autrement droit
• Une explication de qui contacter pour obtenir des réponses aux questions sur la procédure et les droits du patient, et qui contacter en cas de blessure liée à la recherche chez le patient.

Bilan préopératoire :

Le patient sera soumis à une anamnèse approfondie et à des examens médicaux complets.

Les enquêtes comprendront :

• Bilan de laboratoire de routine (profil de coagulation, glycémie à jeun, créatinine sérique, urée sanguine, formule sanguine complète)
• Radiographie panoramique de la mandibule
• Angiographie tomodensitométrique (CTA) de la région de la tête et du cou.
• Impression tridimensionnelle de la mandibule et du défect pour faciliter l'orientation préopératoire, le pré-pliage de la plaque et du treillis

Interventions chirurgicales:

L'intervention se fera sous anesthésie générale en décubitus dorsal. Grâce à une incision cutanée sous-maxillaire, la mandibule sera exposée. Le défaut sera rafraîchi par curetage osseux. La plaque de reconstruction préformée sera fixée à la mandibule et traversera le défect. Un treillis en titane préformé en forme de U sera monté sur la mandibule et fixé avec des vis. L'artère et la veine faciales ipsilatérales (ou d'autres axes vasculaires disponibles en cas d'absence de l'axe vasculaire facial) seront anastomosées à l'aide du microscope opératoire via une greffe veineuse inversée pour créer une boucle AV prélevée à partir de l'avant-bras. La boucle AV sera posée dans le défaut. Le treillis en titane sera rempli d'un mélange de :

1. Granulés d'hydroxyapatite silicatée (flacon NanoBone® 1,2 ml, ARTOSS, Rostock, Allemagne).
2. Ponction de moelle osseuse autogène de la crête iliaque.
3. Protéine morphogénique osseuse 2 (BMP 2- InductOs®, Medtronic BioPharma B.V., Tolochenaz, Suisse) La plaie sous-maxillaire s'est refermée en couches.

Suivi et évaluation :

Surveillance étroite du patient pour les signes vitaux, la perméabilité de l'anse AV (via Doppler manuel) et les éventuelles complications périopératoires. Le patient sortira au 3ème jour postopératoire. Le patient sera suivi régulièrement chaque semaine pour la cicatrisation, la perméabilité de l'AVL et les éventuelles complications postopératoires. Des radiographies en série (vue panoramique) seront effectuées mensuellement pour surveiller la nouvelle formation osseuse. Le CTA sera effectué après 6 mois.

Selon les résultats cliniques et radiologiques, une nouvelle réhabilitation dentaire sera planifiée après la guérison complète du défaut (6-9 mois postopératoire). Les biopsies osseuses issues de la réhabilitation dentaire (forage osseux pour implants) seront étudiées pour la qualité osseuse et la vascularisation en utilisant la coloration H&E standard après décalcification.

Les données qualitatives et quantitatives des radiographies panoramiques, du CTA et de l'analyse histologique seront évaluées pour :

1. Régénération osseuse et densité.
2. Vascularisation des substituts osseux. Les résultats seront tabulés et comparés à la littérature.

Analyse de risque:

Après avoir démontré avec succès l'innocuité et l'efficacité de la '' technique de vascularisation de l'anse AV '' aux niveaux préclinique et clinique, nous pensons qu'il est temps de commencer à appliquer la technique de régénération mandibulaire. Cette nouvelle application, cependant, ne sera pas sans défis. Une préoccupation majeure serait les changements hémodynamiques résultant de la fistule AV. Bien qu'un modèle similaire n'ait jamais été rapporté dans la littérature, les rapports sur l'utilisation d'une fistule artério-veineuse distale fournissent la preuve qu'une fistule contrôlée placée dans une artère périphérique est bien tolérée, à condition que la taille de la fistule soit inférieure à 1 cm et que la fistule accepte moins de 20 % du débit cardiaque (Blaisdell et al. 1966 ; Eweida et al. 2013 ; Horch et al. 2014 ; Tukiainen et al. 2006). En ce qui concerne la densité osseuse et la minéralisation distale d'une fistule AV, des résultats contradictoires sont présentés dans la littérature allant d'une augmentation de la croissance osseuse (Vanderhoef et al. 1963) à une diminution de la minéralisation et à une augmentation de l'ostéopénie (Muxi et al. 2009). Ces études se sont concentrées sur l'hémodynamique et son impact sur la croissance osseuse en aval de la fistule. Les conséquences à long terme d'une fistule intra-osseuse, cependant, n'ont pas été suffisamment étudiées dans la littérature.

Une sensation lancinante précoce ou un bourdonnement serait attendu en raison du débit élevé initial. Cependant, les études à long terme au niveau préclinique ont montré que le lit vasculaire mûrit avec le temps, entraînant une décharge du jet artério-veineux direct (Polykandriotis et al. 2007 ; Polykandriotis et al. 2009).