Kemik defektlerinin onarımında otojen kemik grefti, demineralize kemik matriksi (DKM), ß trikalsiyum fosfat (ß TKF) ve DKM + ß TKF kombinasyonu kullanımının kıyaslanması

(1)

Kemik Defektlerinin Onarımında Otojen Kemik Grefti, Demineralize Kemik Matriksi (DKM), β Trikalsiyum Fosfat (β TKF) ve DKM + β TKF Kombinasyonu Kullanımının Kıyaslanması

Comparison of the Usage of Autogenous Bone Graft, Demineralized Bone Matrix (DBM), Beta-tricalcium Phosphate ( β -TCP), and a

Combination of DBM and β TCP for the Reconstruction of Bone Defects

Melike Oruç¹, Yüksel Kankaya¹, Koray Gürsoy¹, Kaya Yıldız², Uğur Koçer¹, Duygu Kankaya³, Gökhan Koca⁴, Selma Uysal⁵, Aytül Kılınç⁶

1Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Plastik, Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Kliniği, Ankara, Türkiye

2Şişli Memorial Hastanesi, Plastik Cerrahi Bölümü, İstanbul, Türkiye

3Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi, Patoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye

4Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Nükleer Tıp Kliniği, Ankara, Türkiye

5Ankara Keçiören Eğitim Araştırma Hastanesi, Radyoloji Kliniği, Ankara, Türkiye

6Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Biyokimya Kliniği, Ankara, Türkiye

197 Öz

Amaç: Kemik defektleri iskelet sistemi rekonstrüktif cerrahisinin önemli problemlerinden biridir. Her ne kadar birçok kemik yerine geçen materyal klinik kullanıma girmişse de ideal materyal konu- sunda bir fikir birliği yoktur. Bu çalışmada, değişik kemik eşdeğerle- rinin osteojenik kapasitelerinin otojen kemik greftleri ile karşılaştı- rılarak araştırılması amaçlandı.

Gereç ve Yöntemler: Deneysel çalışma için beş gruba bölünmüş 30 Yeni Zelanda tavşanı kullanıldı. Her iki paryetal kemik üzerinde 1 cm çaplı dairesel tam kat kemik defektleri oluşturuldu. Defektlerin kapamasında, birinci grupta herhangi bir materyal kullanılmazken ikinci grupta otojen kemik grefti, üçüncü grupta insan kaynaklı demineralize kemik matriksi (DKM), dördüncü grupta beta trikalsiyum fosfat (β TKF), beşinci grupta DKM ve β TKF karışımı kulla- nıldı. Materyallerin osteojenik kapasiteleri histopatoloji, sintigrafi, tomografi ve biyokimyasal tetkikler kullanılarak değerlendirildi.

Bulgular: Oluşturulan 1 cm çaplı defektlerin spontan olarak iyileş- mediği gözlendi. Her ne kadar otojen kemik greftleri daha sağlam bir kemik yapısı sağlamaktaysa da DKM ve β TKF’nin de hem tek tek hem de kombine kullanımda otojen kemik greftlerine benzer bir yeni kemik oluşturma kapasitesinin olduğu tespit edildi. Birinci grup ve diğer gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlıy- ken diğer gruplar arasındaki farklar istatistiksel olarak anlamlı bu- lunmadı.

Sonuç: DKM ve β TKF özellikle erken dönemde yapısal destek ge- rektirmeyen bölgelerdeki kemik defektlerinin onarımında otojen kemik greftine uygun alternatifler olarak görülmektedir.

Anahtar Sözcükler: Kemik defekti, kemik matriksi, kemik eşdeğerleri

Abstract

Objective: Bone defects are still an important problem the skele- tal system reconstructive surgery. Although there are many bone substitutes to replace bone, there is no consensus on the ideal material. In this study, it was aimed to investigate the osteogenic capacities of different bone substitutes in comparison with those of autogenous bone grafts.

Material and Methods: Thirty New Zealand rabbits, which were divided into five groups, were used. Circular full thickness bone defects with a diameter of 1 cm diameter were created on both pa- rietal bones. For the closure of defects, no material used in group 1, an autogenous bone graft was used in group 2, human-derived demineralized bone matrix (DBM) was used in group 3, beta-tricalcium phosphate (β-TCP) was used in group 4, and a combination of DBM and β-TCP was used in group 5. The osteogenic capacities of the materials were evaluated by histopathology, scintigraphy, tomography, and biochemistry.

Results: Defects with a dimeter of 1 cm could not spontaneously heal. Although autogenous bone grafts could provide a stronger bone structure, DBM and β-TCP were found to have new bone formation capacity, similar to that of the autogenous bone graft, both alone and in combination. The differences in between the first group and the others were statistically significant, but the differences in among the other groups were not statistically significant.

Conclusion: DBM and β-TCP are appropriate alternatives to au- togenous bone grafts, particularly for defects that do not necessi- tate structural support during the early period.

Keywords: Bone defect, bone matrix, bone substitutes DOI: 10.5152/TurkJPlastSurg.2016.2078

Bu çalışma 5-8 Eylül 2013 tarihleri arasında Budva, Karadağ’da 8. BAPRAS Kongresi’nde sözlü sunum olarak sunulmuştur.

This study was presented as an oral presentation in 8^th BAPRAS congress at Budva, Montenegro on 5-8 September 2013.

