Article in Press Özgün Araştırma / Original Article DOI: 10.5152/TurkJPlastSurg.2016.2078 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 Oruç 1, Yüksel Kankaya 1, Koray Gürsoy 1, Kaya Yıldız 2, Uğur Koçer 1, Duygu Kankaya 3, Gökhan Koca 4, Selma Uysal 5, Aytül Kılınç 6 1 Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Plastik, Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Kliniği, Ankara, Türkiye 2 Şişli Memorial Hastanesi, Plastik Cerrahi Bölümü, İstanbul, Türkiye 3 Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi, Patoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye 4 Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Nükleer Tıp Kliniği, Ankara, Türkiye 5 Ankara Keçiören Eğitim Araştırma Hastanesi, Radyoloji Kliniği, Ankara, Türkiye 6 Ankara Eğitim Araştırma Hastanesi, Biyokimya Kliniği, Ankara, Türkiye 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 konusunda bir fikir birliği yoktur. Bu çalışmada, değişik kemik eşdeğerlerinin osteojenik kapasitelerinin otojen kemik greftleri ile karşılaştırılarak 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 kullanıldı. Materyallerin osteojenik kapasiteleri histopatoloji, sintigrafi, tomografi ve biyokimyasal tetkikler kullanılarak değerlendirildi. Bulgular: Oluşturulan 1 cm çaplı defektlerin spontan olarak iyileşmediği 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 anlamlıyken diğer gruplar arasındaki farklar istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı. Sonuç: DKM ve β TKF özellikle erken dönemde yapısal destek gerektirmeyen 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 skeletal 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 parietal 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 autogenous bone grafts, particularly for defects that do not necessitate structural support during the early period. Keywords: Bone defect, bone matrix, bone substitutes 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 Telif Hakkı 2016 Türk Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Derneği - Makale metnine www. turkjplastsurg.com web sayfasından ulaşılabilir. Copyright by 2016 Turkish Society of Plastic Reconstructive, and Aesthetic Surgery - Available online at www.turkjplastsurg.com. Geliş Tarihi / Received: 11.02.2016 Kabul Tarihi / Accepted: 21.03.2016 Çevrimiçi Yayın Tarihi / Available Online Date: 22.09.2016
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı GİRİŞ Kemik defektleri, konjenital anomaliler, travma, tümör rezeksiyonu, enfeksiyon ve kırıklar gibi birçok nedene bağlı olarak gelişebilmektedir. 1 Rekonstrüksiyon için klinik kullanıma girmiş 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 miktarda kullanılabilmeleri gibi dezavantajları mevcuttur. 2 Kollajen, trikalsiyum fosfat seramikleri, doğal hidroksiapatitler, demineralize kemik matriksi ve biyolojik olmayan polimerler 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, artmış 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 Rekonstrüktif amaçla insanda da kranyal ve maksillofasyal cerrahide kullanılmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Bunların yanında sentetik kemik yerine geçen materyaller de oldukça geniş kabul görmüş bir klinik kullanım alanına sahiptir. Bu sentetik materyaller arasında, beta trikalsiyum fosfat (β TKF), kalsiyum fosfat seramikleri grubu içinde sınıflandırılabilen 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 kıyaslanması 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 operasyonlar 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 yüksekliğinde 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 kapamasında, birinci grupta herhangi bir materyal kullanılmazken ikinci grupta otojen kemik grefti, üçüncü grupta insan kaynaklı demineralize kemik matriksi (DKM) (Grafton) (Berkeley Advanced Biomaterials, Berkeley, USA), dördüncü grupta beta trikalsiyum fosfat (β TKF) (Vitoss) (Orthovita, Inc., USA), beşinci 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 görüntüler kaydedildi. Yeni kemik oluşumunun değerlendirilmesi amacıyla biyokimyasal testler, tomografi, sintigrafi, histopatoloji ve makroskopi kullanılması planlandı. Bu amaçla tavşanlardan, 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 değerlendirmeler 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 genel 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 parametreleri 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
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı a b c d 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 onarılmış olan tam kat kemik defekti. (d) Paryetal kemik üzerinde demineralize kemik matriksi ve beta trikalsiyum fosfat karışımı ile onarılmış olan tam kat kemik defekti periyod) radyoaktif materyal alımı ve osteoblastik aktivite değerlendirildi. Geç statik görüntüler erken vaskülarizasyon 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 mci teknesyum-99m-metilen difosfonat alt ekstremite venlerinden verilerek kullanıldı. Geç statik görüntülerdeki defektler üzerinde 1 x 1 cm lik ilgi alanları (Region of Interest-ROI) çizilerek 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. 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 arasındaki 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. Sonuçlar, p<0,05 için istatistiksel olarak anlamlı kabul 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. 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 kırılgandı ve kranyum bütünlüğünü sağlayacak durumda değildi. İkinci grupta, otojen kemik greftleri yapısal bütünlüğünü BULGULAR Tüm gruplarda tavşanlar çalışmanın sonuna kadar yaşadı. Postoperatif dönem sorunsuzdu ve yara iyileşmesi problemleri, enfeksiyon veya greft reddi gibi durumlar yaşanmadı.
