Костная пластика — это хирургическая процедура, которая заменяет отсутствующую кость с целью восстановления чрезвычайно сложных переломов костей , представляющих значительный риск для здоровья пациента или не заживающих должным образом. Некоторые небольшие или острые переломы можно вылечить без костной пластики, но риск выше при больших переломах, таких как сложные переломы.
Кость, как правило, обладает способностью полностью регенерировать, но для этого требуется очень маленькое пространство для перелома или своего рода каркас. Костные трансплантаты могут быть аутологичными (кость, полученная из собственного тела пациента, часто из гребня подвздошной кости), аллотрансплантатами (трупная кость, обычно получаемая из костного банка) или синтетическими (часто изготовленными из гидроксиапатита или других встречающихся в природе и биосовместимых веществ) с аналогичными костными трансплантатами. механические свойства кости. Ожидается, что большинство костных трансплантатов будут резорбированы и заменены по мере заживления естественной кости в течение нескольких месяцев.
Принципы успешной костной трансплантации включают остеокондукцию (управление репаративным ростом естественной кости), остеоиндукцию (поощрение недифференцированных клеток к превращению в активные остеобласты) и остеогенез (живые костные клетки в материале трансплантата способствуют ремоделированию кости). Остеогенез происходит только с тканью аутотрансплантата и клеточным костным матриксом аллотрансплантата.
Костная пластика возможна, поскольку костная ткань, в отличие от большинства других тканей, способна полностью регенерировать, если ей предоставлено пространство для роста. По мере роста нативной кости она обычно полностью заменяет материал трансплантата, в результате чего образуется полностью интегрированная область новой кости. Биологическими механизмами, лежащими в основе костной пластики, являются остеокондукция, остеоиндукция и остеогенез. [1]
Остеокондукция определяется как «свойство материала поддерживать прорастание тканей, рост клеток-предшественников остеогенеза и развитие формирования кости». [2] В контексте костной пластики это происходит, когда материал костного трансплантата служит каркасом для роста новой кости, который сохраняется за счет нативной кости. Остеобласты края дефекта, который подвергается трансплантации, используют материал костного трансплантата в качестве каркаса для распространения и образования новой кости. [1] Остеобласты возникают не из донорской ткани, а в результате внутреннего врастания клеток хозяина. [3] Правильное связывание биоактивных химических веществ (бета-трикальцийфосфата) в имплантатах, используемых в хирургии костной пластики, способствует повышению остеокондуктивности в области дефекта. [2] По крайней мере, материал костного трансплантата должен быть остеокондуктивным, поскольку состоит из этих биоактивных химических веществ.
Остеоиндукция включает стимуляцию остеопрогениторных клеток для дифференцировки в остеобласты, которые затем начинают образование новой кости. Наиболее широко изученным типом остеоиндуктивных клеточных медиаторов являются костные морфогенетические белки (BMP). [1] Материал костного трансплантата, который является остеокондуктивным и остеоиндуктивным, не только будет служить каркасом для существующих в настоящее время остеобластов, но также будет запускать образование новых остеобластов, теоретически способствуя более быстрой интеграции трансплантата. [ нужна цитата ]
Остеопромоция предполагает усиление остеоиндукции без обладания остеоиндуктивными свойствами. Например, было показано , что производное эмалевого матрикса усиливает остеоиндуктивный эффект деминерализованного лиофилизированного костного аллотрансплантата (DFDBA), но не стимулирует рост новой кости сам по себе. [4]
Остеогенез происходит, когда жизненно важные остеобласты, происходящие из материала костного трансплантата, способствуют росту новой кости наряду с ростом кости, генерируемым посредством двух других механизмов. [1]
В зависимости от того, где требуется костный трансплантат, для проведения операции может быть назначен другой врач. Врачами и врачами, выполняющими процедуры костной трансплантации, обычно являются хирурги-ортопеды , хирурги-отоларингологи головы и шеи , нейрохирурги , черепно-лицевые хирурги , челюстно-лицевые хирурги , ортопеды и пародонтологи , хирурги -стоматологи , челюстно-лицевые хирурги и имплантологи . [5]
Аутологичная (или аутогенная) костная пластика предполагает использование кости, полученной от того же человека, которому был назначен трансплантат. Кость можно получить из второстепенных костей, например, из гребня подвздошной кости, или, чаще всего в челюстно-лицевой хирургии, из нижнечелюстного симфиза (область подбородка) или передней ветви нижней челюсти (венечный отросток ); это особенно справедливо для блочных трансплантатов , при которых небольшой блок кости помещается целиком в область трансплантации. Когда будет выполнен блочный трансплантат, аутогенная кость является наиболее предпочтительной, поскольку риск отторжения трансплантата меньше, поскольку трансплантат происходит из собственного тела пациента. [6] Как указано на схеме выше, такой трансплантат будет остеоиндуктивным и остеогенным, а также остеокондуктивным. Отрицательным аспектом аутологичных трансплантатов является то, что требуется дополнительное хирургическое поле, что фактически добавляет еще одно потенциальное место для послеоперационной боли и осложнений. [7]
Аутологичную кость обычно получают из внутриротовых источников, таких как подбородок, или из внеротовых источников, таких как гребень подвздошной кости , малоберцовая кость , ребра , нижняя челюсть и даже части черепа .