Sorumlu Yazar / Correspondence Author: Dr. Melike Oruç E-posta / E-mail: droruc@yahoo.com Geliş Tarihi / Received: 11.02.2016 Kabul Tarihi / Accepted: 21.03.2016 Çevrimiçi Yayın Tarihi /

Available Online Date: 22.09.2016 Content of this journal is licensed under a Creative Commons

Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

(2)

GİRİŞ

Kemik defektleri, konjenital anomaliler, travma, tümör rezek- siyonu, enfeksiyon ve kırıklar gibi birçok nedene bağlı olarak gelişebilmektedir.¹ Rekonstrüksiyon için klinik kullanıma gir- miş birçok değişik implant materyali mevcutsa da hepsinin kendine has avantaj ve dezavantajları mevcuttur ve ideal kemik materyali için araştırmalar halen devam etmektedir.

Kemik defektlerinin rekonstrüksiyonunda otojen kemik greftleri altın standart olarak kabul edilmektedir. Ancak artmış cerrahi süresi ve travması, donör saha morbiditesi ve sınırlı mik- tarda kullanılabilmeleri gibi dezavantajları mevcuttur.² Kollajen, trikalsiyum fosfat seramikleri, doğal hidroksiapatit- ler, demineralize kemik matriksi ve biyolojik olmayan polimer- ler gibi allojenik ve ksenojenik implantlar ve alloplastik kemik eşdeğerlerinin kullanımı da klinik olarak onaylanmıştır.³ Her ne kadar allogreftlerin azalmış kanama, azalmış cerrahi süresi ve travması, donör saha morbiditesinin ortadan kalkması gibi avantajları mevcutsa da bu materyallerin aynı zamanda enfeksiyon, greft rezorpsiyonu, alıcıda immünolojik cevap, art- mış maliyet ve kan yoluyla geçen hastalıkların bulaşma riski gibi dezavantajları da mevcuttur.^4,5

Allojenik demineralize kemik matriksi (DKM) de otojen kemik greftlerine uygun bir alternatif olarak kullanılabilmektedir.

Deneysel modellerde, DKM, kalvaryal, mandibüler ve segmental uzun kemik defektlerinde başarıyla kullanılmıştır.⁶ Re- konstrüktif amaçla insanda da kranyal ve maksillofasyal cerra- hide kullanılmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir.

Bunların yanında sentetik kemik yerine geçen materyaller de oldukça geniş kabul görmüş bir klinik kullanım alanına sahip- tir. Bu sentetik materyaller arasında, beta trikalsiyum fosfat (β TKF), kalsiyum fosfat seramikleri grubu içinde sınıflandırı- labilen bir materyaldir ve tek başına veya büyüme faktörleri, kemik morfojenik proteinleri veya sığır kollajeni ile kombine kullanımına dair yayınlar mevcuttur.^7-9

Bu bilgilerin ışığında, bu çalışmada, DKM ve β TKF’nin osteojenik kapasiteleri, avantaj ve dezavantajlarının hem tekli hem de kombine kullanımda otojen kemik defektleri ile kıyaslan- ması amaçlandı.

GEREÇ VE YÖNTEMLER Cerrahi Teknik

Çalışma Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi Etik Kurulu’ndan gereken onaylar alındıktan sonra Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi deney hayvanları labaratuvarında gerçekleştirildi.

Çalışmada ağırlıkları 3000-3500 gram arasında değişen 30 erişkin Yeni Zelanda tavşanı kullanıldı. Tüm cerrahi operasyon- lar ketamin (60 mg/kg IM) ve xylazine (5 mg/kg IM) anestezisi altında gerçekleştirildi. Orta hatta oksipital bölgeden frontal bölgeye uzanan tam kat insizyonlar uygulandı. Subperiostal diseksiyonla paryetal bölge eksplore edildi. Paryetal kemikler üzerinde, birbirine simetrik şekilde 1 cm çaplı dairesel tam kat kemik defektleri oluşturuldu. Bu amaçla, kullanmakta

olduğumuz el drili ile uyumlu 1 cm çaplı ve 3 mm yüksekli- ğinde bir metal cihaz kullanıldı. El drili yardımıyla, duramater zedelenmeden dairesel defektler oluşturuldu. Defektlerin oluşturulması sırasında elde edilen kemik parçaları çalışmada otojen kemik grefti olarak kullanıldı. Tavşanlar her grupta altı tavşan olacak şekilde beş gruba ayrıldı. Defektlerin kapama- sında, birinci grupta herhangi bir materyal kullanılmazken ikinci grupta otojen kemik grefti, üçüncü grupta insan kay- naklı demineralize kemik matriksi (DKM) (Grafton) (Berkeley Advanced Biomaterials, Berkeley, USA), dördüncü grupta beta trikalsiyum fosfat (β TKF) (Vitoss) (Orthovita, Inc., USA), beşin- ci grupta ise DKM ve β TKF kombinasyonu kullanıldı (Şekil 1). Birinci grup kontrol grubu olarak belirlendi. Materyallerin yerleştirilmesini takiben periost ve cilt sütürasyonu ile işlem sonlandırıldı. Postoperatif dönemde antibiyotik ve analjezik kullanılmadı.

Çalışmanın tüm aşamalarında, dijital fotoğraflama ile görün- tüler kaydedildi. Yeni kemik oluşumunun değerlendirilmesi amacıyla biyokimyasal testler, tomografi, sintigrafi, histopatoloji ve makroskopi kullanılması planlandı. Bu amaçla tavşan- lardan, cerrahi öncesinde ve postoperatif ikinci ve altıncı haftalarda biyokimya örnekleri alındı. Postoperatif birinci günde ve postoperatif iki, altı ve on ikinci haftalarda kemik sintigrafileri ve üç boyutlu tomografiler çekildi. Postoperatif iki, altı ve on ikinci haftalarda her gruptan iki tavşan histopatolojik de- ğerlendirmeler için sakrifiye edildi ve patoloji örnekleri alındı.

