Костная пластика — это хирургическая процедура, которая заменяет отсутствующую кость для восстановления переломов костей , которые являются чрезвычайно сложными, представляют значительный риск для здоровья пациента или не заживают должным образом. Некоторые небольшие или острые переломы можно вылечить без костной пластики, но риск выше для крупных переломов, таких как сложные переломы.
Кость, как правило, способна полностью регенерировать, но для этого требуется очень небольшое пространство перелома или какой-то каркас. Костные трансплантаты могут быть аутологичными (кость, взятая из собственного тела пациента, часто из гребня подвздошной кости ), аллотрансплантатами (трупная кость, обычно получаемая из банка костной ткани) или синтетическими (часто из гидроксиапатита или других встречающихся в природе и биосовместимых веществ) с механическими свойствами, аналогичными свойствам кости. Ожидается, что большинство костных трансплантатов будут рассасываться и заменяться по мере заживления естественной кости в течение нескольких месяцев.
Принципы, используемые в успешной костной трансплантации, включают остеокондукцию (направление репаративного роста естественной кости), остеоиндукцию (побуждение недифференцированных клеток стать активными остеобластами) и остеогенез (живые костные клетки в материале трансплантата способствуют ремоделированию кости). Остеогенез происходит только с аутотрансплантированной тканью и аллотрансплантированными клеточными костными матрицами.
Костная пластика возможна, поскольку костная ткань, в отличие от большинства других тканей, обладает способностью к полной регенерации, если предоставить ей пространство для роста. По мере роста собственной кости она, как правило, полностью заменяет материал трансплантата, что приводит к полностью интегрированной области новой кости. Биологическими механизмами, которые обосновывают костную пластику, являются остеокондукция, остеоиндукция и остеогенез. [1]
Остеокондуктивность определяется как «свойство материала поддерживать врастание тканей, рост остеопрогениторных клеток и развитие для образования кости». [2] В контексте костной пластики это происходит, когда материал костного трансплантата служит в качестве каркаса для нового роста кости, который сохраняется за счет собственной кости. Остеобласты с края дефекта, который пересаживается, используют материал костного трансплантата в качестве каркаса, на котором они распространяются и генерируют новую кость. [1] Остеобласты не происходят из донорской ткани, а через внутреннее врастание клеток хозяина. [3] Правильное связывание биоактивных химических веществ (бета-трикальцийфосфат) в имплантатах, используемых в хирургии костной пластики, позволяет стимулировать остеокондуктивность 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 дифференциации в остеобласты, которые затем начинают новое формирование кости. Наиболее широко изученным типом остеоиндуктивных клеточных медиаторов являются костные морфогенетические белки (КМБ). [1] Материал костного трансплантата, который является остеокондуктивным и остеоиндуктивным, будет не только служить каркасом для существующих в настоящее время остеобластов, но и запустит формирование новых остеобластов, теоретически способствуя более быстрой интеграции трансплантата. [ необходима цитата ]
Остеопромоция подразумевает усиление остеоиндукции без обладания остеоиндуктивными свойствами. Например, было показано, что производное эмалевой матрицы усиливает остеоиндуктивный эффект деминерализованного лиофилизированного костного аллотрансплантата (DFDBA), но не стимулирует рост новой кости в одиночку. [4]
Остеогенез происходит, когда жизненно важные остеобласты, происходящие из материала костного трансплантата, способствуют росту новой кости наряду с ростом кости, происходящим посредством двух других механизмов. [1]
В зависимости от того, где требуется костная пластика, для проведения операции может быть приглашен другой врач. Врачи и терапевты, которые выполняют процедуры костной пластики, обычно являются ортопедическими хирургами , отоларингологами, хирургами головы и шеи , нейрохирургами , краниофациальными хирургами , челюстно-лицевыми хирургами , подологами и пародонтологами , стоматологами , хирургами полости рта и имплантологами . [5]
