Mandibuláris rekonstrukció tengelyirányban vaszkularizált csontpótlókkal

Háttér:

Az alsó állkapocs rekonstrukciója daganatreszekciót, fertőzést vagy traumát követően szükséges az alsó állkapocs folytonosságának súlyos károsodásához és a fogak elvesztéséhez. Az alaprekonstrukció a nem vaszkularizált csontgraftok alkalmazása, valamint az elvesztett fogak helyreállítása fogászati ​​implantátumok és implantátumokkal alátámasztott protézisek segítségével. Kisebb csonthibák (

A szövetfejlesztés és a regeneratív gyógyászat a sejtnövekedést és -proliferációt elősegítő bioanyag jelenlététől függ. Annak érdekében, hogy ezt a bioanyagot (állványt) új szövetekkel benépesítse, a szervezetnek hatékonyan kölcsönhatásba kell lépnie ezzel a bioanyaggal. Ez szükségessé teszi egy korai és megbízható angiogén válasz kialakítását, amely a megfelelő vérellátás kialakulásához vezet a szerkezet és a funkció helyreállításához. (Hodde 2002) A regenerációhoz szükséges három fő komponens a sejtek, az állványzat és az indukciós molekulák. A szövetek in vitro növesztése során (Tissue Engineering) mindhárom összetevőnek léteznie kell, azonban a regeneratív medicinára hivatkozva ezek bármelyike ​​biztosítható a szervezet számára, hogy optimalizálja saját szövetei regeneráló képességét. A sejtek vagy növekedési faktorok hozzáadása a bioanyagokhoz erősítheti a szöveti regenerációt (Pellegrini és mtsai, 2009), de ezen bioanyagok vaszkularizációja, így integrációja továbbra is meghatározó kérdésnek számít bármely kritikus méretű defektus regenerációjának sikerében. (Novosel et al. 2011) A regeneratív medicina elveinek alkalmazása a cranio-maxillofacialis rekonstrukció területén mára napi gyakorlattá vált. Az alkalmazások széles spektruma a bioaktív csonttöltő anyagok egyszerű adagolásától a sokkal kifinomultabb csontpótlási és -rekonstrukciós technikákig terjed. Az indikációk közé tartozott a rekonstrukció kisebb fejlődési rendellenességek, traumák, fertőzések, jóindulatú ciszták vagy daganatok után, de ritkán rosszindulatú daganat kimetszését követően. (Clokie és Sandor 2008; Schuckert és mtsai 2009; Trautvetter és mtsai 2011) Warnke és munkatársai (Warnke et al. 2004), akik az előző esetleírásokban használtaktól teljesen eltérő technikát alkalmaztak, az egyetlen regenerációs esetről számoltak be. rák abláció után. A fő technikai különbség a regenerált szövet vaszkularizációjában volt. Míg a mandibuláris regenerációra vonatkozó összes jelentett eset a hagyományos extrinsic vaszkularizációs stratégiát alkalmazta, ahol a konstrukciókat hagyták, hogy parazita vérellátást szerezzenek az implantáció recipiens helyéről, Warnke és munkatársai (Warnke et al. 2004) axiális vaszkularizációs stratégiát alkalmaztak egy prelaminációs eljárás a Latissimus dorsi (LD) izomban, majd a regenerált mandibula szabad szövetátvitele. Bár ez a technika elkerülte a csontos donor hely morbiditását, az LD izom begyűjtésének szükségessége ennek az előlaminációs technikának a fő hátránya volt. Ez az egyetlen esetjelentés rávilágított egy hatékonyan vaszkularizált konstrukció szükségességére, ha a regeneratív terápiát nagyobb és visszatérő hibák esetén alkalmazzuk.

Az állványok axiális vaszkularizációja arra irányul, hogy a konstrukciót egy meghatározott és dedikált vaszkuláris tengelyen keresztül biztosítsa vérellátással. Ebben az összefüggésben a konstrukció vérellátását nem véletlenszerűen szerzik be a beültetés helyéről, így lehetséges a beültetés alacsony vaszkularizációs potenciállal rendelkező területen, mint például besugárzott vagy fibrózisos műtéti helyeken (Kneser et al. 2006). Az axiális vaszkularizáció két fő technikája az előlaminálás és az előregyártás.

A szöveti konstrukció előgyártása egyszerűen arterio-vénás sipoly vagy hurok (AVL) vagy vaszkuláris pedicle beültetésével történik a konstrukció alá vagy belsejébe. Ez az erek spontán kihajtását eredményezi a hurokból vagy a kocsányból, és ezt követően a teljes szövetszerkezet revaszkularizációját (Erol és Spira 1979; Guo és Pribaz 2009). Az előlaminálás egy másik technika, amelyet Pribaz és Fine (Pribaz és Fine 1994) vezetett be 1994-ben, ahol egy konstrukciót vaszkularizált területbe (lebeny) ültetnek be, hogy testreszabott vaszkularizált egységet hozzanak létre. Mindkét technika végeredménye egy axiálisan vaszkularizált egység, amely tápláléka egy meghatározott vaszkuláris tengelytől függ.