Tüm tavşanlar yüksek doz anestezik infüzyonu ile sakrifiye edildi ve makroskobik olarak da incelendi.

Biyokimyasal Değerlendirme

Preoperatif ve postoperatif iki ve altıncı haftalarda serum biyokimya örnekleri alındı. Biyokimya örneklerinde kemik spesifik alkalen fosfataz ve osteokalsin seviyeleri ölçüldü. Serum osteokalsin seviyeleri, Biosource EASIA (Enzyme Amplified Sensitivity Immune Assay, Belgium) kiti ile Alisei Eliza makinesinde çalışıldı (SEAC/Radim SpA, İtalya). Serum kemik spesifik alkalen fosfataz seviyeleri Olympus AU640 makinesinde üre inhibisyon metodu ile ölçüldü. Elde edilen sonuçlar istatistiksel olarak analiz edildi.

Tomografik Değerlendirme

Postoperatif birinci gün ve iki, altı ve on ikinci haftalarda ge- nel anestezi altında spiral bilgisayarlı tomografi görüntüleri (Hitachi, Pronto, Japan) elde edildi. Değerlendirme, 2 mm masa hareketi, 1 mm kesit kalınlığı, 0,5 mm rekonstrüksiyon indeksi, 75 mA, 120 kV, 9 filtre ve 512 x 512 matriks paramet- releri kullanılarak koronal planda orbita inferiorundan kranyal kemiklerin bitiş seviyesine dek yapıldı. Koronal görüntülerden üç boyutlu görüntüler elde edildi. Her tavşan için ön-arka, sol ve sağ olmak üzere JPEG formatında üç boyutlu görüntüler kaydedildi. Görüntüler ayrı ayrı değerlendirildi ve birbiriyle kıyaslandı.

Sintigrafik Değerlendirme

Postoperatif birinci gün ve iki, altı ve on ikinci haftalarda, tavşanların üç fazlı kemik sintigrafileri pinhole kolimatör ile çekildi. Birinci fazda, erken perfüzyon ile kan havuzu, ikinci fazda (kan havuzu fazı) hiperemi ve üçüncü fazda da (geç Turk J Plast Surg 2016; 24(4): 197-206 Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı

198

(3)

periyod) radyoaktif materyal alımı ve osteoblastik aktivite değerlendirildi. Geç statik görüntüler erken vaskülarizas- yon ve kan havuzu fazlarından dört saat sonra elde edildi.

Geç statik görüntüler, 128 x 128 matrikste de incelendi. Tüm incelemelerde, osteoblastik aktivite ve vaskülarizasyon ile orantılı bir radyoaktif materyal alımı gösteren 20 mCİ tek- nesyum-99m-metilen difosfonat alt ekstremite venlerinden verilerek kullanıldı. Geç statik görüntülerdeki defektler üze- rinde 1 x 1 cm’lik ilgi alanları (Region of Interest-ROI) çizile- rek kantitatif analiz gerçekleştirildi. Tespit edilen ilgi alanları üzerindeki radyoaktif materyal sayımlarının yüzde değerleri bulundu ve bu yüzdelerin birbirlerine olan oranları dikkate alındı. Kantitatif analizde, sol defektin sağ defekte yüzde oranı ve sağ ve sol defekt alanlarının oksipital bölgeye olan yüzde oranı hesaplandı. Sonuçlar istatistiksel olarak analiz edildi.

Histopatolojik Değerlendirme

Tüm patoloji örnekleri hematoksilen eozin ile boyandı ve ışık mikroskobu altında incelendi. Revaskülarizasyon, enflamasyon, fibröz büyüme, kemik oluşumu, osteoklastik aktivasyon, kondroblastik aktivite varlığı, kemik iliği oluşumu ve periost aktivasyonu değerlendirildi.

İstatistiksel Analiz

Sonuçların analizi SPSS (Statistical Package for Social Science Inc; Chicago, IL, ABD) 11,5 paket programı ile gerçekleştirildi.

Sabit ve düzenlenebilir değişkenler için belirleyici istatistikler orta (minimum-maksimum) olarak tanımlandı. Gruplar ara- sındaki istatistiksel olarak anlamlı değişiklikler Kruskal Wallis testi ile analiz edildi. Kruskal Wallis testi istatistik sonuçlarının anlamlı bulunması durumunda Kruskal Wallis çoklu kıyaslama testi kullanılarak anlamlı farkı yaratan gruplar belirlendi. So- nuçlar, p<0,05 için istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi.

BULGULAR

Tüm gruplarda tavşanlar çalışmanın sonuna kadar yaşadı. Pos- toperatif dönem sorunsuzdu ve yara iyileşmesi problemleri, enfeksiyon veya greft reddi gibi durumlar yaşanmadı.