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı 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 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 boşluklar 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 çapının ilk ölçümlerden daha küçük olduğu tespit edildi ve çevre kemikten defekt merkezine doğru ilerleyen düzensiz kemikleşme görülmekteydi. Altıncı haftada, defekti dolduran kemik dansitesi artmıştı ancak kemik kalınlığı normal kemik kalınlığına eşit değildi. On ikinci haftada, her ne kadar defekt sınırları görülebilmekteyse de defektlerde DKM ile tama yakın kapanma mevcuttu. Oluşan kemik düzensiz ve ince olmakla beraber kranyum bütünlüğünü sağlayacak uygunluktaydı (Şekil 3b). Şekil 2. Kontrol grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü korumaktaydı. Postoperatif ikinci haftada greft ve çevre doku arasında fibröz bağlantılar mevcutken, altıncı haftada çevre dokulara kemik birleşme mevcuttu. On ikinci haftada ise kemikleşme tamamen oluşmuştu. Üç, dört ve beşinci gruplarda, altıncı haftada uygulanan materyaller çevre dokularla birleşmeye 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 ölçüldü. 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 kemikleşme mevcuttu, fakat merkezde kemikleşmemiş alanlar tespit edilebilmekteydi ve yeni oluşan kemik, kranyum bütünlüğünü sağlayacak vasıfta değildi (Şekil 2). 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 kaybolmuştu ve defekt seviyesinde tama yakın kemikleşme mevcuttu. On ikinci haftada ise, tama yakın kemikleşme gözlendi, oluşan kemik oldukça düzenli ve normal kemik dansitesindeydi. 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 arasında anlamlı bir fark yoktu. Geç statik görüntülerde (Üçüncü faz) tüm gruplarda oldukça düşük radyoaktif materyal tutulumu 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-
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı a b c d 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 karışımı grubunun postoperatif on ikinci haftadaki üç boyutlu tomografi görüntüsü Tablo II. Postoperatif ikinci hafta sintigrafi sonuçları Süre Materyal Sayı Ortalama % Standart sapma Ortanca Minimum % Maksimum % 2. hafta Kontrol grubu 12 0,7056 0,14002 0,7034 0,6846 0,7226 Otojen kemik grefti 12 0,8564 0,09804 0,8691 0,7989 0,8907 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 DKM: demineralize kemik matriksi; β TKF: beta trikalsiyum fosfat mik grefti grubunda, vaskülarizasyon ve hiperemi nispeten daha iyiydi. Geç statik görüntülerin radyoaktif materyal tutulumu açısından değerlendirmesinde, ikinci haftada β TKF nin otojen kemik greftlerine benzer sonuç verdiği gözlendi. Altıncı haftada DKM ve β TKF gruplarının sonuçlarının birbirine benzer olduğu ancak on ikinci haftada DKM + β TKF grubunun 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
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı Üçüncü grupta, ikinci hafta örneklerinde yeni damar oluşumunun 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 üzerinde yeni kemikleşme ve kemik iliği oluşumu tespit edilmekteydi. 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 partikülleri çevresinde yoğun enflamasyon mevcuttu ve vaskülarizasyon ve osteoklastik aktivite oldukça iyi düzeydeydi. Altıncı haftada yeni kemik oluşumu defekt sınırlarında devam etmekteyken on ikinci haftada yeni kemik oluşumu β TKF partikülleri üzerinde devam etmekteydi. Defekt kapama özellikleri 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, boşluklarda 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. Demineralize kemik matriksi partikülleri görülmemekteydi ancak β TKF partikülleri defekt alanında mevcuttu. Yeni oluşan kemik, lamellasyon gösteren olgun kemik dokusuydu. Şekil 4. Kemik sintigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, kontrol grubu, geç statik görüntü 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 iyileşmişti. Bu bölgelerde yeni kemik oluşumu beklenmedi. İkinci grupta, postoperatif ikinci hafta örneklerinde yeni bağ dokusu ve vasküler yapıların çevre kemikten grefte doğru ilerlediği gözlendi. Otojen kemiğin revaskülarizasyonu ileri düzeydeydi ve osteoklastik aktivite belirgin derecede mevcuttu. Altıncı haftada ise otojen kemik greftinin kortikal yüzünde belirgin yeni kemik oluşumu tespit edildi. Fibrotik doku proliferasyonu 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. TARTIŞMA Otojen kemik greftleri kemik rekonstrüksiyonu gerektiren vakalar için altın standart olarak kabul edilmektedir. 10,11 Ancak otojen greftler, ikinci bir cerrahi alan gerektirmektedir ve ağrı, parestezi, donor sahada fonksiyon kayıpları gibi komplikasyonlara ve artmış hospitalizasyon ve uzamış iyileşme dönemine neden olabilmektedirler. 