Két fontosabb kifejezést kell megemlíteni ebben az összefüggésben: „belső” és „külső” vaszkularizációs mód. A konstrukció külső vaszkularizációja azt jelenti, hogy vérellátását a perifériáról a központ felé szerzi be, míg az intrinsic vaszkularizációs mód azt jelenti, hogy a konstrukció magrégiója először vaszkularizálódik (Lokmic és Mitchell 2008). Ennek megfelelően az előregyártást belső axiális vaszkularizációs stratégiának tekintjük. A prelaminációban lévő konstrukció azonban külsőleg vaszkularizált egy belsőleg vaszkularizált területen (Eweida et al. 2012).

Mivel a kihívást jelentő vagy besugárzott csonthibák rekonstrukciója axiálisan vaszkularizált szövettömeget igényel, a prelaminációs stratégia alkalmazása mindig jelentős donorhelyi morbiditáshoz vezet, ahol a teljes vaszkularizált területet (leginkább egy izomlebenyet) át kell vinni a recipiens helyre (Mesimaki). et al. 2009; Warnke és mtsai 2004). Az előregyártási technika azonban, ha egy szövetkonstrukcióra alkalmazzák, csak ennek a konstrukciónak a szárával együtt történő átvitelét jelenti, így a donor hely morbiditását a minimálisra csökkenti. Ezen túlmenően az előregyártási technika elsődleges rekonstrukciós technikaként alkalmazható a recipiens helyen, teljesen megszüntetve a donor hely morbiditását (Eweida et al. 2014; Horch et al. 2014).

Az egyik legkiterjedtebben vizsgált technika a szöveti konstrukciók axiális vaszkularizációjának indukálására az arterio-vénás hurok vagy fisztula (Arkudas és mtsai 2013; Horch és mtsai 2012), és ennek a vaszkuláris köteggel szembeni fölénye az érsűrűség és a szövetek tekintetében. a regenerációs potenciál egyértelműen kimutatható volt (Tanaka et al. 2003).

Preklinikai adatok:

Erol és Spira (Erol és Spira 1979) 1979-ben egy patkánymodellben írta le az első dokumentált ötletet az axiális vaszkularizációra az AV hurok segítségével. Morrison és munkatársai továbbfejlesztették a modellt, és a hurkot izoláló kamrákba helyezték (Hofer et al. 2003). Sikeresen demonstrálták a vaszkularizáció indukcióját polimer és gél mátrixokban (Cassell és mtsai. 2001). 2006 óta az izolációs kamrák és az AV hurok beépítésének tervezését és jellemzését Horch és munkatársai (Kneser et al. 2006) fejlesztették tovább, ahol a vaszkularizált transzplantálható csont tervezését először ez a kutatócsoport mutatta be sikeresen. . A különböző csontpótló anyagok axiális vaszkularizációjának sikeres értékelése után a koncepciót a patkánymodellről egy nagyállatmodellre (birka) fordították (Beier és mtsai. 2011; Boos és mtsai. 2012). A modell alapján a feldolgozott szarvasmarha szivacsos csontpótló anyagokból és ß-TCP/HA (trikalcium-foszfát/hidroxiapatit) állványokból készült konstrukciókban axiális vaszkularizációt indukáltunk. A juh AV hurok hasonló vaszkularizációs mintázatot mutatott, mint a patkányoké, de az optimális vaszkularizációs sűrűséget hosszabb időtartam (8-12 hét versus 4 hét) után érték el (Boos et al. 2011). Az új csontképződés indukálását az axiálisan vaszkularizált juh-izolációs kamrában ezt követően MSC (Mesenchymal Stem Cells) beültetésével demonstrálták, kombinálva a BMP oszteogén növekedési faktorral, amely klinikailag alkalmazható ß-TCP/HA csontpótlón alapul (Boos et al. 2013). .