Makroskobik Sonuçlar

Makroskobik olarak birinci grupta, defekt alanlarının büyük oranda fibröz doku ile iyileştiği tespit edildi ve postoperatif on ikinci haftada bu yeni oluşan doku oldukça ince ve kırıl- gandı ve kranyum bütünlüğünü sağlayacak durumda değil- di. İkinci grupta, otojen kemik greftleri yapısal bütünlüğünü

199

Şekil 1. a-d. (a) Paryetal kemik üzerinde otojen kemik grefti ile onarılmış olan tam kat kemik defekti. (b) Paryetal kemik üzerinde demineralize kemik matriksi ile onarılmış olan tam kat kemik defekti. (c) Paryetal kemik üzerinde beta trikalsiyum fosfat ile ona- rılmış olan tam kat kemik defekti. (d) Paryetal kemik üzerinde demineralize kemik matriksi ve beta trikalsiyum fosfat karışımı ile onarılmış olan tam kat kemik defekti

a

c

b

d

(4)

korumaktaydı. Postoperatif ikinci haftada greft ve çevre doku arasında fibröz bağlantılar mevcutken, altıncı haftada çevre dokulara kemik birleşme mevcuttu. On ikinci haftada ise ke- mikleşme tamamen oluşmuştu. Üç, dört ve beşinci gruplarda, altıncı haftada uygulanan materyaller çevre dokularla birleş- meye başlamıştı ve daha sert kıvamlı hale gelmişti. On ikinci haftada ise materyallerin kalınlıklarını koruduğu tespit edildi ve her ne kadar normal kemik dokusundan daha kırılgan olsa da kranyum bütünlüğünün sağlandığı gözlendi.

Biyokimyasal Sonuçlar

Osteoblastik aktivite belirleyicileri olarak tavşan serumunda kemik spesifik alkalen fosfataz ve osteokalsin seviyeleri öl- çüldü. Sonuç olarak, tüm gruplarda postoperatif iki ve altıncı haftalarda bir artış tespit edildi. Bu artış otojen kemik grefti ve DKM gruplarında daha fazlaydı. Ancak gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı değildi (p>0,05) (Tablo I).

Tomografik Sonuçlar

Birinci grupta, postoperatif iki, altı ve on ikinci haftalarda, defekt sınırından merkeze doğru zamanla artan düzensiz bir ke- mikleşme mevcuttu, fakat merkezde kemikleşmemiş alanlar tespit edilebilmekteydi ve yeni oluşan kemik, kranyum bütün- lüğünü sağlayacak vasıfta değildi (Şekil 2).

İkinci grupta, postoperatif birinci günde, defekt alanında otojen kemik greftinin dansitesi görülmekteydi. İkinci haftada, defekt sınırları seçilebilmekteydi ancak sınırdaki boşluk dolmaya başlamıştı. Altıncı haftada, defekt sınırlarındaki boşluk- lar nerdeyse tamamen dolmuştu. On ikinci haftada ise her ne kadar defekt sınırları seçilebilmekteyse de tam kemikleşme mevcuttu (Şekil 3a).

Üçüncü grupta, postoperatif birinci günde, defekt seviyesinde kemik dansitesi mevcut değildi. İkinci haftada, defekt çapı- nın ilk ölçümlerden daha küçük olduğu tespit edildi ve çevre kemikten defekt merkezine doğru ilerleyen düzensiz kemik- leşme görülmekteydi. Altıncı haftada, defekti dolduran kemik dansitesi artmıştı ancak kemik kalınlığı normal kemik kalınlığı- na eşit değildi. On ikinci haftada, her ne kadar defekt sınırları görülebilmekteyse de defektlerde DKM ile tama yakın kapan- ma mevcuttu. Oluşan kemik düzensiz ve ince olmakla beraber kranyum bütünlüğünü sağlayacak uygunluktaydı (Şekil 3b).

Dördüncü grupta, postoperatif birinci günde, defekt seviyesinde kemiğe benzer bir doku dansitesi mevcuttu. İkinci haftada, defekt ve normal kemik arasındaki boşluk dolmaya başlamıştı. Altıncı haftada, normal kemik sınırı nerdeyse kay- bolmuştu ve defekt seviyesinde tama yakın kemikleşme mevcuttu. On ikinci haftada ise, tama yakın kemikleşme gözlendi, oluşan kemik oldukça düzenli ve normal kemik dansitesin- deydi. Oluşan kemik normal kranyal kemikten daha inceydi fakat kranyum bütünlüğünü sağlayacak vasıftaydı (Şekil 3c).

Beşinci grupta, dördüncü grup ile benzer sonuçlar elde edildi. On ikinci haftada, defektler tama yakın şekilde kapanmıştı, oluşan kemik ince ve düzensizdi ancak kranyum bütünlüğünü sağlamaya uygundu (Şekil 3d).

Sintigrafik Sonuçlar

Vaskülarizasyon (Birinci faz) ve hipereminin (İkinci faz) postoperatif birinci gün değerlendirmesinde, her iki parametre de birinci grupta belirgin derecede düşükken diğer gruplar ara- sında anlamlı bir fark yoktu. Geç statik görüntülerde (Üçüncü faz) tüm gruplarda oldukça düşük radyoaktif materyal tutu- lumu tespit edildi. Geç statik görüntüler üzerinde ilgi alanları çizilerek yapılan incelemelerde, gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmadı (p>0,05) (Tablo II).

Postoperatif iki, altı ve on ikinci haftalarda, vaskülarizasyon ve hipereminin görsel değerlendirmesinde, birinci grup dışında tüm gruplarda benzer sonuçlar alındığı görüldü. Otojen ke-

Turk J Plast Surg 2016; 24(4): 197-206 Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı

200

Şekil 2. Kontrol grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü

Tablo I. Postoperatif birinci gün sintigrafi sonuçları

Süre Materyal Sayı Ortalama % Standart sapma Ortanca Minimum % Maksimum %

Postoperatif 1. gün Kontrol grubu 12 0,5364 0,12311 0,5504 0,5025 0,5901

Otojen kemik grefti 12 0,5712 0,11325 0,5803 0,5030 0,6661

DKM 12 0,5694 0,04429 0,5781 0,5262 0,6634

β TKF 12 0,5526 0,06568 0,5625 0,5025 0,6304

β TKF + DKM 12 0,5436 0,09808 0,5694 0,5125 0,6209

DKM: demineralize kemik matriksi; β TKF: beta trikalsiyum fosfat

(5)

mik grefti grubunda, vaskülarizasyon ve hiperemi nispeten daha iyiydi. Geç statik görüntülerin radyoaktif materyal tutu- lumu açısından değerlendirmesinde, ikinci haftada β TKF’nin otojen kemik greftlerine benzer sonuç verdiği gözlendi. Al- tıncı haftada DKM ve β TKF gruplarının sonuçlarının birbirine benzer olduğu ancak on ikinci haftada DKM + β TKF grubu-

nun sonuçlarının diğer gruplardan daha zayıf olduğu tespit edildi. Geç statik görüntülerin ilgi alanları çizilerek yapılan sayısal incelemesinde, postoperatif iki, altı ve on ikinci haftalarda, birinci grup ve diğer gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark mevcuttu (p<0,05). Her ne kadar otojen kemik grefti grubunun sonuçları sayısal olarak diğer gruplardan

201

Şekil 3. a-d. (a) Otojen kemik grefti grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü. (b) Demineralize kemik matriksi grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü. (c) Beta trikalsiyum fosfat grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü. (d) Demineralize kemik matriksi ve beta trikalsiyum fosfat karı- şımı grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü

a

c

b

d

Tablo II. Postoperatif ikinci hafta sintigrafi sonuçları

2. hafta Kontrol grubu 12 0,7056 0,14002 0,7034 0,6846 0,7226

DKM 12 0,8329 0,11077 0,8236 0,7533 0,8785

β TKF 12 0,8221 0,07250 0,8141 0,7845 0,8516

β TKF + DKM 12 0,8167 0,06940 0,8257 0,7954 0,8470

(6)

yüksek bulunsa da, diğer gruplar arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı değildi (p>0,05) (Şekil 4, 5) (Tablo III-V).

Histopatolojik Sonuçlar

Histopatolojik olarak, birinci grupta, postoperatif on ikinci haftada defekt alanlarının ortası fibrosis ile dolmuştu ve tüm örneklerde, defektlerin yaklaşık yarısı fibröz bağ dokusu ile iyi- leşmişti. Bu bölgelerde yeni kemik oluşumu beklenmedi.

İkinci grupta, postoperatif ikinci hafta örneklerinde yeni bağ dokusu ve vasküler yapıların çevre kemikten grefte doğru iler- lediği gözlendi. Otojen kemiğin revaskülarizasyonu ileri dü- zeydeydi ve osteoklastik aktivite belirgin derecede mevcuttu.

Altıncı haftada ise otojen kemik greftinin kortikal yüzünde belirgin yeni kemik oluşumu tespit edildi. Fibrotik doku proli- ferasyonu ve enflamasyon azalmaktayken osteoklastik aktivite orta derecedeydi. Postoperatif on ikinci hafta örneklerinde ise, defekt sahasının nerdeyse tamamı yeni kemik dokusu ile dolmuştu ve kemik iliği oluşumu tespit edilebilmekteydi.

Üçüncü grupta, ikinci hafta örneklerinde yeni damar oluşu- munun DKM materyaline doğru ilerlemekte olduğu görüldü ancak revaskülarizasyon otojen kemik grubuna göre daha zayıftı. Tüm kesitlerde DKM kalıntıları ve yoğun enflamasyon mevcuttu. Postoperatif altıncı haftada, DKM kalıntıları ve enflamasyon belirgin derecede azalmıştı ve genç bağ dokusu ile yer değiştirmişti. Demineralize kemik matriksi üzerinde kondroblastik aktivite mevcuttu ve aynı zamanda materyal üzerin- de yeni kemikleşme ve kemik iliği oluşumu tespit edilmek-

teydi. On ikinci hafta örneklerinde ise DKM yeni bağ dokusu ve yeni kemik dokusu ile yer değiştirmişti. Tüm kesitlerde, vaskülarizasyon oldukça iyi düzeydeydi, osteoklastik aktivite azalmıştı ve kemik iliği oluşumu mevcuttu.

Dördüncü grupta, postoperatif ikinci haftada β TKF partikül- leri çevresinde yoğun enflamasyon mevcuttu ve vaskülari- zasyon ve osteoklastik aktivite oldukça iyi düzeydeydi. Al- tıncı haftada yeni kemik oluşumu defekt sınırlarında devam etmekteyken on ikinci haftada yeni kemik oluşumu β TKF partikülleri üzerinde devam etmekteydi. Defekt kapama özel- likleri değerlendirildiğinde oluşan yeni kemiğin üçüncü gruba benzer seviyede olduğu gözlendi.

Beşinci grupta, ikinci haftada yeni kemik oluşumunun kemik kenarlarında başlamış olduğu gözlendi. Normal kemik doku ve β TKF + DKM karışımı arasındaki sınırın mezenkimal bağ dokusu ile dolduğu görüldü. Postoperatif altıncı haftada, boş- luklarda taze bağ dokusu mevcuttu. Demineralize kemik matriksi partikülleri çevresinde kemik oluşumu vardı ve kemik iliği oluşumu da tespit edilmekteydi. On ikinci hafta örneklerinde yeni kemik oluşumu belli adalar şeklinde mevcuttu. Demine- ralize kemik matriksi partikülleri görülmemekteydi ancak β TKF partikülleri defekt alanında mevcuttu. Yeni oluşan kemik, lamellasyon gösteren olgun kemik dokusuydu.

