Kolagenowy vs przeszczep wzbogacony kolagenem w podniesieniu zatoki: RCT (C vs CE)

Przezgrzebieniowe podniesienie dna zatoki (tSFE) to ugruntowana technika pionowej augmentacji kości w bezzębnej tylnej części szczęki, stanowiąca mniej inwazyjną alternatywę dla podejścia bocznego.

Wśród różnych substytutów kości stosowanych w przezgrzebieniowej augmentacji zatoki, powszechnie przyjętą opcją jest substytut kości bydlęcej wzbogacony kolagenem. Materiał ten składa się głównie z zubożonych w białko granulatów kości bydlęcej połączonych z mniejszą frakcją wysoko oczyszczonego kolagenu wieprzowego. Dodatek kolagenu poprawia właściwości użytkowe i plastyczność przeszczepu, ułatwiając jego kliniczne zastosowanie.

Alternatywne podejście obejmuje zastosowanie przeszczepu wieprzowego, który dzięki procesowi deantygenizacji jest całkowicie przesiąknięty swoim rodzimym kolagenem. Wykazano, że pozwala to na lepszą regenerację dzięki swojemu potencjałowi angiogennemu i osteogennemu. Głównym celem niniejszego badania jest przeprowadzenie histologicznej oceny jakości regeneracji kości po umieszczeniu materiału przeszczepowego podczas przezgrzebieniowego podniesienia dna zatoki w przypadkach znacznie zresorbowanej tylnej części szczęki. W szczególności analiza określi względne proporcje kości rodzimej, nowo utworzonej kości, tkanki łącznej i resztkowego materiału przeszczepowego w obrębie obszaru augmentacji. Celami drugorzędnymi są ocena za pomocą analizy radiograficznej objętościowych zmian w przeszczepionym obszarze w czasie – w tym tempa resorpcji lub kurczenia się materiału przeszczepowego – oraz ocena wskaźnika przeżycia implantów związanych z tym podejściem regeneracyjnym.

Materiały i metody: Badanie zaprojektowano jako prospektywne, randomizowane, kontrolowane badanie kliniczne. Wszyscy pacjenci wymagający odbudowy wspartej na implantach w tylnej części szczęki z wysokością kości szczątkowej poniżej 4 mm pod dnem zatoki szczękowej kwalifikowali się do badania. Minimalna próba 12,2 uczestników dla każdej grupy (24,4 uczestników łącznie) była wymagana do wykrycia istotnych różnic między dwiema grupami. Przedoperacyjnie wszyscy pacjenci przejdą kompleksową ocenę kliniczną i radiograficzną. Obejmuje to pełne badanie periodontologiczne, ocenę relacji okluzyjnych oraz ocenę przestrzeni protetycznej. Wykonane zostaną skany tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT) oraz cyfrowe wyciski stomatologiczne. Powstałe pliki w formacie Standard Tessellation Language (STL) i Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) zostaną dopasowane i zintegrowane w cyfrowym przepływie pracy do wirtualnego planowania przy użyciu dedykowanego oprogramowania (RealGUIDE, 3DIEMME, Cantù, Włochy).

Po podaniu znieczulenia miejscowego (2% chlorowodorku mepiwakainy z 1:100 000 adrenaliną) zostanie podniesiony małoinwazyjny płat pełnej grubości typu kopertowego w celu odsłonięcia miejsca operacyjnego. Dostęp do jamy zatoki zostanie uzyskany przez podejście grzebieniowe. Wstępne wiercenie zostanie wykonane za pomocą wiertła o średnicy 2 mm aż do kontaktu z kością korową dna zatoki. Następnie, do ukończenia antrostomii grzebieniowej zostaną użyte śruby osteotomiczne o zwiększających się średnicach (zwykle 3,5 i 4,0 mm). Wstępne odwarstwienie błony śluzowej zatoki (błony Schneidera) zostanie wykonane przy użyciu specjalnie zaprojektowanych mikro-elewatorów (Dajelevators, Merighi Umberto, Valsamoggia, Włochy). Po sprawdzeniu integralności błony za pomocą próby Valsalvy, wybrany materiał przeszczepu kostnego zostanie wprowadzony małymi porcjami i delikatnie zagęszczony za pomocą ubijaka, aby dalej podnieść błonę zatoki od dna oraz bocznej i przyśrodkowej ściany jamy zatoki. Przeszczep kości wieprzowej z kolagenem (MP3, Osteobiol, Giaveno, Włochy) zostanie wprowadzony w grupie testowej, podczas gdy wzbogacony kolagenem substytut kości bydlęcej (Bio-Oss Collagen, Geistlich, Wolhusen, Szwajcaria) zostanie użyty w grupie kontrolnej. Po osiągnięciu zadowalającego podniesienia – zdefiniowanego jako całkowita wysokość co najmniej 10 mm od poziomu kości grzebienia do pozycji podniesionej błony, zweryfikowana przez śródoperacyjne zdjęcia rentgenowskie okołowierzchołkowe – dostęp grzebieniowy zostanie zamknięty końcową porcją materiału przeszczepowego.