A kutatók 2011-ben vezették be először az AV Loop modellt kecskék mandibula rekonstrukciójára (Eweida et al. 2012; Eweida et al. 2011). A kutatók a kritikus méretű marginális mandibularis defektusok sikeres regenerálódását tudták kimutatni a BMP-vel (Bone morphogenic protein) töltött ßTCP/HA vázak axiális vaszkularizációjával. A technikát korábban részletesen tárgyaltuk (Eweida et al. 2014; Eweida et al. 2012; Eweida et al. 2011). Röviden összefoglalva, kritikus méretű (3 x 2 cm) marginális defektus jött létre a kecske mandibula szögében. Egy azonos méretű ßTCP/HA-ból készült állványt hornyoltak, hogy illeszkedjen az AV hurokhoz, amelyet a helyileg elérhető erek közvetlen anasztomózisa hozott létre az operatív mikroszkóp alatt. Az állványt ezután egy titánlemezre szerelték, és az állkapocshoz rögzítették. Az AV hurok és a nem AV hurok konstrukciók közötti összehasonlító vizsgálataink során az axiálisan vaszkularizált konstrukciók szignifikánsan nagyobb központi vaszkularizációt és jelentősen megnövekedett központi csontképződést mutattak. A biomechanikai jellemzők is jelentősen javultak. A modell biztonságosságát és hatékonyságát preklinikai szinten sikeresen igazolták egy 6 hónapos követési időszak során (Eweida et al. 2014).

Eddigi klinikai adatok:

Csak két korábbi tanulmány jelentett esetleírást a koponyacsont-regenerációról axiálisan vaszkularizált csontpótlókkal (nem véletlenszerű vaszkularizáció). Az első tanulmányt 2004-ben Warnke és munkatársai publikálták (Warnke et al. 2004), majd 2006-ban továbbértékelték (Warnke et al. 2006). A szerzők prelaminációs technikát alkalmaztak a szarvasmarha ásványi blokkok LD izmában (BioOss) egy nagy mandibularis defektus rekonstrukciójára. A defektust 8 évvel subtotal mandibulectomia és besugárzás után rekonstruálták. A konstrukciót BMP-vel és a csípőtaréjból származó autogén csontvelő-leszívással töltöttük fel. Bár ez a mandibuláris regenerációra vonatkozó prelaminációs stratégia ígéretes kezdeti eredményeket mutatott, a hosszú távú eredmények nem voltak mentesek a szövődményektől.

A második jelentést 2009-ben tették közzé Mesimaki és munkatársai (Mesimaki et al. 2009), akik hasonló prelaminációs technikáról számoltak be a ß-TCP-ből (béta-trikalcium-foszfátból) készült csontpótló vaszkularizálására a rectus abdominis izomban. A vaszkularizált konstrukciót egy nagy keratociszta miatti hemi-maxillectómia utáni komplex maxilláris defektus rekonstruálására használták. A szakirodalom kiterjedt áttekintése (2019. 06-ig) kimutatta, hogy az AV-hurkot használó előregyártást soha nem használták csontregenerációra a craniofacialis régióban.

A csontpótló anyagok axiális vaszkularizációjának bevezetett technikáját azonban sikeresen demonstrálták embereken. Horch és munkatársai bemutattak egy esetjelentést, akik sikeres csontregenerációt és in situ axiális vaszkularizációt igazoltak az AV hurok modell segítségével két, a sugár és a sípcsont csonthibáiban szenvedő betegnél (Horch et al. 2014). Horch és munkatársai biztonságos és sikeres technikát mutattak be, biztató eredményeket és 72 hónapos komplikációmentes követési időszakot.

Cél:

Csontpótló axiális vaszkularizációs technikájának alkalmazása és értékelése az arteriovenosus hurok (AVL) segítségével mandibuláris defektus rekonstrukciójára

Betegek és módszerek:

Tíz beteget vonnak be ebbe a prospektív vizsgálatba.

Tájékozott hozzájárulás:

A betegek teljes körűen tájékozódnak egy dokumentált, írásos, tájékozott arab nyelvű beleegyezésen keresztül. A tájékozott írásbeli hozzájárulás a következő pontokat tartalmazza:

• Az eljárás kutatáshoz kapcsolódik (A technika alkalmazása a craniofacialis régióban)
• Ennek a kutatásnak a célja.
• Alternatív módszerek a mandibula rekonstrukciójára.
• Az eljárás technikai részletei.
• A technika előnyei és hátrányai.
• Az eljárás kockázatai.
• Lehetséges peri- és posztoperatív mellékhatások.
• A lehetséges mellékhatások kezelési terve.
• Kijelentés, hogy a részvétel önkéntes, a részvétel megtagadása nem jár szankcióval vagy a beteget egyébként megillető ellátások elvesztésével, és a beteg a részvételt bármikor megszakíthatja büntetés vagy olyan ellátás elvesztése nélkül, amelyre az alany egyébként jogosult.
• Magyarázat arról, hogy kihez fordulhat az eljárással és a betegjogokkal kapcsolatos kérdések megválaszolása érdekében, és kihez fordulhat a beteg kutatással összefüggő sérülése esetén.

Preoperatív értékelés:

A beteget alapos anamnézisnek és teljes körű orvosi vizsgálatnak vetik alá.