TARTIŞMA

Otojen kemik greftleri kemik rekonstrüksiyonu gerektiren va- kalar için altın standart olarak kabul edilmektedir.^10,11 Ancak otojen greftler, ikinci bir cerrahi alan gerektirmektedir ve ağrı, parestezi, donor sahada fonksiyon kayıpları gibi komplikas- yonlara ve artmış hospitalizasyon ve uzamış iyileşme döne- mine neden olabilmektedirler.² Otojen kemik greftlerinin kul- lanımına sekonder gözlenebilen sorunlar bu greftlerin yerine geçebilecek bioimplantların geliştirilmesi fikrini doğurmuştur.

Literatür bilgisi gözden geçirildiğinde, allojenik kemik otojen kemik greftlerinin en iyi alternatifi olarak görülmektedir ancak bu materyaller de enfeksiyöz hastalıkların geçişi, rejeksiyon ve rezorpsiyon gibi muhtemel problemleri de beraberinde getir- mektedir. Aynı zamanda allogreftlerin pahalı olma, hazırlanış- ları sırasında biyolojik ve mekanik özelliklerinin azalması ve finansal ve dini nedenlerle daha sınırlı kullanım alanı bulması gibi dezavantajları mevcuttur.^4,5

Otojen kemik greftlerinin bir diğer alternatifi de allojenik demineralize kemik matriksidir. Demineralize kemik matriksinin otojen kemik greftlerine benzer şekilde biyomekanik ve ya- pısal köprüleşme ile kemikleşme sağladığı gösterilmiştir.^12,13 İlk kez 1960’lı yıllarda demineralize kemiğin iskelet sistemi dı- şındaki bölgelere implante edilebileceği tanımlanmıştır ve bu bölgelerde yeni kemik oluşumu tespit edilmiştir.¹⁴ Günümüz- de, DKM’nin osteoindüktif etkisini kemik morfojenik proteinleri vasıtasıyla gösterdiği kabul edilmektedir.⁵ Diğer yandan, DKM’nin osteokondüktif etkisi neredeyse negatiftir. Demine- ralize kemik matriksinin osteoindüktif kapasitesi birçok deneysel çalışmada tanımlanmıştır.¹⁵ Bu çalışmalarda, DKM, kas veya subkutanöz alana implante edilmiştir ve sonuç olarak bu bölgelerde ektopik kemik oluşumu tespit edilmiştir. Lindholm Turk J Plast Surg 2016; 24(4): 197-206 Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı

202

Şekil 4. Kemik sintigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, kont- rol grubu, geç statik görüntü

(7)

203

Şekil 5. a-d. (a). Kemik sintigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, otojen kemik grefti grubu, geç statik görüntü. (b) Kemik sin- tigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, demineralize kemik matriks grubu, geç statik görüntü. (c) Kemik sintigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, beta trikalsiyum fosfat grubu, geç statik görüntü. (d) Kemik sintigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, demineralize kemik matriksi ve beta trikalsiyum fosfat karışımı grubu, geç statik görüntü

a

c

b

d

(8)

ve arkadaşları partiküllü DKM’nin tavşan kranyumunda kritik boyutta kemik defektlerinde iyileşmeyi sağladığını göstermiş- lerdir.¹⁶

Sentetik kemik replasman materyalleri aynı zamanda cer- rahlar açısından da uygun alternatifler olarak görülmektedir.

İdeal sentetik greft materyali belli bir zaman dilimi boyunca osteokondüktif bir yapı birimi olarak çalışmalıdır ve bu süre zarfında erimeli ve yeni kemik oluşumunu desteklemelidir.

Fakat bu grup materyallerin en önemli problemlerinden biri hidroksiapatit implantlarda da gözlenen uzamış erime sü- residir.^17,18 Beta trikalsiyum fosfat, emilebilir sentetik kemik replasman materyallerinin en popüler olanlarından biridir.

Materyalin osteojenik kapasitesi zayıftır ve bu nedenle kul- lanımının nispeten küçük defektler için daha uygun olacağı düşünülmektedir.^8,19,20 Her ne kadar hızlı erimesi β TKF’nin bir avantajı olarak kabul edilse de partikül geometrisi, gözenek- li yapısı ve gözenek dağılımı bu implantların in vivo cevabını etkilemektedir.²¹

Emilebilir, sentetik kalsiyum fosfat seramikleri ile ilgili en önemli sorun, bu materyallerin bükülme ve mekanik güce maruz kaldıklarında verdikleri değişken cevaptır. Bu neden-

le, yeni kemik oluşumu tamamen sağlanana kadar kalsiyum fosfat seramikleri mekanik güce karşı korunmalıdır. Yapılan çalışmalar, düşük mekanik stres altında kullanılmadığı süre- ce kalsiyum fosfat seramiklerinin sadece minimal bükülme kuvvetini tolere edebildiğini göstermektedir.²² Bu bulgulara paralel şekilde, bizim çalışmamızda da erken dönemde olduk- ça ince ve kırılgan bir kemik dokusu elde edildi ancak daha sonrasında sonuç olarak elde edilen kemik daha kuvvetli hale gelmişti.

Yapılan radyografik çalışmalar eğer yeniden yapılanma süreci tam olarak oluşmazsa kalsiyum fosfat seramiklerinin uygulan- dıkları bölgede oldukça uzun süre boyunca kalabileceğini gös- termiştir. Bu durum daha biyouyumlu olan β TKF ile daha dü- şük oranda görülmektedir.²³ Bizim çalışmamızın sonuçları da bu bulguları desteklemektedir. Erken dönemde β TKF partikülleri çevresinde mevcut olan enflamatuar hücreler altı ve on ikinci haftalarda azalmıştı. Her ne kadar iki ve altıncı haftalarla kıyas- landığında oldukça azalmış olduğu gözlense de 12. haftada β TKF partikülleri halen histopatoloji örneklerinde mevcuttu.

Literatürde osteoindüktif kapasitesini arttırmak amacıyla β TKF’nin değişik materyallerle kombine edildiği araştırmalar

204

Tablo V. Her gruptan elde edilen biyokimyasal ölçümlerin ortalama değerleri

Serum Kemik Spesifik Alkalen Fosfataz (U/L) Serum Osteokalsin (ng/mL)

Preoperatif Postoperatif 2. hafta Postoperatif 6. hafta Preoperatif Postoperatif 2. hafta Postoperatif 6. hafta

n: 6 n: 6 n: 4 n: 6 n: 6 n: 4

Grup 1 35 38 37 42,57 47,63 46,18

Grup 2 38 43 41 45,21 50,34 50,89

Grup 3 34 42 42 44,13 50,7 49,17

Grup 4 37 39 36 47,1 48,39 48,94

Grup 5 35 37 40 46,91 48,31 47,41

Tablo IV. Postoperatif on ikinci hafta sintigrafi sonuçları

DKM 4 0,7989 0,06428 0,7841 0,7424 0,8431

β TKF 4 0,7934 0,06270 0,7813 0,7568 0,8391

β TKF + DKM 4 0,7842 0,09421 0,7743 0,7657 0,8161

DKM: demineralize kemik matriksi; β TKF: beta trikalsiyum fosfat Tablo III. Postoperatif altıncı hafta sintigrafi sonuçları

DKM 8 ,8364 0,11077 0,8332 0,8072 0,8532

β TKF 8 0,8127 0,12807 0,8141 0,8013 0,8348

β TKF + DKM 8 0,8063 0,10441 0,7962 0,7673 0,8510

(9)

mevcuttur.²⁴ Benzer şekilde, kemik morfojenik protein iki ile kombine edildiğinde osteoindüktif kapasitenin arttığı da tespit edilmiştir.⁹ Komaki ve ark.⁸, β TKF granüllerinin çözünürlük ve etkisinin kollajen ve fibroblast büyüme faktörü iki eklendi- ğinde arttığını belirtmişlerdir. Aynı zamanda materyalin kul- lanımının da macun benzeri bir yapı oluştuğu için daha kolay hale geldiğini de eklemişlerdir. Chazono ve ark.⁷, tavşan distal femur defektlerinde yaptıkları çalışmada β TKF ve hyaluronik asit kombinasyonunu kullanmışlardır. Bu çalışmalara alternatif şekilde bizim çalışmamız da, osteokondüktif etkiyle kemik oluşumunu sağlayan β TKF ve osteoindüktif etkisi daha belirgin olan DKM’nin kombine kullanımıyla daha etkili bir kemik yerine geçen materyal elde etme fikri üzerinden planlanmıştır.

Çalışmamızda, β TKF’nin otojen kemik grefti ve DKM ile benzer sonuçlar verdiği ve etkili bir kemik greft materyali olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir. Ancak β TKF’nin DKM ile kombinasyonunun sonuçları daha iyi yönde etkilemediği görülmüştür. Bu durum, materyallerin yeterince homojen karıştırılamaması veya uygun dozların belirlenememesi gibi faktörlere bağlanabilir.

SONUÇ

Taze otojen kansellöz ve kortikal kemik greftleri halen kemik greftlemesi için altın standarttır. Değişik klinik senaryolar, de- ğişik bölgelerdeki kemik defektlerinin yapısal farklılıkları ve de- ğişik kemik greftlerinin farklı bölgelerdeki defektlerde vereceği reaksiyon gibi faktörler mutlaka akılda tutulmalıdır.

Kemik greftlemesi amacıyla kullanılan materyaller bütün olarak gözden geçirildiğinde, gelecek çalışmaların amacı, yeni kemik oluşumu ile tamamen çözünebilecek, yeni kemiğin yeniden yapılanmasına dek mekanik güç sağlayabilecek ve kompresyon gücüne karşı kansellöz kemik greftlerinden daha kuvvetli olabilecek bir sentetik kemik grefti alternatifi üret- mek olmalıdır.

Etik Komite Onayı: Bu çalışma için etik komite onayı Ankara Eğitim ve Araştırma Hastanesi’nden alınmıştır.

Hakem Değerlendirmesi: Dış bağımsız.

Yazar Katkıları: Fikir – M.O.; Tasarım - M.O., Y.K.; Denetleme – M.O., Y.K., U.K.; Veri Toplanması ve/veya İşlemesi – K.G., K.Y.; Analiz ve/veya Yorum – M.O., Y.K., D.K., G.K., S.U., A.K.; Literatür Taraması – K.G., K.Y.;

Yazıyı Yazan – M.O., Y.K.; Eleştirel İnceleme – U.K.

Çıkar Çatışması: Yazarlar çıkar çatışması bildirmemişlerdir.

Finansal Destek: Yazarlar bu çalışma için finansal destek almadıkla- rını beyan etmişlerdir.

Ethics Committee Approval: Ethics committee approval was recei- ved for this study from the ethics committee of Ankara Training and Research Hospital.

Peer-review: Externally peer-reviewed.

Author Contributions: Concept – M.O.; Design - M.O., Y.K.; Supervision – M.O., Y.K., U.K.; Data Collection and/or Processing – K.G., K.Y.; Analysis

and/or Interpretation – M.O., Y.K., D.K., G.K., S.U., A.K.; Literature Search – K.G., K.Y.; Writing Manuscript – M.O., Y.K.; Critical Review – U.K.