Аутологичная (или аутогенная) костная пластика подразумевает использование кости, полученной от того же человека, которому был сделан трансплантат. Кость может быть взята из неосновных костей, например, из подвздошного гребня или, что более распространено в челюстно-лицевой хирургии, из нижнечелюстного симфиза (область подбородка) или передней ветви нижней челюсти ( венечный отросток ); это особенно актуально для блочных трансплантатов , при которых небольшой блок кости целиком помещается в область, подлежащую трансплантации. Когда будет выполняться блочная трансплантат, аутогенная кость является наиболее предпочтительной, поскольку существует меньший риск отторжения трансплантата, поскольку трансплантат получен из собственного тела пациента. [6] Как указано в таблице выше, такой трансплантат будет остеоиндуктивным и остеогенным, а также остеокондуктивным. Отрицательным аспектом аутологичных трансплантатов является то, что требуется дополнительное хирургическое место, что фактически добавляет еще одно потенциальное место для послеоперационной боли и осложнений. [7]
Аутологичную кость обычно берут из внутриротовых источников, таких как подбородок, или из внеротовых источников, таких как гребень подвздошной кости , малоберцовая кость , ребра , нижняя челюсть и даже части черепа . [ необходима ссылка ]
Все кости требуют кровоснабжения в месте трансплантации. В зависимости от того, где находится место трансплантации и размера трансплантата, может потребоваться дополнительное кровоснабжение. Для этих типов трансплантатов требуется извлечение части надкостницы и сопровождающих ее кровеносных сосудов вместе с донорской костью. Этот вид трансплантата известен как витальный костный трансплантат. [ необходима цитата ]
Аутотрансплантация может быть выполнена и без твердой костной структуры, например, с использованием кости, рассверленной из передней верхней подвздошной ости . В этом случае имеет место остеоиндуктивное и остеогенное действие, однако остеокондуктивное действие отсутствует, поскольку нет твердой костной структуры. [ необходима цитата ]
Подбородок предлагает большое количество кортико-губчатого аутотрансплантата и легкий доступ ко всем внутриротовым участкам. Его можно легко собрать в условиях офиса под местной анестезией в амбулаторных условиях. Близость донорских и реципиентных участков сокращает время операции и ее стоимость. Удобный хирургический доступ, низкая заболеваемость, исключение пребывания в больнице, минимальный дискомфорт донорского участка и избежание кожных рубцов являются дополнительными преимуществами. [ необходима цитата ]
Дентиновая кость, полученная из удаленных зубов, [8] составляет более 85% структуры зуба, эмаль состоит из минерала HA и составляет 10% структуры зуба. Дентин похож на кость по своему химическому составу, по объему 70–75% состоит из минерала HA и 20% из органической матрицы, в основном из волокнистого коллагена типа I. [9] Дентин, как и кость, может выделять факторы роста и дифференциации, будучи резорбируемым 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 38 000 собственных зубов пациентов с января 2009 года по октябрь 2012 года. [ необходима цитата ]
Аллотрансплантат кости, как и аутогенная кость, получают от человека; разница в том, что аллотрансплантат берется от человека, отличного от того, которому его пересаживают. Аллотрансплантат кости может быть взят от трупов , которые пожертвовали свою кость, чтобы ее можно было использовать для живых людей, которые в ней нуждаются; обычно ее берут из банка костей . Банки костей также поставляют аллотрансплантат кости, полученный от живых доноров костей (обычно стационарных пациентов), которые проходят плановую полную эндопротезирование тазобедренного сустава (операцию по полной замене тазобедренного сустава). Во время полной замены тазобедренного сустава хирург-ортопед удаляет головку бедренной кости пациента, что является необходимой частью процесса установки искусственного протеза тазобедренного сустава. Головка бедренной кости представляет собой приблизительно сферическую область кости, расположенную на проксимальном конце бедренной кости, диаметром от 45 мм до 56 мм у взрослых людей. Головка бедренной кости пациента чаще всего выбрасывается в отходы больницы в конце хирургической процедуры. Однако если пациент соответствует ряду строгих нормативных, медицинских и социальных критериев и дает осознанное согласие, его головка бедренной кости может быть помещена в костный банк больницы.
Существует три типа костного аллотрансплантата: [10]
Аллопластические трансплантаты могут быть изготовлены из гидроксиапатита , встречающегося в природе минерала, который также является основным минеральным компонентом кости. Они могут быть изготовлены из биоактивного стекла . Гидроксилапатит — это синтетический костный трансплантат, который в настоящее время является наиболее используемым среди других синтетических из-за его остеопроводимости, твердости и приемлемости для кости. Трикальцийфосфат, который в настоящее время используется в сочетании с гидроксилапатитом, таким образом, дает как эффект остеопроводимости, так и резорбируемости. Полимеры, такие как некоторые микропористые сорта ПММА и различные другие акрилаты (например, полигидроксилэтилметакрилат, также известный как PHEMA), покрытые гидроксидом кальция для адгезии, также используются в качестве аллопластических трансплантатов из-за их ингибирования инфекции и их механической устойчивости и биосовместимости. [11] Кальцифицирующие морские водоросли, такие как Corallina officinalis, имеют фторгидроксиапатитовый состав, структура которого похожа на структуру человеческой кости и обеспечивает постепенную резорбцию, поэтому их рассматривают и стандартизируют как аллопластические костные трансплантаты «FHA (фторгидроксиапатитовый) биоматериал». [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 повышения биологической активности. Некоторые авторы считают, что этот метод уступает аутогенной костной пластике; [6] однако, инфекция и отторжение трансплантата представляют собой гораздо меньший риск, а механические свойства, такие как модуль Юнга, сопоставимы с костью. Присутствие таких элементов, как стронций, может привести к более высокой минеральной плотности кости и усиленной пролиферации остеобластов in vivo . [ необходима цитата ]
Синтетический материал может использоваться в качестве временного антибиотика-спейсера перед заменой на более постоянный материал. Например, процедура Маскелета заключается в первоначальном использовании ПММА, смешанного с антибиотиком ( ванкомицином или гентамицином ) в течение 4–12 недель, а затем в замене пространства аутологичным костным трансплантатом. [15] Его можно использовать для лечения посттравматических дефектов костей. [15]
Ксенотрансплантаты костей являются альтернативной формой костных трансплантатов, которая включает в себя трансплантацию клеток различных видов животных в человека. Этот трансплантат может варьироваться от ортопедических до стоматологических применений. Большинство ксенотрансплантатов получают из бычьих источников, таких как коровы или свиньи, и стерилизуют и обрабатывают для безопасной имплантации в ткани человека. Их можно лиофилизировать или деминерализовать и депротеинизировать. Ксенотрансплантаты обычно распространяются только в виде кальцинированной матрицы. Кораллы типа мадрепор и/или миллепор собирают и обрабатывают, чтобы получить «гранулы, полученные из кораллов» (CDG) [16] и другие типы коралловых ксенотрансплантатов. [17] Ксенотрансплантаты на основе кораллов в основном состоят из карбоната кальция (и значительной доли фторидов, полезных в контексте трансплантации для содействия развитию костей), в то время как натуральная человеческая кость состоит из гидроксиапатита вместе с фосфатом кальция и карбонатом: таким образом, коралловый материал либо трансформируется промышленным способом в гидроксиапатит посредством гидротермального процесса, что дает нерассасывающийся ксенотрансплантат, либо этот процесс просто опускается, и коралловый материал остается в состоянии карбоната кальция для лучшей резорбции трансплантата естественной костью. Затем коралловый ксенотрансплантат пропитывается гелями и растворами, усиливающими рост. [18]
Исследования показывают, что ксенотрансплантаты могут быть использованы, однако они находятся под пристальным наблюдением из-за риска отторжения. Зоонозы , которые являются заболеваниями, возникающими при скрещивании тканей животных и человека, представляют угрозу для успешной имплантации ксенотрансплантата. В частности, эти заболевания называются «ксенозоонозами». Их можно разделить на 3 различные группы: вирусная инфекция, инфекция, вызванная прионами, и бактериальная инфекция. Они могут представлять опасность для общественного здравоохранения, если за ними не следить, поскольку они могут привести к тому, что заболевания будут легче передаваться через различные виды. [ необходима цитата ]
Трансплантаты, усиленные факторами роста, производятся с использованием технологии рекомбинантной ДНК. Они состоят либо из человеческих факторов роста, либо из морфогенов ( костных морфогенных белков в сочетании с носителем, таким как коллаген).
Время, необходимое для восстановления человека, зависит от тяжести травмы, которую лечат, и длится от двух недель до двух месяцев, с возможностью запрета на интенсивные упражнения до шести месяцев. Трансплантат дистальной бедренной кости заживает до шести месяцев. [19]
Наиболее распространенное применение костной пластики — это применение зубных имплантатов для восстановления беззубой области отсутствующего зуба. Зубным имплантатам требуются кости под ними для поддержки и правильной интеграции в рот. Как упоминалось ранее, костные трансплантаты бывают разных форм, таких как аутологичные (от одного и того же человека), аллотрансплантаты, ксенотрансплантаты (в основном бычья кость) и аллопластические материалы. Костные трансплантаты могут использоваться до установки имплантата или одновременно с ней. [20] У людей, которые были беззубыми (без зубов) в течение длительного периода, может не остаться достаточного количества костной ткани в необходимых местах. В этом случае аутологичная кость может быть взята из подбородка, из пилотных отверстий для имплантатов или даже из подвздошного гребня таза и вставлена в рот под новый имплантат. В качестве альтернативы можно использовать экзогенную кость: ксенотрансплантат используется чаще всего, поскольку он обеспечивает преимущество исключительной стабильности объема с течением времени. Аллотрансплантат обеспечивает наилучшее качество регенерации, но имеет более низкую стабильность объема. Часто используется сочетание различных видов костных трансплантатов. [ необходима цитата ]
Как правило, костный трансплантат используется либо целиком (например, из области подбородка или восходящей ветви нижней челюсти), либо в виде отдельных фрагментов, чтобы лучше адаптировать его к дефекту.
Дентальная костная пластика — это специализированная хирургическая процедура в полости рта, которая была разработана для восстановления утраченной челюстной кости. Эта потеря может быть результатом стоматологической инфекции абсцесса , пародонтоза , травмы или естественного процесса старения. Существуют различные причины для замены утраченной костной ткани и стимулирования естественного роста костей, и каждая методика решает дефекты челюстной кости по-разному. Причины, по которым может потребоваться костная пластика, включают синус-аугментацию , сохранение гнезда , аугментацию гребня или регенерацию. В настоящее время имеются некоторые доказательства, подтверждающие использование аутологичных тромбоцитарных концентратов (фрагментов клеток, содержащих факторы роста для стимулирования регенерации тканей), когда костная пластика используется для лечения заболеваний десен. [21]
Другой распространенный костный трансплантат, который является более существенным, чем те, которые используются для зубных имплантатов, - это трансплантат малоберцовой кости. После удаления сегмента малоберцовой кости на ноге с дефицитом кости разрешаются обычные действия, такие как бег и прыжки. Трансплантированные васкуляризированные малоберцовые кости использовались для восстановления целостности скелета длинных костей конечностей, в которых существуют врожденные дефекты костей, и для замены сегментов кости после травмы или злокачественной опухоли. Надкостница и питательная артерия обычно удаляются вместе с куском кости, чтобы трансплантат оставался живым и рос при трансплантации в новое место-хозяин. После того, как трансплантированная кость закрепляется в новом месте, она обычно восстанавливает кровоснабжение кости, к которой она была прикреплена. [ необходима цитата ]
Костные трансплантаты используются в надежде, что дефектная кость заживет или вырастет заново с небольшим или нулевым отторжением трансплантата . [19] Помимо основного применения костной пластики — зубных имплантатов — эта процедура используется для сращивания суставов с целью предотвращения движения, восстановления сломанных костей с потерей костной массы и восстановления сломанных костей, которые еще не срослись. [19] Кроме того, костные трансплантаты или заменители широко используются для увеличения объема операций по сращению позвоночника. [22]
Как и в случае с любой процедурой, существуют риски; они включают реакции на лекарства, проблемы с дыханием, кровотечение и инфекцию . [19] Инфекция, как сообщается, возникает менее чем в 1% случаев и излечивается антибиотиками. В целом, пациенты с уже существующим заболеванием подвержены более высокому риску заражения инфекцией по сравнению с теми, кто в целом здоров. [23]
Некоторые из потенциальных рисков и осложнений костной пластики с использованием гребня подвздошной кости в качестве донорского участка включают: [23] [24] [25]
Костные трансплантаты, взятые из заднего подвздошного гребня, в целом менее болезненны, но в зависимости от типа операции может потребоваться переворот, пока пациент находится под общим наркозом. [31] [32]
Процедуры костной пластики включают в себя не только саму операцию. Полная трехмесячная общая стоимость сложного заднебокового сращения костного трансплантата поясничного отдела позвоночника, дополненного удлинителями трансплантата, варьируется от примерно 33 860 до 37 227 долларов США. [33] Эта цена включает в себя все визиты в больницу и за ее пределы в течение трех месяцев. Помимо стоимости самой костной пластики (от 250 до 900 долларов США) другие расходы на процедуру включают: плату за амбулаторную реабилитацию (от 5000 до 7000 долларов США), винты и стержни (7500 долларов США), комнату и питание (5000 долларов США), операционную (3500 долларов США), стерильные принадлежности (1100 долларов США), физиотерапию (1000 долларов США), гонорары хирурга (в среднем 3500 долларов США), гонорары анестезиолога (примерно от 350 до 400 долларов США в час), расходы на лекарства (1000 долларов США) и дополнительные сборы за такие услуги, как медицинские принадлежности, диагностические процедуры, плата за использование оборудования и т. д. [34]
{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )