Implantace náhrad kostní tkáně − principy, zdroje a aplikace v praxi
Implantace náhrad kostní tkáně je chirurgická procedura, kterou se nahrazuje chybějící kost přenosem kostních buněk od dárce příjemci. Kostní náhrada může pocházet z pacientova vlastního těla, může být syntetická nebo přirozená. Kostní štěpy a kostní náhrady jsou indikované pro řešení různých ortopedických problémů, jakými jsou tříštivé zlomeniny, zpomalené hojení zlomenin, nezhojené zlomeniny, artrodéza, osteomyelitida nebo vrozená onemocnění kostí. Kostní náhrady jsou používány za účelem poskytování strukturální podpory a zlepšování hojení kosti.
Ideální vlastnosti kostních štěpů
Kostní štěp lze získat z křídla ilia, proximální tibie, proximálního humeru, proximálního femuru, žeber a sterna. Ideální náhrada kostní tkáně by měla být biologicky inertní, okamžitě dostupná, musí mít osteogenní, osteoinduktivní a osteokonduktivní vlastnosti, poskytovat mechanickou oporu, musí být snadno adaptabilní ve smyslu velikosti, tvaru, délky a nahraditelná procesem tvorby nové kosti. Zdrojem kostních štěpů a implantátů jsou kostní tkáňové banky. Kostní náhrady a implantáty se vybírají podle konkrétního klinického problému, dostupného vybavení a preferenci chirurga.
Mezi různými typy náhrad kostní tkáně jsou za „zlatý standard“ považovány autogenní spongiózní kostní štěpy, protože naplňují všechny tři atributy ideální náhrady kostní tkáně − obsahují osteogenní buňky i osteokonduktivní matrix a mají osteoinduktivní vlastnosti.
Osteokondukce je proces infiltrace kapilár a perivaskulární tkáně, který zahrnuje stimulaci osteoprogenitorových buněk k diferenciaci na osteoblasty, čímž začíná formace nové kosti. Při formaci nové kosti jsou využívány osteoinduktivní mediátory buněk − kostní morfogenní proteiny (BMPs). Osteoindukce je stimulace tkáně k produkci osteogenních elementů a je také primárně kontrolovaná růstovými faktory, jakými jsou BMPs, schopnými indukovat diferenciaci mezenchymových buněk na buňky tvořící chrupavku a kost.
Biologické mechanismy fungování náhrad kostní tkáně
Základní biologické mechanismy důležité pro aplikaci náhrad kostní tkáně jsou osteogeneze, osteoindukce, osteokondukce a mechanická opora:
- Osteogeneze je vývoj a formace kosti z buněk mezenchymového typu získaných buď z kostní dřeně štěpu, nebo z kostní dřeně pacienta.
- Osteoindukce je proces, při kterém jsou mezenchymové kmenové buňky stimulovány k diferenciaci na chondroblasty a osteoblasty růstovými faktory.
- Osteokondukce je proces růstu kosti na povrchu implantované náhrady kosti kolonizací novými buňkami a formace krevních cév (vaskularizace).
- Náhrady kostní tkáně poskytují kromě výplně velkých kostních defektů mechanickou oporu postižené kosti. Náhrada musí být stabilizována tlakem v místě implantace použitím rigidní interní fixace kvůli zajištění její stability.
Potenciální komplikace při použití náhrad
Potenciální komplikace použití náhrad kostní tkáně závisejí na použitém typu náhrady. Je třeba počítat s následujícími problémy, respektive předvídat je a přizpůsobit tomu postup:
- invazivnost chirurgického úkonu u donora
- limitované zdroje kosti u autograftů
- imunitně zprostředkované odmítnutí u allograftů a alloimplantátů
- přenos infekce allografty a alloimplantáty
- technická náročnost práce s vaskularizovanými štěpy
- zlomeniny
- bolesti
- vznik seromů
- krvácení
- infekce v místě získávání štěpů
- kontaminace
- nestabilita náhrady rezultující v její selhání
Důležité zásady při přípravě místa i samotné implantaci
Neméně důležitá je příprava místa implantace náhrady, což zajišťuje úspěch implantace současně s pečlivým dodržováním chirurgických postupů. Je důležité zabezpečit rozsah povrchu přiměřeně tak, aby byl zabezpečen kontakt mezi náhradou a místem implantace bez včlenění měkké tkáně. Přílišné používání nástrojů, jako jsou vrtáky, může způsobit nadměrnou tvorbu tepla vedoucí k nekróze v místě implantace kostní náhrady. Aby byla zachována osteogenita autograftů, je potřeba usilovat o dosažení co nejkratšího času od získání po implantaci štěpu, skladování v uzavřených kontejnerech a velkou pozornost je potřeba věnovat hydrataci.
Typy a zdroje náhrad kostní tkáně
Autologní nebo autogenní štěp − autograft − je tkáň odebrána i implantována stejnému jedinci. Autogenní kost je nejvíce preferována, protože u ní existuje nejnižší riziko odmítnutí, a to právě z důvodu, že pochází z pacientova těla. Autologní transplantace štěpu na druhou stranu vyžaduje další chirurgický zásah, což u pacienta způsobuje větší pooperační bolest, případně zvyšuje riziko komplikací (viz výše).
U psů a koček lze k získání autograftu použít různá místa. Spongiózní štěpy jsou nejčastějším typem štěpů a mohou být získávány z křídla ilia, proximální tibie a proximálního humeru. Nejjednodušší je přístup ke křídlu ilia. V průběhu získávání štěpů je nejlepším médiem pro udržení vlhkosti pacientova krev. Životnost buněk štěpu je potřeba zajistit minimální manipulací a pro uchovávání jsou nejlepším prostředkem houby nasáklé fyziologickým roztokem.
Allografty mohou být získávány od lidí nebo z kadaverů. Na rozdíl od autograftů jsou allografty získávány od jiného jedince, než je příjemce štěpu. Existují 3 typy dostupných allograftů: čerstvá nebo čerstvě zmražená kost, lyofilizovaný kostní allograft (FDBA), demineralizovaný lyofilizovaný allograft (DFDBA).
Xenografty jsou kostní štěpy získávány z druhů jiných než člověk, jako je skot, a používány jsou jako kalcifikovaná matrix.
Alloplastické náhrady kostní tkáně mohou být vyráběny z hydroxyapatitu nebo z biologicky aktivního skla. Hydroxyapatit je syntetická náhrada a je nejčastěji preferovanou volbou z důvodu své tvrdosti, kompatibility s kostí a díky svým osteokonduktivním vlastnostem. V kombinaci s hydroxyapatitem se používá fosforečnan vápenatý (trikalcium-fosfát), který se vyznačuje osteokonduktivními vlastnostmi a schopností resorpce.
Převážná část dostupných kostních náhrad obsahuje keramický materiál, buď samostatně, nebo v kombinaci s jiným materiálem, jako je síran vápenatý (kalcium-sulfát) a fosforečnan vápenatý nebo biologicky aktivní sklo. Existují různé typy náhrad obsahujících fosforečnan vápenatý dostupných ve formě past, tmelů, pevných matric a granulí.
Kompozit s hydroxyapatitem má poměr minerální a organické matrix přibližující se lidské kosti. V závislosti na rozpustnosti ve fyziologickém prostředí může být umělá kost formována z materiálů, jakými jsou síran vápenatý, fosforečnan vápenatý nebo biologicky aktivní sklo. Tyto materiály se kombinují s růstovými faktory, ionty (stroncium) nebo jsou míchány s kostní dření pro zvýšení biologické aktivity.
Vlastnosti náhrad kostní tkáně vylepšují růstové faktory. Kombinace a současná aktivita velkého množství faktorů stimuluje tvorbu a resorpci kosti. Tyto faktory pocházející z extracelulární matrix kosti. Zahrnují transformujíc růstový faktor beta (TGF-β), inzulinu podobné růstové faktory 1 a 2 (IGF-1, IGF-2), růstový faktor odvozený z destiček (PDGF), fibroblastový růstový faktor (FGF) a kostní morfogenní proteiny (BMPs).
Metoda náhrady kostní tkáně kmenovými buňkami využívá k tvorbě tkáně buňky samotné nebo jsou tyto buňky přidány do podpůrné matrice (náhrady). Kmenové buňky jsou kultivovány v přítomnosti různých přídavků do kultivačního média za účelem usměrnění růstu nediferencovaných buněk na linii osteoblastů.
Polymerní kostní náhrady mohou být rozděleny na přirozené a syntetické polymery a dále na degradabilní a nedegradabilní typy. Degradabilní syntetické polymery jsou široce používány kvůli velmi dobré biokompatibilitě a biodegradabilitě. Benefitem je, že implantát je resorbován a k úplnému vyhojení dochází bez zbytků cizích těles.
Závěr
Implantace kostních náhrad je chirurgický postup, který se používá k řešení poúrazových poškození kostí nebo kloubů a je také užitečná v případech, kdy došlo ke ztrátě kosti nebo její zlomenině, a to napomáháním růstu kosti okolo implantované náhrady. Kostní náhrady slouží k výplni míst, kde kost chybí, což poskytuje strukturální stabilitu a zlepšuje se tak proces hojení kosti u zvířecích ortopedických pacientů. Používání kostních náhrad si stále udržuje svou důležitou roli v ortopedické chirurgii při řešení kostních defektů u zvířat.
(zaru)
Zdroj: Fesseha H., Fesseha Y. Bone grafting, its principle and application: a review. Osteol Rheumatol Open J 2020; 1 (1): 43−50, doi: 10.17140/ORHOJ-1-113.
Líbil se Vám článek? Rádi byste se k němu vyjádřili? Napište nám − Vaše názory a postřehy nás zajímají. Zveřejňovat je nebudeme, ale rádi Vám na ně odpovíme.
Odborné události ze světa medicíny
Všechny kongresy
Nejčtenější tento týden
- Top 5 nejčastějších poranění svalů a šlach u psů
- Jak na kolaps trachey u psů?
- Top 5 situací využití gabapentinu ve veterinární praxi... a kdy naopak vhodný není
- Nejčastější nádory očních víček u psů a koček
- Top 5 nejčastějších příčin neurologických problémů u koček referovaných na specializované pracoviště