Płat zostanie następnie zamknięty przy użyciu wchłanialnych szwów 6-0 (Monofast, Medipac, Grecja), z zastosowaniem pojedynczych szwów przerywanych. Opieka pooperacyjna obejmowała 5-dniową antybiotykoterapię (amoksycylina/klawulanian 1 g trzy razy dziennie) oraz niesteroidowe leki przeciwzapalne (ketoprofen 80 mg w razie potrzeby). Szwy zostaną usunięte po 14 dniach, a gojenie będzie monitorowane co miesiąc.

Wykonany zostanie skan CBCT w celu oceny trójwymiarowej integralności podniesienia błony śluzowej.

Montaż implantów stomatologicznych i prace protetyczne. Po 6-miesięcznym okresie gojenia wykonany zostanie skan CBCT w celu oceny jakości i dojrzałości zregenerowanej tkanki. Następnie, implanty stomatologiczne zostaną umieszczone zgodnie z wcześniej ustalonym planem chirurgicznym. Po znieczuleniu miejscowym i małoinwazyjnym podniesieniu płata, szablon chirurgiczny zostanie użyty do prowadzenia osteotomii. Wiertło trepanacyjne o zewnętrznej średnicy 4 mm, zamontowane na silniku chirurgicznym (SA-310 Elcomed, W&H, Bürmoos, Austria) zostanie użyte do pobrania rdzenia kostnego z zaplanowanego miejsca implantu. Pobrane próbki kości zostaną natychmiast zanurzone w 10% buforowanym roztworze formaliny (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Włochy) do analizy histologicznej. Osteotomia implantu zostanie następnie ukończona, a implanty zostały wprowadzone zgodnie z planem.

Po dodatkowym 4-miesięcznym okresie gojenia, rehabilitacja protetyczna zostanie przeprowadzona zgodnie ze standardowymi protokołami klinicznymi. W celu oceny zmian wymiarowych w przeszczepionym obszarze, przeanalizowane zostaną skany CBCT wykonane przed operacją, bezpośrednio po operacji oraz 6 miesięcy po operacji. Zmiany w obszarze augmentacji będą oceniane pod względem wysokości kości i objętości przeszczepu. Do pomiarów liniowych, miejsce implantu zostanie użyte jako punkt odniesienia, a oceny będą przeprowadzone wzdłuż idealnej osi implantu, wcześniej określonej przy użyciu oprogramowania do planowania 3D. Wysokość kości grzebienia (CBH) zostanie zdefiniowana jako odległość pionowa między grzebieniem wyrostka zębodołowego a dnem zatoki.

Szerokość zatoki będzie mierzona jako wymiar środkowo-policzkowy w odległości 10 mm od grzebienia. Próg 12 mm zostanie użyty do zdefiniowania zatoki jako szerokiej (>12 mm) lub wąskiej (≤12 mm). Do analizy objętościowej, trójwymiarowe rekonstrukcje przeszczepionych obszarów zostaną uzyskane przy użyciu półautomatycznego protokołu segmentacji wykonanego w 3D Slicer (wersja 5.2.1), platformie oprogramowania open-source do analizy obrazów medycznych. Segmentacja zostanie przeprowadzona przez doświadczonego operatora przy użyciu kombinacji technik opartych na progach i ręcznego dopracowania. Dla każdego miejsca implantu zostanie wygenerowany plik STL objętości przeszczepu. Pliki STL zostaną następnie przetworzone przy użyciu MeshLab (wersja 2023.12), otwartego systemu do przetwarzania siatek 3D (www.meshlab.net) w celu obliczenia całkowitej objętości przeszczepu, wyrażonej w milimetrach sześciennych (mm³). Próbki kości zostaną utrwalone w 10% buforowanej formalinie (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Włochy) natychmiast po pobraniu, aby zminimalizować zmiany tkankowe. Utrwalanie będzie prowadzone przez 72 godziny, po czym nastąpi dokładne płukanie w wodzie w celu usunięcia resztkowej formaliny. Próbki zostaną następnie odwapnione w 17% EDTA, pH 10 (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Włochy) przy użyciu protokołu wspomaganego mikrofalowo, jak opisano wcześniej (Savadori i in., 2023). Punkt końcowy odwapnienia zostanie określony za pomocą chemicznego testu szczawianu amonu (Giardino i in., 2019). Po odwapnieniu, preparaty przejdą odwodnienie w szeregu stopniowanego etanolu (70% do 100%), klarowanie w ksylenie i zatopienie w parafinie (Giardino i in., 2023). Sekcje histologiczne o grubości 4 μm zostaną uzyskane przy użyciu mikrotomu rotacyjnego (RM2245, Leica Biosystems, Nussloch, Niemcy). Do analizy włączone zostaną tylko sekcje pochodzące z centralnej części każdej biopsii, unikając w ten sposób obszarów potencjalnie dotkniętych tarciem przez wiertło trepanacyjne. Sekcje zostaną zamontowane na silanizowanych szklanych szkiełkach (VWR International, Radnor, PA, USA) i barwione hematoksyliną i eozyną (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Włochy), aby umożliwić identyfikację i ilościową ocenę nowo utworzonej kości i resztkowego biomateriału, a także jakościową ocenę morfologii tkanki miękkiej, składu komórkowego i odpowiedzi zapalnej.

Obrazy zostaną pozyskane przy użyciu mikroskopu świetlnego transmisyjnego (CX43, Olympus Corporation, Tokio, Japonia) wyposażonego w kamerę Olympus LC30 i przetworzone za pomocą oprogramowania LCmicro (wersja 2.2) (Olympus Corporation, Tokio, Japonia). Dla każdej próbki przeanalizowane zostaną trzy reprezentatywne sekcje. Wiele wysokorozdzielczych mikrofotografii zostanie wykonanych na sekcję i cyfrowo połączonych w jeden panoramiczny obraz przy użyciu oprogramowania AutoStitch (wersja 1.0) (University of British Columbia, Vancouver, Kanada; www.cs.ubc.ca/~mbrown/autostitch/autostitch.html). Te obrazy złożone zostaną użyte do analizy histomorfometrycznej w celu określenia obszarów nowo utworzonej kości i resztkowego biomateriału, wyrażonych jako procent całkowitej powierzchni sekcji. Pomiary zostaną wykonane na wszystkich trzech sekcjach, a średnia arytmetyczna zostanie obliczona. Analiza obrazu zostanie przeprowadzona przy użyciu oprogramowania ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA; https://imagej.nih.gov/ij/). Te same obrazy zostaną również użyte do oceny jakościowej.

Do ustandaryzowanej analizy, każdy rdzeń kostny zostanie podzielony na segmenty o długości 2,5 mm, aby uniknąć porównywania obszarów z różnymi wzorcami regeneracyjnymi w tej samej płaszczyźnie oraz aby zmniejszyć potencjalne błędy spowodowane złamaniami rdzenia podczas pobierania lub przetwarzania. Chociaż podejmowane będą starania, aby uzyskać rdzenie o jednolitej długości (7-8 mm), istnieje możliwość, że nienaruszone próbki nie zawsze będą możliwe do pobrania ze względu na mechaniczną kruchość podczas ekstrakcji trepanacyjnej lub odwapnienia. Z tego powodu, segmentowe podejście analityczne zostanie przyjęte jako standard metodologiczny: słabo zmineralizowane próbki, w których tylko ograniczony segment mógłby być oceniony, nie będą zatem traktowane na równi z dłuższymi, strukturalnie nienaruszonymi okazami. Niezregenerowane części zostaną wykluczone z analizy, gdy ich integralność mechaniczna jest zagrożona.

Dodatkowo, barwienie hematoksyliną i eozyną (H&E) zostanie użyte do półilościowej oceny nacieków zapalnych, w oparciu o wcześniej zwalidowany system punktacji. Odpowiedź zapalna będzie oceniana według gęstości i dystrybucji komórek zapalnych, w następujący sposób:

• Punktacja 0: Brak nacieku zapalnego
• Punktacja 1: Pojedyncze, izolowane komórki jednojądrzaste
• Punktacja 2: Ogniskowy naciek jednojądrzasty o ograniczonej dystrybucji
• Punktacja 3: Rozproszony naciek jednojądrzasty o umiarkowanym natężeniu
• Punktacja 4: Rozległy naciek ze skupiskami komórkowymi i/lub składnikami granulocytarnymi.

Analiza statystyczna i wizualizacja danych zostaną przeprowadzone przy użyciu GraphPad Prism (wersja 8.0.1 dla Windows; GraphPad Software, Boston, MA, USA). Wszystkie zmienne w zbiorze danych zostaną najpierw przetestowane pod kątem normalności za pomocą testu Shapiro-Wilka. Dane zostaną następnie podsumowane za pomocą średniej i odchylenia standardowego dla zmiennych o rozkładzie normalnym lub mediany i zakresu międzykwartylowego (IQR) dla zmiennych o rozkładzie nienormalnym.

Różnice między grupą testową i kontrolną pod względem wieku, szczątkowej wysokości kości grzebienia, wymiaru środkowo-policzkowego zatoki, całkowitej tkanki zmineralizowanej, nowo utworzonej kości, resztkowego przeszczepu i objętości siatki (mm³) zostaną ocenione za pomocą testu t-Studenta dla prób niezależnych lub testu U Manna-Whitneya, w zależności od normalności rozkładu. Różnice w zmiennych kategorycznych (płeć, nawyki palenia, historia periodontitis, obecność perforacji błony) zostaną ocenione za pomocą dokładnego testu Fishera. Międzygrupowe różnice w średnich rangach nowo utworzonej kości i resztkowego przeszczepu w trzech zdefiniowanych regionach rdzenia kostnego zostaną przeanalizowane za pomocą testu Kruskala-Wallisa.

Dla wszystkich analiz statystycznych, wartość p ≤ 0,05 została uznana za statystycznie istotną. Hipoteza zerowa w każdym przypadku stwierdzała, że nie będzie różnicy między grupami dla testowanego parametru.