Любая кость требует кровоснабжения в месте трансплантации. В зависимости от того, где находится место трансплантации и размера трансплантата, может потребоваться дополнительное кровоснабжение. Для этих видов трансплантатов требуется извлечение части надкостницы и сопутствующих кровеносных сосудов вместе с донорской костью. Этот вид трансплантата известен как витальный костный трансплантат.
Аутотрансплантат также может быть выполнен без прочной костной структуры, например, с использованием кости, полученной из передней верхней подвздошной ости . При этом наблюдается остеоиндуктивное и остеогенное действие, однако остеокондуктивное действие отсутствует, так как отсутствует прочная костная структура.
Подбородок предлагает большое количество кортико-губчатого аутотрансплантата и легкий доступ ко всем внутриротовым участкам. Его можно легко получить в офисных условиях под местной анестезией в амбулаторных условиях. Близость донорских и реципиентных участков сокращает время и стоимость операции. Дополнительными преимуществами являются удобный хирургический доступ, низкая заболеваемость, отсутствие необходимости пребывания в больнице, минимальный дискомфорт в донорском месте и отсутствие кожных рубцов.
Дентиновая кость, полученная из удаленных зубов [8] , составляет более 85% структуры зуба, эмаль состоит из минерала ГК и составляет 10% структуры зуба. По химическому составу дентин похож на кость, по объему 70–75% состоит из минерала ГК и на 20% из органического матрикса, преимущественно волокнистого коллагена I типа. [9] Дентин, как и кость, может выделять факторы роста и дифференцировки, резорбируясь остеокластами. Чтобы сделать дентинный трансплантат пригодным для использования и свободным от бактерий, некоторые компании разработали клинические процедуры, которые включают шлифовку, сортировку и очистку зубов для немедленного или будущего использования. В Корее Корейский банк зубов провел биопереработку собственных зубов 38 000 пациентов с января 2009 года по октябрь 2012 года.
Аллотрансплантат кости, как и аутогенная кость, получают от человека; разница в том, что аллотрансплантат получают от человека, отличного от того, кто получил трансплантат. Аллотрансплантат кости можно взять у трупов , которые пожертвовали свою кость, чтобы использовать ее для живых людей, которые в ней нуждаются; его обычно получают из банка костей . Банки костей также поставляют костные аллотрансплантаты, полученные от живых человеческих доноров костей (обычно стационарных пациентов), которым проводится плановое тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава (операция по полной замене тазобедренного сустава). Во время тотального эндопротезирования тазобедренного сустава хирург-ортопед удаляет головку бедренной кости пациента, что является необходимой частью процесса установки искусственного протеза бедра. Головка бедренной кости представляет собой примерно сферическую область кости, расположенную на проксимальном конце бедренной кости, диаметром от 45 до 56 мм у взрослых людей. Головку бедренной кости пациента чаще всего выбрасывают вместе с больничными отходами в конце хирургической процедуры. Однако, если пациент соответствует ряду строгих нормативных, медицинских и социальных критериев и дает информированное согласие, его головка бедренной кости может быть помещена в костный банк больницы.
Доступны три типа костного аллотрансплантата: [10]
Аллопластические трансплантаты могут быть изготовлены из гидроксиапатита , природного минерала, который также является основным минеральным компонентом кости. Они могут быть изготовлены из биоактивного стекла . Гидроксилапатит – синтетический костный трансплантат, который в настоящее время получил наибольшее распространение среди других синтетических материалов благодаря своей остеокондукции, твердости и приемлемости для кости. Таким образом, трикальцийфосфат, который сейчас используется в сочетании с гидроксиапатитом, дает как эффект остеокондукции, так и резорбируемость. Полимеры, такие как некоторые микропористые сорта ПММА и различные другие акрилаты (например, полигидроксиэтилметакрилат, также известный как PHEMA), покрытые гидроксидом кальция для адгезии, также используются в качестве аллопластических трансплантатов из-за их ингибирования инфекции, а также их механической устойчивости и биосовместимости. [11] Кальцинирующие морские водоросли, такие как Corallina officinalis, имеют фторгидроксиапатитовый состав, структура которого аналогична человеческой кости и обеспечивает постепенную резорбцию, поэтому ее рассматривают и стандартизируют как аллопластические костные трансплантаты из «FHA (фторгидроксиапатитового) биоматериала». [12]
Искусственная кость может быть создана из керамики, такой как фосфаты кальция (например, гидроксиапатит и трикальцийфосфат ), биостекло и сульфат кальция ; все они биологически активны в разной степени в зависимости от растворимости в физиологической среде. [13] Эти материалы могут быть легированы факторами роста , ионами, такими как стронций [14] или смешаны с аспиратом костного мозга для увеличения биологической активности. Некоторые авторы считают, что этот метод уступает аутогенной костной пластике; [6] однако риск инфицирования и отторжения трансплантата гораздо меньший, а механические свойства, такие как модуль Юнга, сравнимы с костными. Присутствие таких элементов, как стронций , может привести к повышению минеральной плотности костной ткани и усилению пролиферации остеобластов in vivo .
Синтетический материал можно использовать в качестве временного спейсера для антибиотика перед его заменой на более постоянный материал. Например, процедура Маскеле состоит из первоначального использования ПММА, смешанного с антибиотиком ( ванкомицином или гентамицином ) в течение 4–12 недель, а затем замены пространства аутологичным костным трансплантатом. [15] Его можно использовать для лечения посттравматических дефектов костей. [15]
Костные ксенотрансплантаты — это альтернативная форма костных трансплантатов, которая предполагает трансплантацию клеток различных видов животных человеку. Этот трансплантат может использоваться как в ортопедических, так и в стоматологических целях. Большинство ксенотрансплантатов получают от крупного рогатого скота, например коров или свиней, и стерилизуют и обрабатывают для безопасной имплантации в ткани человека. Их можно лиофилизировать или деминерализовать и депротеинизировать. Ксенотрансплантаты обычно распространяются только в виде кальцинированного матрикса. Кораллы типа Madrepore и/или Millepore собирают и обрабатывают, превращая в «гранулы кораллового происхождения» (CDG) [16] и другие типы коралловых ксенотрансплантатов. [17] Ксенотрансплантаты на основе кораллов состоят в основном из карбоната кальция (и значительной доли фторидов, полезных в контексте трансплантации для содействия развитию костей), тогда как естественная человеческая кость состоит из гидроксиапатита вместе с фосфатом и карбонатом кальция: таким образом, коралловый материал либо трансформируется в промышленном масштабе в гидроксиапатит посредством гидротермального процесса, получая нерезорбируемый ксенотрансплантат, или просто процесс опускается, и кораллиновый материал остается в состоянии карбоната кальция для лучшей резорбции трансплантата естественной костью. Затем ксенотрансплантат коралла пропитывают гелями и растворами, ускоряющими рост. [18]
Исследования показывают, что можно использовать ксенотрансплантаты, однако за ними внимательно следят из-за риска отторжения. Зоонозы , заболевания, возникающие в результате пересечения тканей животных и человека, представляют угрозу успеху имплантации ксенотрансплантата. В частности, эти заболевания называются «ксенозоонозами». Их можно разделить на три группы: вирусные инфекции, прион-опосредованные инфекции и бактериальные инфекции. Они могут создать риск для общественного здравоохранения, если за ними не будут внимательно следить, поскольку они могут привести к более легкой передаче болезней от разных видов.
Трансплантаты, усиленные фактором роста , производятся с использованием технологии рекомбинантной ДНК. Они состоят либо из факторов роста человека, либо из морфогенов ( костных морфогенных белков в сочетании со средой-носителем, такой как коллаген).
Время, необходимое человеку для выздоровления, зависит от тяжести травмы, которую лечат, и длится от двух недель до двух месяцев, при этом на срок до шести месяцев запрещается заниматься энергичными физическими упражнениями. Для заживления трансплантата дистальной бедренной кости требуется до шести месяцев. [19]
Наиболее распространенным применением костной пластики является установка зубных имплантатов для восстановления беззубой области отсутствующего зуба. Зубным имплантатам необходимы кости под ними для поддержки и правильной интеграции во рту. Как упоминалось ранее, костные трансплантаты бывают различных форм, таких как аутологичные (от одного и того же человека), аллотрансплантаты, ксенотрансплантаты (в основном бычья кость) и аллопластические материалы. Костные трансплантаты можно использовать до установки имплантата или одновременно. [20] У людей с адентией (без зубов) в течение длительного периода времени может не хватить кости в необходимых местах. В этом случае аутологичную кость можно взять из подбородка, из направляющих отверстий для имплантатов или даже из подвздошного гребня таза и вставить в рот под новый имплантат. В качестве альтернативы можно использовать экзогенную кость: чаще всего используется ксенотрансплантат, поскольку он обеспечивает исключительную стабильность объема во времени. Аллотрансплантат обеспечивает лучшее качество регенерации, но имеет меньшую стабильность объема. Часто используется смесь различных видов костных трансплантатов.
Как правило, костный трансплантат используется либо целиком (например, из подбородка или восходящей области ветви нижней челюсти), либо в виде частиц, чтобы иметь возможность лучше адаптировать его к дефекту.
Костная пластика зубов — это специализированная хирургическая процедура в полости рта, разработанная для восстановления утраченной челюстной кости. Эта потеря может быть результатом стоматологической инфекции , абсцесса , заболевания пародонта , травмы или естественного процесса старения. Существуют различные причины замены утраченной костной ткани и стимулирования естественного роста костей, и каждый метод по-разному воздействует на дефекты челюстной кости. Причины, по которым может потребоваться костная пластика, включают увеличение пазухи , сохранение лунки , увеличение гребня или регенерацию. В настоящее время имеются некоторые доказательства, подтверждающие использование аутологичных концентратов тромбоцитов (фрагментов клеток, содержащих факторы роста, способствующие регенерации тканей) при костной пластике для лечения заболеваний десен. [21]
Другой распространенный костный трансплантат, более прочный, чем тот, который используется для зубных имплантатов, — это стержень малоберцовой кости. После удаления сегмента малоберцовой кости на ноге с дефицитом костной ткани разрешается нормальная деятельность, такая как бег и прыжки. Трансплантированные васкуляризированные малоберцовые кости использовались для восстановления целостности скелета длинных костей конечностей, в которых существуют врожденные костные дефекты, а также для замены сегментов кости после травмы или инвазии злокачественной опухоли. Надкостница и питательная артерия обычно удаляются вместе с куском кости, чтобы трансплантат оставался живым и рос при трансплантации в новое место-хозяин. Как только трансплантированная кость фиксируется на новом месте, кровоснабжение кости, к которой она была прикреплена, обычно восстанавливается.
Костные трансплантаты используются в надежде, что дефектная кость заживет или вырастет заново практически без отторжения трансплантата . [19] Помимо основного применения костной пластики – зубных имплантатов – эта процедура используется для сращения суставов для предотвращения движения, восстановления сломанных костей с потерей костной массы и восстановления сломанной кости, которая еще не зажила. [19] Кроме того, костные трансплантаты или заменители широко используются для улучшения процедур спондилодеза. [22]
Как и любая процедура, здесь есть риски; к ним относятся реакции на лекарства, проблемы с дыханием, кровотечения и инфекции . [19] Сообщается, что инфекция возникает менее чем в 1% случаев и излечима антибиотиками. В целом, пациенты с уже имеющимся заболеванием подвергаются более высокому риску заражения, чем те, кто в целом здоров. [23]
Некоторые из потенциальных рисков и осложнений костных трансплантатов с использованием гребня подвздошной кости в качестве донорского участка включают: [23] [24] [25]
Костные трансплантаты, полученные из заднего гребня подвздошной кости, в целом менее опасны, но в зависимости от типа операции может потребоваться переворот, пока пациент находится под общим наркозом. [31] [32]
Процедуры костной трансплантации представляют собой нечто большее, чем просто сама операция. Полная трехмесячная стоимость сложного спондилодезированного костного трансплантата заднелатерального поясничного отдела позвоночника, дополненного удлинителями трансплантата, колеблется в среднем от примерно 33 860 до 37 227 долларов США. [33] В эту цену входят все визиты в больницу и за ее пределы в течение трех месяцев. Помимо стоимости самого костного трансплантата (от 250 до 900 долларов США), другие расходы на процедуру включают: сборы за амбулаторную реабилитацию (от 5000 до 7000 долларов США), винты и стержни (7500 долларов США), проживание и питание (5000 долларов США). , операционная комната (3500 долларов США), стерильные принадлежности (1100 долларов США), физиотерапия (1000 долларов США), гонорары хирурга (в среднем 3500 долларов США), гонорары анестезиолога (приблизительно 350–400 долларов США в час), расходы на лекарства (1000 долларов США), и дополнительные сборы за такие услуги, как медикаменты, диагностические процедуры, плата за использование оборудования и т. д. [34]
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )