Cumhuriyet Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi Cilt:6 Sayı:1-2003
* Cumhuriyet Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Periodontoloji AD., SİVAS
KRİTİK BOYUTLU VE KRİTİK BOYUTLU OLMAYAN DEFEKTLER
Yrd. Doç.Dr.Hakan Develioğlu*
ÖZET
Kemik defetlerinde oluşacak yaraların iyileşmesi büyük ölçüde yaranın boyutuna bağlıdır. Kritik boyutlu bir defekt özellikle hayvanların belirli kemiklerindeki yaşam boyu iyileşemeyen en küçük kemikiçi yara olarak tanımlanabilir. Bu makalenin amacı, kritik boyutlu ve kritik boyutlu olmayan defektleri açıklamaktır.
Anahtar kelimeler : Kalvariya, kritik boyutlu defekt, yara iyileşmesi.
ABSTRACT
The amount of healing that will occur in a bony defect is in large part depent upon wound size. A critical size defect (CSD) can be defined as the smallest size intaosseus wound in a particular bone and species of animal that will not heal spontaneously during the lifetime of the animal. Aim of this paper is to explain the CSD and non CSD.
Key words: calvaria, critical size defect, woud healing
GİRİŞ
Günümüzde kroniyofasiyal alanda çok değişik kemik greftleri ve implantlar kullanılmaktadır. Rekonstrüktif cerrahide greft ve çeşitleri implantlar gibi değişik osteokondüktif ajanlar kemik yapımı veya defektin doldurulması gereksinim duyulmaktadır.
Her ne kadar farklı tip ve çalışma şekilleriyle bu implant ve greftler deney hayvanlarında denenmiş olsa da henüz uygun bir hayvan modeli tanımlamada bazı farklı görüşler mevcuttur.3, 27
Çalışmalarda kontrol amacıyla seçilen defektler genellikle spontan olarak iyileşebilmektedir. Genç hayvanlarda bu iyileşme yaşlılara oranla daha iyidir ve bu nedenle de tercih nedeni olarak görülmektedirler.23 Bir kemik defektindeki iyileşmenin miktarı geniş ölçüde yara büyüklüğüne bağımlıdır. O nedenle iyileşmenin gözlemlenmek istendiği bir defekt tipi spontan olarak iyileşebileceği boyuttan fazla olmalıdır.
Kritik boyutlu defekt, bir hayvanda her hangi bir osteopromotif bir materyal kullanılmadan yaşam boyu spontan olarak kemik yapımı (dolumu) ile iyileşme gösteremeyen en küçük boyutlu kemik yarası olarak tanımlanmaktadır. Bu tip defektler kemik dolumundan çok, fibroz bağ dokusuyla dolumu ve iyileşme eğilimi göstermektedirler.10, 25,30
KALVARİYA DEFEKTLERİ
Cranium (calvaria) canlılarda vücudun önemli bir parçasını teşkil etmektedir.21 Çok çeşitli ve genellikle çift ve simetrik olan kemiklerden oluşur.29 Kalvariya kemiklerinin çok farklı özellikler taşıdığı bilinmektedir. Herşeyden önce, diğer kemiklere göre biyolojik olarak daha inertlik gösterirler.Bu özellik zayıf bir kanlanma ve az miktarda olan (yer almış) kemik iliğiyle bağlantılıdır.22 Kanlanması da özel bir yapı gösterir.18 Deney hayvanlarındaki kraniyal defektlerin rejeneratif kapasiteleri insanlarındakinden daha iyi olduğu bilinmektedir. Kalvariya, morfolojik ve embriyolojik açıdan bir membran prosesünden gelişim gösterir ve bu nedenle de yüz bölgesinde yer alan membranöz yolla gelişmiş diğer kemiklerle benzerlik gösterir. Anatomik olarak kalvariya iki kortikal tabaka içerir ve bu açıdan da mandibulaya benzerlik gösterir.10 Fizyolojik olarak da kanvariyal kortikal kemik atrofik bir mandibulaya benzerlik gösterir. Kalvariya bölgesi bu nedenlerle test amacıyla implant uygulanan en önemli bölgelerden biri olarak görülmektedir.22 Kritik boyutlu defekt de 4 tip hayvanda ele alınabilir. Ratlar bilindiği gibi deney hayvanı olarak sıklıkla tercih edilen hayvanlar grubundadır. Test amacıyla ratlarda çeşitli
Cumhuriyet Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi Cilt:6 Sayı:1-2003
61
osteopromotif materyal uygulama fikri yaklaşık 30 sene öncesine dayanmaktadır.
Freeman11 ve Turnbull31, ratlarda kritik boyutlu defekt anlamındaki defektlerde ilk olarak çalışmış ilk araştırmacılardır. Çalışmalarında Wistor albino ratların parietal kemiklerine açtıkları 2 mm çapındaki deneysel defektleri iyileşme yönünden araştırmalardır. 12 hafta sonunda belirgin bir iyileşme olmadığı gözlemlenmiştir. Benzer olarak Mulliken19 ve Glowacki12; Charles River ratlarında 2 mm lik parietal kemik defektlerini incelemişlerdir. Bunlarda kontrol defektlerinde 6. ayın sonunda bir kemik dolumu bulamazlarken, deminarelize kemik pudrası uyguladıkları deney grubunda kemik yapımına rastladıklarını rapor etmişlerdir.
1982’de Takagi ve Urist30, 6 aylık Srague Dawley ratların da bu defa 8 mm‘lik defektler açıp, sonuçları histolojik yönden değerlendirmişlerdir. Defektlerin kemik iyileşmeyle, çaplarının 5 mm ye düştüğü gözlenmiştir. Bu iyileşmede daha çok kemik marjınınde başlayarak defektin merkezine doğru uzandığı ifade edilmiştir. Defektlerin merkezi ise fibröz bez dokusuyla iyileşme göstermiştir. Halbuki kemik morfogenetik protein uygulanmış deney defektlerinde neredeyse tamamen bir iyileşme bulunmuştur.
Konuyla ilgili çok sayıda çalışma birbirini izlemiştir. Bu ilerleme süreci esnasında farklı olarak elde edilmiş sonuçlar, defekt modelinin nasıl olması konusunda spekülasyonları beraberinde taşımıştır.
Genel olarak kabul edilmiş yaklaşımlar arasında optimum bir deney şartlarında kemik yapımının kalitesi konumunda 5 parametrenin önemi vurgulanmıştır; 1. Hayvan türü23
2. Hayvan yaşı15 22 24
3. Defektlerin anatomik lokasyonu14 20 4. Defektlerin boyu17 27 28
5. Periost16 24
Tüm bu faktörler seri olarak yapılmış bir çok çalışmada hep gündemde kalmıştır.
Bazı araştırmacılara göre uygun bir hayvan modeli (kalvariyal defekt açımda), rat, tavşan ve köpekte oldukça iyi tanımlanmıştır. Yalnız bazı hayvanlarda (rat, fare) mendibuler defektlerin oluşturulmasında bir takım güçlükler mevcuttur. Bu canlılarda sadece mendibula ramusunda through-through defekt yapılabilmektedir.10
Frame10 göre; kemik rejenerasyonunun
gözleneceği bir hayvan modelinde şu özellikler bulunmalıdır;
1. Mevcut defekt kritik boyutlu defekt çapından az olmamalıdır.
2. Model değişmez özellikte olmalıdır.
3. Hayvanlar kolayca elde edilebilir ve anestezisi kolay olmalıdır.
4. İmplantın uygulandığı kısım, hem kortikal hemde kansellöz kemik içermelidir.
5. Fraktür riski minimalize edilmelidir.
6. Modelin takibi histolojik ve radyolojik olanaklara açık olmalı
Kritik boyutlu defektlerde önerilen biyomateryaller çeşitli özellikler taşımaktadır. Örneğin 8 mm lik bir defektin özelliğine göre partiküller ya da jelatin formdaki materyaller uygun görülmektedir.
Parietal bölgeye açılan defektlerin tabanında dura mater üzerinde ise periost bulunmaktadır. Her iki doku da, kemik oluşumuna öncülük edecek osteoprogenitör hücreleri içermektedir. Ancak, bu iki dokunun rolleri henüz tam olarak netlik kazanmamıştır.13
Nada Bou-Abboud Naaman2 ratlarda 8 mmlik kraniyal defektler açarak doğal mercan uygulamışlardır. Aynı zamanda doğal mesh de ilave etmişlerdir. Çalışma sonucunda uygulanan bu bariyerin kemik oluşumuna ilave bir katkıda bulunduğu gösterilmiştir.
Buna karşın Schmitz ve ark.ise, 3, 4, 5 ve 8 mm lik defektlerde çalışma yapmışlar ve 8 mm lik defektin ideal bir defekt olduğunu savunmuşlardır.27
Dupoirieux ve ark6., ratlarda 6 mm’lik parietal defektlerde membran ve pentosan polisulfat kullanarak yönlendirilmiş doku rejenerasyonu tekniği ile çalışmışlar ve sonuçta bir örnek dışında tam bir iyileşme olmadığını bildirmişlerdir. Defektler küçülmüş ancak tam olarak kemikleşerek iyileşmemiştir. Fibröz doku oluşumu gözlenmiştir. Bu araştırmacıların ayrıca değişik materyallerle birlikte (membran, öğütülmüş yumurta kabuğu) defektlerin iyileşmelerini inceledikleri çok sayıda değerli çalışmaları mevcuttur.4, 5, 7 ,8
Çalışma sonuçları arasındaki bu tutarsızlıklar farklı şekillerde açıklanmaktadır. Periostun sütürasyonu, ameliyat esnasındaki travma, gözlem süresi, yara bölgesindeki enfeksiyonlar gibi nedenler sonuçları etkileyebileceği görüşü mevcuttur. Intraoral bölgedeki örn.:alvedor kemikteki yapılacak bir rejenerasyon
Cumhuriyet Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi Cilt:6 Sayı:1-2003
62
denemesinde bir takım dezavantajlar mevcuttur. Özellikle oral flora ile olabilecek kontaminasyon kritik bir rol oynamaktadır. Ayrıca kritik boyutlu bir defektin belirlenmesine etki eden iki faktör yaş ve hayvan türü önemli görülmektedir.
Ratların dışında; köpekte, tavşanda ve
maymunlarda benzer çalışmalar yapılmıştır. Ancak ratlarda defektin yapımı esnasında, duranın ve maksiler sinüsün perfore edilmemesine dikkat edilmelidir. Operasyon sonrası gelişebilecek bir enfeksiyon, hem iyileşmeyi etkiler, hem de hayvanın ölümüne neden olabilir. Kritik boyutlu defektin boyutunu, Takagi ve Urist32, ratta 8 mm, fare ve tavşanda 15 mm, köpekte, Prolo22 20 mm. ve maymunda 20 mm olarak rapor etmişlerdir.
Greenwald ve ark.13 kalvariyal defektlerin iyileşmesinde duranın önemini araştırmışlardır. Bu amaçla kalvariyal defektler oluşturmuşlar ve histolojik yönden iyileşmeyi incelemişlerdir. Deneylerin sonucunda, duranın hücresel (cellular) elementleri (orteoblast) içerdiği ve dolayısıyla da kemikleşmede etkin bir rol oynadığını belirtmişlerdir.
Rejenerasyon, günümüzde hem Periodontoloji hem de diğer alanlarda çok araştırılan bir konudur. Bu bakımdan biyomateryallerin kemikleşmeye olan etkilerini hem deneysel hem de klinik olarak daha iyi inceleyip bu konudaki bilgilerimize yenilerini katmak zorundayız.
KAYNAKLAR
1. Bays RA: Current consepts in bone grafting.in vances in oral and maxillofacial surgery. vol. 4 St.Lois C.V.Mosby. p.109, 1983,
2. Bou-Abboud Naaman N, Ouhayoun JP: Naaman NBA, Ouhayoun JP: Bone formation with discs or particles of natural coral skeleton plus polyglactin 910 mesh: Histologic evaluation in rat calvaria. Int J Oral Maxillofac Implants, 13; 115-20,1998. 3. Cutting CB.McCarthy JG., Berenstein A:Blood supply ofthe upper craniofacial skeleton:The search for composite calvarial blood flaps. Plast. Reconstr. Surg.74:603.1984
4. Dupoirieux L, Pourquier D Souyris D: Powdered eggshell: a pilot study on a new bone substitute for use in maxillofacial surgery. J Craniomaxillofac Surg. Jun;23(3):187-94. 1995. 5. Dupoirieux L: Ostrich eggshell as a bone substitute: a preliminary report of its biological behaviour in animals-a possibility in facial reconstructive surgery. Br J Oral Maxillofac Surg. Dec;37(6):467-71. 1999.
6. Dupoirieux L, Pourquier D Picot MC Neves M: The effect of pentosan polysulphate on bone healing of rat cranial defects. J Craniomaxillofac Surg. Oct;27(5):314-20. 1999. 7. Dupoirieux L, Pourquier D Picot MC Neves M: Comparative study of three different membranes for guided bone regeneration of rat cranial defects. Int J Oral Maxillofac Surg Feb;30(1):58-62. 2001.
8. Dupoirieux L, Pourquier D Neves M Teot I: Resorption kinetics of eggshell: an in vivo study. J Craniofac Surg Jan; 12(1):53-8. 2001
9. Enneking WF Burchardt,H., Puhl JJ , Piotrowski G.: Physical and biological aspects of repair in dog cortikal bone transplants J.Bone Joint Surgery . 57A :237 ,1975
10. Frame JW.: A convenient animal model for testing bone substitute materials . J.Oral Surg. 38:176 ,1980.
11. Freeman E.., Turnbull R.S.: The role of osseous coagulum as a graft material. J.Periodont. Res.8: 229,1973.
12. Glowacki.J.Altobelli D Mulliken JB: Fate of mineralized and demineralized osseous implants in cranial defects .Calsif .Tissue Int.33:71.1981
13. Greenwald JA Mehrara BJ Spector JA Fagenholz PJ Saadeh PB Steinbrech DS Gittes GK, Longaker MT: Immature versus mature dura mater: II. Differential expression of genes important to calvarial reossification. Plast Reconstr Surg, Sep 106(3); 630-638,2000.
14. Haris W.H. Haywood E.A. Lavorgna J., Hamblen D.L.S : Spatial and temporal variation in cortical bone formation in dogs.a long –term study. J Bone Joint Surgery. 50A :1118. 1086, 1968.
15. Heiple KG Chase SW., Herndon CH.: A comparative study of the healing proces following different types of bone transplantation J. Bone Joınt Surg.45A : 1953, 1963.
16. Heiple KG, Herndon CH.: The pathologic physiology of nonunıon. Clın. Ort. 43.11, 1965
17. Hjorting–Hansen E, Anderson JO. Incomplete bone healing of experimental cavities in dog mandibles. Br. J. Oral Surg.9.33:1971
18. Hollingshead WH.: Anatomy for surgeons. vol.1.New York Harper & Row pp2-24,1968
19. Mulliken JB., Glowacki J.: Induced osteogenesis for repair and and constructıon in the craniofacial region. Plast. Reconstr. Surg. 65:553. 1980.
20. Najjar. T.A. ,Kahn D.: Comparative study of healing and remodeling in varios bones.J. Oral Surg.35.375.1977
21. Paff G.H.: Anatomy of the head and neck. Philadelphia WB. Saunders . p.77,1973.
Cumhuriyet Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi Cilt:6 Sayı:1-2003
63
22. Prolo DJ., Gutierrez RV., DeVine JS., Oklund SA:.Clinıcialutility of allogenal skull discs. in human craniotomy. Neurosurgery 14.183..1984
23. Prolo DJ. Pedrotti PW .Burres KP, Oklund S: Superior osteogenesis in transplanted allogeneic canine skull following chemical sterilization. Clin. Orthop. 108:230. 1982
24. Robinson RA.: Healing of bone discontinitues in puppies and dogs. J.Bone Joint Surg.53A :1017,1971
25. Rowe NL.: Nonunıon of the mandible and maxilla J.Oral Surg.27:520.1969
26. Sakellaerıdes HT.Freeman PA , Grant BD: Delayed unıon and non-unıon of tibial shaft fractures. J.Bone Joınt Surg.46A: 557,1964.
27. Schmitz JP., Schwartz Z., Hollinger JO., Boyan BD. Characterization of rat calvarial nonunion defects. Acta Anat (Basel).;138(3):185-92,1990.
28. Simmons DJ.: Fracture healing. in Urist MR (ed.): Fundamental and clinical bone physiology Philadelphia JB.Lippincott. 1080, p.291, 1980.
29. Sirola K.: Regeneration of defects in the calvaria. an experimental study. Annals of Medicine and Experimental Biology of Finland. 38 (suppl.2 ) 1.1960
30. Takagi K., Urist MR.: The reactıon of the dura the bone morphogenetıc protein (BMP) in repair of skull defects. Ann.Surg.196.:100,1982.
31. Turnbull RS., Freeman E.: Use of wounds in the parietal bone of the rat for evaluating bone marrow for grafting into periodontal defects J.Peridont. Res.9:39.1974.
32. Urist. M.R. New advances in bone resarch .West J.Med.141:71.1984. Yazışma Adresi: Yrd.Doç.Dr.Hakan Develioğlu CÜ Dişhekimliği Fakültesi Periodontolji AD. Tel: +90 346 2191010-2787 E-posta: develioglu@cumhuriyet.edu.tr