Conflict of Interest: No conflict of interest was declared by the aut- hors.

Financial Disclosure: The authors declared that this study has recei- ved no financial support.

KAYNAKLAR

1. Bruder SP, Fox BS. Tissue engineering of bone. Clin Orthop 1999;

(Suppl 367): S68-83. [CrossRef]

2. Younger EM, Chapman MW. Morbidity at bone graft donor sites.

J Orthop Trauma 1989; 3(3): 192-5. [CrossRef]

3. Johnson EE, Urist MR. Human bone morphogenetic protein al- lografting for reconstrution of femoral nonunion. Clin Orthop Rel Res 2000; 371: 61-74. [CrossRef]

4. Hardin CK. Banked bone. Otolaryngol Clin North Am. 1994;

27(5): 911-25.

5. Moghadam HG, Sandor GK, Holmes HH, Clokie CM. Histomorp- hometric evaluation of bone regeneration using allogenic and alloplastic bone substitutes. J Oral Maxillofac Surg 2004; 62(2):

202-13. [CrossRef]

6. Opperman LA, Passarelli RW, Morgan EP, Reintjes M, Oqle RC.

Cranial sutures require tissue interacitons with dura mater to re- sist osseous obliteration in vitro. J Bone Miner Res 1995; 10(12):

1978-87. [CrossRef]

7. Chazono M, Tanaka T, Komaki H, Fujii K. Bone formation and bioresorption after implantation of injectable β-tricalcium phosphate granules-hyaluronate complex in rabbit bone defects. J Biomed Mater Res 2004; 70(4): 542-9. [CrossRef]

8. Komaki H, Tanak T, Chazono M, Kikuchi T. Repair of segmental bone defect in rabbit tibia using a complex beta-tricalcium phosphate, type I collagen and fibroblast growth factor-2. Bio- materials 2006; 27(29): 5118-26. [CrossRef]

9. Matsushita N, Terai H, Okada T, Nozaki K, Inoue H, Miyamoto S, et al. A new bone inducing biodegradable porous beta-tricalcium phosphate. J Biomed Mater Res 2004; 70(3): 450-8. [CrossRef]

10. Haddad AJ, Peel SA, Clokie CM, Sandor GK. Closure of rabbit cal- varial critical sized defects using protective composite allogene- ic and alloplastic bone substitutes. J Craniofac Surg 2006; 17(5):

926-34. [CrossRef]

11. Wang EA, Rosen V, D‘Alessandro JS. Recombinant human bone morphogenic protein induced bone formation. Proc Natl Acad Sci USA 1991; 87(6): 2220-4. [CrossRef]

12. Hagen JW, Semmelink JM, Klein CP, Prahl-Andersen B, Burger EH.

Bone induction by demineralized bone particles: long-term ob- servations of the implant-connective tissue interface. J Biomed Mater Res 1992; 26(7): 897-913. [CrossRef]

13. Tiedeman JJ, Connolly JF, Strates BS, Lippiello L. Treatment of nonunion by percutaneous injection of bone marrow and demineralized bone matrix. An experimental study dogs. Clin Orthop 1991; 268: 294-302.

14. Urist MR. Bone: formation by autoinduction. Science 1965;

150(3698): 893-9. [CrossRef]

15. Bernick S, Paule W, Ertl D, Nishimoto SK, Nimni ME. Cellular events associated with the induction of bone by demineralized bone. J Orthop Res 1989; 7(1): 1-11. [CrossRef]

16. Lindholm TC, Gao TJ, Lindholm TS. Granular hydroxyapatite and allogenic demineralized bone matrix in rabbit skull defect augmentation. Ann Chir Gynaecol 1993; 207: 91-8.

17. Chen ZF, Darvell BW, Leung VW. Hydroxyapatite solubility in simple inorganic solutions. Arch Oral Biol 2004; 49(5): 359-67.

[CrossRef]

205

(10)

18. Fulmer MT, Ison IC, Hankermayer CR, Constantz BR, Ross J. Me- asurements of the solubilities and dissolution rates of several hydroxyapatites. Biomaterials 2002; 23(3): 751-5. [CrossRef]

19. Anker CJ, Holdridge SP, Baird B, Cohen H, Damron TA. Ultrapo- rous beta-tricalcium phosphate is well incorporated in small ca- vitary defects. Clin Orthop Relat Res 2005; 434: 251-7. [CrossRef]

20. Tamura K, Sato S, Kishida M, Asano S, Murai M, Ito K. The use of porous β tricalcium phosphate blocks with platelet rich plasma as an onlay bone graft biomaterial. J Periodontol 2007; 78(2):

315-21. [CrossRef]

21. Eleftheriadis E, Leventis MD, Tosios KI, Faratzis G, Titsinidis S, Eleftheriadi I, et al. Osteogenic activity of β tricalcium phosphate

in a hydroxyl sulphate matrix and demineralized bone matrix: a histological study in rabbit mandible. J Oral Sci 2010; 52(3): 377- 84. [CrossRef]

22. Carson JS, Bostrom MP. Synthetic bone scaffolds and fracture repair. Injury 2007; 38(Suppl 1): S33-7. [CrossRef]

23. Bohner M. Calcium orthophosphates in medicine: from ceramics to calcium phosphate cements. Injury 2000; 31(Suppl 4): 37-47.

[CrossRef]

24. Shalash MA, Rahman HA, Azim AA, Neemat AH, Hawary HE, Nasry SA. Evaluation of horizontal ridge augmentation using β tricalcium phosphate and demineralized bone matrix: A compa- rative study. J Clin Exp Dent 2013; 5(5): e253-9. [CrossRef]