2 Otojen kemik greftlerinin kullanımına 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 getirmektedir. Aynı zamanda allogreftlerin pahalı olma, hazırlanışları 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 yapısal köprüleşme ile kemikleşme sağladığı gösterilmiştir. 12,13 İlk kez 1960 lı yıllarda demineralize kemiğin iskelet sistemi dışındaki bölgelere implante edilebileceği tanımlanmıştır ve bu bölgelerde yeni kemik oluşumu tespit edilmiştir. 14 Günümüzde, DKM nin osteoindüktif etkisini kemik morfojenik proteinleri vasıtasıyla gösterdiği kabul edilmektedir. 5 Diğer yandan, DKM nin osteokondüktif etkisi neredeyse negatiftir. Demineralize 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
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı a b c d Şekil 5. a-d. (a). Kemik sintigrafisi üzerinde ilgi alanlarının çizimi, otojen kemik grefti grubu, geç statik görüntü. (b) Kemik sintigrafisi 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
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı Tablo III. Postoperatif altıncı hafta sintigrafi sonuçları Süre Materyal Sayı Ortalama % Standart sapma Ortanca Minimum % Maksimum % 6. hafta Kontrol grubu 8 0,7254 0,09827 0,7147 0,6736 0,7750 Otojen kemik grefti 8 0,8221 0,07321 0,8279 0,8090 0,8621 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 DKM: demineralize kemik matriksi; β TKF: beta trikalsiyum fosfat Tablo IV. Postoperatif on ikinci hafta sintigrafi sonuçları Süre Materyal Sayı Ortalama % Standart sapma Ortanca Minimum % Maksimum % 12. hafta Kontrol grubu 4 0,7356 0,14321 0,7251 0,7136 0,7548 Otojen kemik grefti 4 0,8221 0,13985 0,8012 0,7826 0,8674 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 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 ve arkadaşları partiküllü DKM nin tavşan kranyumunda kritik boyutta kemik defektlerinde iyileşmeyi sağladığını göstermişlerdir. 16 Sentetik kemik replasman materyalleri aynı zamanda cerrahlar 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 süresidir. 17,18 Beta trikalsiyum fosfat, emilebilir sentetik kemik replasman materyallerinin en popüler olanlarından biridir. Materyalin osteojenik kapasitesi zayıftır ve bu nedenle kullanımının 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, gözenekli 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 nedenle, yeni kemik oluşumu tamamen sağlanana kadar kalsiyum fosfat seramikleri mekanik güce karşı korunmalıdır. Yapılan çalışmalar, düşük mekanik stres altında kullanılmadığı sürece kalsiyum fosfat seramiklerinin sadece minimal bükülme kuvvetini tolere edebildiğini göstermektedir. 22 Bu bulgulara paralel şekilde, bizim çalışmamızda da erken dönemde oldukça 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 uygulandıkları bölgede oldukça uzun süre boyunca kalabileceğini göstermiştir. Bu durum daha biyouyumlu olan β TKF ile daha düşük 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 kıyaslandığında 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
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 eklendiğinde arttığını belirtmişlerdir. Aynı zamanda materyalin kullanımının 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, değişik bölgelerdeki kemik defektlerinin yapısal farklılıkları ve değişik 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 üretmek 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 almadıklarını beyan etmişlerdir. Ethics Committee Approval: Ethics committee approval was received 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 authors. Financial Disclosure: The authors declared that this study has received no financial support. KAYNAKLAR Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı 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 allografting 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. Histomorphometric 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 resist 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. Biomaterials 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 calvarial critical sized defects using protective composite allogeneic 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 observations 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]
Oruç ve ark / Kemik Defektlerinin Onarımı 18. Fulmer MT, Ison IC, Hankermayer CR, Constantz BR, Ross J. Measurements 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. Ultraporous beta-tricalcium phosphate is well incorporated in small cavitary 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 comparative study. J Clin Exp Dent 2013; 5(5): e253-9. [CrossRef]