A vizsgálatok a következőket foglalják magukban:

• Rutin laboratóriumi vizsgálatok (Alvadási profil, éhgyomri vércukor, szérum kreatinin, vér karbamid, teljes vérkép)
• Panorámás röntgenkép a mandibuláról
• A fej és a nyak régió számítógépes tomográfiás angiográfiája (CTA).
• A mandibula és a defektus háromdimenziós nyomtatása a műtét előtti tájékozódás, a lemez és a háló előhajlításának megkönnyítése érdekében

Műtéti beavatkozások:

Az eljárást általános érzéstelenítésben, fekvő helyzetben végezzük. Egy submandibularis bőrmetszéssel a mandibula szabaddá válik. A hiba felfrissítése csontküretázással történik. Az előformázott rekonstrukciós lemezt az állkapocshoz rögzítjük és áthaladva a defektuson. Előre kialakított U-alakú titánhálót kell felszerelni a mandibulára, és csavarokkal rögzíteni. Az azonos oldali artéria artéria és a véna (vagy a facialis vaszkuláris tengely hiánya esetén más elérhető vaszkuláris tengelyek) a műtéti mikroszkóp segítségével egy fordított vénás graft segítségével anasztomizálódnak, hogy az alkarból AV hurkot hozzanak létre. Az AV hurok a hibán belül lesz elhelyezve. A titánhálót a következők keverékével töltik meg:

1. Szilikált hidroxilapatit granulátum (NanoBone® fiola 1,2 ml, ARTOSS, Rostock, Németország).
2. Autogén csontvelő aspiráció a csípőtarajból.
3. Csont morfogén fehérje 2 (BMP 2- InductOs®, Medtronic BioPharma B.V., Tolochenaz, Svájc) A submandibularis seb rétegesen záródott.

Nyomon követés és értékelés:

A beteg gondos monitorozása az életjelek, az AV hurok átjárhatósága (kézi Doppler segítségével) és az esetleges perioperatív szövődmények tekintetében. A beteget a műtét utáni 3. napon hazaengedik. A beteget hetente rendszeresen nyomon követik a sebgyógyulás, az AVL átjárhatósága és az esetleges posztoperatív szövődmények szempontjából. Sorozatröntgen (panorámakép) havonta készül az új csontképződés nyomon követésére. A CTA-ra 6 hónap múlva kerül sor.

A klinikai és radiológiai leletek szerint további fogászati ​​rehabilitációt terveznek a defektus teljes gyógyulása után (6-9 hónap a műtét után). A fogászati ​​rehabilitációból (csontfúrás implantátumokhoz) származó csontbiopsziákat a csontminőség és a vaszkularizáció szempontjából a szabványos H&E festéssel, dekalcifikáció után vizsgálják.

A panoráma röntgenfelvételekből, a CTA-ból és a szövettani elemzésből származó kvalitatív és kvantitatív adatokat a következőkre értékeljük:

1. A csontok regenerációja és sűrűsége.
2. A csontpótlók vaszkularizációja. Az eredményeket táblázatba foglaljuk, és összehasonlítjuk a szakirodalommal.

Kockázatelemzés:

Az „AV hurok vaszkularizációs technika” biztonságosságának és hatékonyságának preklinikai és klinikai szinten történő sikeres bemutatása után úgy gondoljuk, hogy itt az ideje elkezdeni a mandibula regenerációjának technikáját. Ez az új alkalmazás azonban nem lesz kihívás nélkül. A fő gondot az AV fistula okozta hemodinamikai változások jelentenék. Bár az irodalomban soha nem írtak le hasonló modellt, a distalis arteriovenosus fistula használatáról szóló jelentések bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy a perifériás artériába helyezett kontrollált fistula jól tolerálható, feltéve, hogy a sipoly mérete kisebb, mint 1 cm, és a fistula a perctérfogat kevesebb mint 20 százalékát fogadja el (Blaisdell és mtsai 1966; Eweida és mtsai 2013; Horch és mtsai 2014; Tukiainen et al. 2006). Az AV fistulától távolabbi csontsűrűséget és mineralizációt illetően a szakirodalom ellentmondásos eredményeket mutat a csontnövekedés fokozódásától (Vanderhoef és mtsai, 1963) a csökkent mineralizációig és a fokozott osteopeniáig (Muxi et al. 2009). Ezek a vizsgálatok a hemodinamikára és annak a csontnövekedésre a sipolytól távolabbi hatására összpontosítottak. Az intraosseus fistula hosszú távú következményeit azonban nem vizsgálták kellőképpen az irodalomban.

A kezdeti nagy áramlás miatt korai lüktető érzés vagy zümmögés várható. A preklinikai szinten végzett hosszú távú vizsgálatok azonban azt mutatták, hogy az érrendszer idővel érik, ami a közvetlen arteriovenosus sugár kiürüléséhez vezet (Polykandriotis et al. 2007; Polykandriotis et al. 2009).