Разработка сосудисто-костных трансплантатов для черепно-лицевой реконструкции

Введение: критическая потребность в сосудистой реконструкции

Краниофазная реконструкция представляет собой одну из самых сложных задач в реконструктивной хирургии. Пациенты с дефектами, возникающими при абляции опухоли, высокоэнергетической травме, врожденных аномалиях, остеорадионекрозе и тяжелых инфекциях. Черепно-лицевой скелет уникален своей сложной трехмерной геометрией, требованиями к нагрузке и интимной связью с жизненно важными структурами, включая орбиты, носовую полость, ротовую полость и нейрокраний. Восстановление и формы, и функции в этой области требует кости, которая не только заполняет пустоту, но и выживает в относительно враждебной среде, интегрируется с окружающими тканями и сохраняет свой объем с течением времени.

Неваскуляризированные костные трансплантаты, хотя их проще собирать и применять, в корне ограничены зависимостью от неоваскуляризации от кровати-реципиента. Для дефектов, превышающих 6-9 см, или в облученных и рубцовых полях, эти трансплантаты последовательно терпят неудачу из-за центрального некроза, инфекции и рассасывания. Развитие васкуляризированных костных трансплантатов, которые несут свое внутреннее кровоснабжение через питательный педикл, трансформировало эту парадигму. Поддерживая жизнеспособные остеоциты и остеобласты на протяжении всего переноса, эти трансплантаты заживают в первую очередь для кости-хозяина, сопротивляются инфекции и поддерживают структурную целостность. В этой статье рассматриваются эволюция, методы, результаты и будущие горизонты васкуляризированных костных трансплантатов в черепно-лицевой реконструкции, опираясь на обширный клинический опыт и исследования, которые сделали эти процедуры золотым стандартом для сложных дефектов.

Фундаментальная биология сосудистого переноса костей

Ангиосомная концепция и костная циркуляция

Основу васкуляризованной костной прививки составляет концепция ангиосомы, впервые предложенная Тейлором и Палмером в 1980-х гг. Эта структура отображает тело в трехмерные блоки ткани, поставляемые конкретными исходными артериями. Кость, как кожа и мышцы, организована в ангиосомы с последовательным периостальным и эндостальным кровоснабжением. Понимание этих сосудистых территорий позволяет хирургам проектировать закрылки, которые включают сегмент кости с неповрежденным нативным кровообращением, как правило, через периостальную или комбинированную периостально-эндостальную кровоснабжение.

Исцеление костей в сосудовидных и не васкуляризированных трансплантатах

У неваскуляризированных трансплантатов заживление протекает через медленный процесс ползучей замены, где некротическая кость постепенно рассасывается и заменяется новой костью из постели хозяина. Этот процесс временно ослабляет трансплантат и может занять годы для больших сегментов. Напротив, васкуляризированные костные трансплантаты заживают через первичное заживление костей на интерфейсе хозяина-трансплантата, идентичное заживлению переломов в нормальной кости. Жизнеспособные остеоциты на концах разреза участвуют непосредственно в образовании каллуса, а трансплантат сохраняет свою механическую прочность в течение периода заживления. Сканирование костей и количественная визуализация SPECT последовательно демонстрируют поддерживаемую перфузию в васкуляризированных трансплантатах, в то время как не васкуляризированные трансплантаты демонстрируют раннюю фотопению с последующим постепенным поглощением по мере реваскуляризации.

Биологическое преимущество поддержания жизнеспособных костных клеток посредством микрососудистого переноса невозможно переоценить. Это разница между получением трансплантации кости и сохранением собственной костной ткани с сохранением ее циркуляции. (Смит и Купер, Журнал реконструктивной микрохирургии, 2019)

Историческая эволюция черепно-лицевого сосудистого костного прививания

Ранние попытки и не васкуляризированные трансплантаты

До микрохирургической эры черепно-лицевая реконструкция опиралась на неваскуляризированные аутотрансплантаты, аллотрансплантаты и протезы. Обычно использовались реберные трансплантаты, подвздошные гребни и расщепленные кальвариальные трансплантаты. Однако частота осложнений была высокой, особенно у облученных пациентов, у которых резорбция трансплантата превышала 50% в некоторых сериях. Семенная работа Барденхойера (1892) по педикированным мышечным клапанам для дефектов черепа заложила раннюю основу, но истинный васкуляризированный перенос костей ожидал развития методов микрохирургического анастомоза.

Микрохирургическая революция: 1970-1990-е годы

В 1970-х годах Тейлор сообщил о рождении первой свободной фибулы с дефектом голени в 1975 году. Вскоре после этого фибула была адаптирована для мандибулярной реконструкции Идальго в 1989 году, знаковое издание, которое установило фибулу в качестве рабочей лошадки для сегментарных мандибулярных дефектов. Вспышка DCIA, основанная на глубокой окологлазной подвздошной артерии, была введена Тейлором и позже усовершенствована Уркеном и его коллегами для оромандибулярной реконструкции. Черепчатый лоскут, основанный на окологлазной лопатке, предлагал химерные возможности с костными, кожно-мышечными компонентами. К середине 1990-х годов микрохирургический свободный перенос тканей стал стандартом для сложной черепно-лицевой реконструкции, с показателями успеха, превышающими 95% в центрах большого объема.

Современная практика: 2000 год по настоящее время

Нынешняя эра определяется интеграцией передовых методов визуализации, виртуального хирургического планирования и аддитивного производства. Предоперационная КТ-ангиография картирует сосуды доноров и реципиентов. Специфические режущие направляющие для пациентов и предварительно изогнутые пластины сокращают оперативное время и повышают точность. Интраоперационная навигация и индокианиновая зеленая ангиография подтверждают перфузии. Эти добавки расширили показания для васкуляризированных костных трансплантатов, чтобы включить все более сложные вторичные и спасительные реконструкции.

Типы сосудистых костных трансплантатов и их применение

Fibula Free Flap скачать

Фибула-клапан является наиболее широко используемым васкуляризованным костным трансплантатом при черепно-лицевой реконструкции. Собранная из боковой ноги, фибула снабжается перональной артерией и ее венозными комитантами. Костичный сегмент может быть до 25 см в длину, достаточный для полной мандибулярной реконструкции. Для воссоздания мандибулярной кривизны может быть выполнено несколько остеотомий при условии сохранения периостального кровоснабжения. Фибула имеет толстую бикортикальную структуру, что делает ее идеальной для размещения эндостального зубного имплантата. Кожное весло, поставляемое септокутанными или мускулокутанными перфораторами, обеспечивает внутриоральную или наружную подкладку. Сгибательная галлюцинация длинной мышцы может быть включена для объемов мягких тканей.

Глубокий циркумфлекс Илиак Артерия Флэп

Стебель DCIA, собранный из подвздошного гребня, обеспечивает большой объем кортикоканцеллезной кости с естественной кривизной, подходящей для гемимандибулярной или челюстно-лицевой реконструкции. Кровоснабжение происходит от глубокой окологлазной подвздошной артерии, которая проходит вдоль внутреннего стола подвздошной кости. Внутренняя косая мышца может быть включена для слизистой оболочки, а кожа может быть взята с лоскутом. Естественная форма подвздошного гребня близко соответствует мандибулярному углу и восходящему рамусу. Обильная бесклеточная кость позволяет быстро остеоинтеграцию зубных имплантатов. Заболеваемость донорского участка включает риск грыжи, деформацию контура и нарушение походки.

Скапулярные и параскапулярные хлопья

Лапчатая система, основанная на кругло-лопаточной артерии, предлагает химерную универсальность, не имеющую аналогов у других донорских участков. Боковая граница лопатки обеспечивает прямую кость, при этом кончик и тело можно собрать для более сложных форм. Отдельные кожные весла для внутриоральной подкладки и наружного покрытия могут быть подняты на независимых перфораторах. Латиссимус дорси и серратус передних мышц могут быть включены для объемных и контурных. Сосудистый педикл длинный и большого калибра. Качество костей адекватно, но менее надежно, чем фибула или DCIA для размещения имплантатов. Проблемы донорского участка включают дисфункцию плеча и образование серомы.

Радиус и Ульна Графтс

Радиальный лоскут предплечья, в то время как в первую очередь лоскут мягких тканей, может включать сегмент радиуса (остеокожий лоскут радиального предплечья). Это обеспечивает тонкую, податливую кожу с небольшим костным сегментом, полезно для дефектов малого и среднего размера. Однако, сегмент радиуса ограничен 10-12 см и склонен к перелому в месте донора, особенно если более 30% окружности кости собрано. Ульна была описана как альтернативный донорский участок с меньшей донорской заболеваемостью. Эти трансплантаты в настоящее время редко используются для первичной черепно-лицевой реконструкции в большинстве центров, будучи в значительной степени вытеснены фибулой и клапанами DCIA.

Технологические достижения, улучшающие результаты

Виртуальное хирургическое планирование и 3D-печать

Виртуальное хирургическое планирование произвело революцию в реконструкции черепно-лицевого отдела. Предоперационные КТ скелета черепно-лицевого отдела и донорского участка загружаются в программное обеспечение планирования. Хирургическая команда выполняет виртуальную остеотомию дефекта, затем проектирует сбор костного трансплантата и остеотомию, чтобы идеально соответствовать геометрии дефекта. Руководства по резке напечатаны на 3D-принтере для сайта-реципиента и донорской кости, гарантируя, что интраоперационное выполнение соответствует плану. Предсогнутые пластины реконструкции изготавливаются в соответствии с запланированной реконструкцией. Этот рабочий процесс уменьшает время ишемии, улучшает точность окклюзии и симметрии лица и уменьшает общее оперативное время. Исследования, сравнивающие запланированную и незапланированную реконструкцию, показывают значительные улучшения как в функциональных, так и в эстетических результатах.

Для челюстно-лицевой реконструкции особенно ценно виртуальное планирование. Сложные трёхмерные отношения орбиты, полости носа и плоскости окклюза требуют точного позиционирования. Используя специфические для пациента направляющие, костный трансплантат позиционируется со ссылкой на незатронутую сторону, а оболочка мягких тканей драпируется соответствующим образом. Способность заранее планировать размещение имплантата внутри костного трансплантата дополнительно обтекает реконструктивный путь.

Интраоперационная оценка перфузии

Обеспечение адекватной перфузии перенесённой кости имеет решающее значение для успеха. Индокианин зелёная ангиография обеспечивает в режиме реального времени качественную оценку перфузии тканей. После анастомоза лоскут вводится с помощью ИКГ, а ближняя инфракрасная камера фиксирует флуоресценцию. Области плохой перфузии могут быть идентифицированы и при необходимости пересмотрен анастомоз. Лазерная доплеровская флуоресцентная и микродиализная методики используются в некоторых центрах. Эти инструменты способствовали высоким показателям успеха микрохирургического переноса костей.

Уточнение микрохирургической техники

Область супермикрохирургии позволила осуществить анастомоз сосудов размером менее 0,8 мм, что позволило в отдельных случаях получить анастомоз перфоратор-перфоратор. Связующие устройства для венозного анастомоза сократили анастомотическое время и улучшили проходимость. Конечный артериальный анастомоз, особенно для наружной сонной системы, поддерживает дистальный поток и является предпочтительным во многих обстоятельствах. Применение венозных трансплантатов для удлинения педикулеза, при одновременном их соединении с более низкой проходимостью, может спасти случаи, когда сосуды-реципиенты неадекватны.

Клинические результаты и доказательная база

Бони Юнион и Graft Survival

Систематический обзор реконструкции нижней челюсти с использованием васкуляризированных костных трансплантатов сообщил об общих показателях костного союза 96% для фибул, 94% для клапанов DCIA и 91% для лопаток лопаток. Частичное снижение трансплантата произошло в 3-5% случаев, при общей потере < 1%. Резорбция трансплантата с течением времени минимальна с васкуляризированной костью, в резком контрасте с потерей объема 20-50%, наблюдаемой с не васкуляризированными трансплантатами. Долгосрочные последующие исследования показывают стабильный объем кости в 10+ лет, когда поддерживается перфузия трансплантата.

Функциональные результаты

Широко изучены функциональные исходы. На мастикацию, деглутацию и речь непосредственно влияет качество реконструкции. Реабилитация зубных имплантатов возможна у большинства пациентов, получающих васкуляризированные костные трансплантаты, при этом выживаемость имплантатов 85-95% в 5 лет сравнима с выживаемостью имплантатов в родной челюсти. Устная компетентность, способность к регулярному питанию и понятная речь достигаются у 80-90% пациентов, завершивших реабилитацию. Внешний вид лица, оцениваемый как по сообщенным пациентам результатам, так и экспертными группами, значительно лучше при васкуляризированной реконструкции по сравнению с не васкуляризированными трансплантатами или протезной реконструкцией.

Осложнения

Осложнения классифицируются как сайт реципиента, сайт донора и медицинский. Осложнения сайта реципиента включают инфекцию (5-10%), раневое дегисценирование (5-15%), подкожную свищность (2-8%), и воздействие пластины (2-8%). Осложнения сайта донора варьируются по типу лоскута. Для фибула-лоскутного лоскута наиболее распространены временный лодыжный нервный паралич (10-20%), и хроническая боль в лодыжке (5-10%), а для лодыжки DCIA значительны грыжа (2-5%), хроническая боль (10-15%) и нарушение походки. Скапулярный лоскутный сбор может привести к слабости плеча, особенно с деятельностью, требующей внешнего вращения. Медицинские осложнения включают пневмонию, тромбоз глубоких вен и длительную зависимость от вентилятора, отражающую группу пациентов высокого риска.

Частота осложнений тесно связана с конкретными факторами пациента, включая курение, сахарный диабет, предшествующую лучевую терапию и плохое питание.Тщательный выбор и оптимизация пациентов имеют первостепенное значение для успешных результатов. (Оперативные методы в отоларингологии-головная и шейная хирургия, 2021)

Будущие направления и новые технологии

Тканеинженерные костные трансплантаты

Конечная цель тканевой инженерии заключается в создании функциональных костных трансплантатов без болезненности донорского участка, связанной с аутологичным сбором тканей. Подходы включают посев остеогенных клеток (мезенхимальные стволовые клетки, аспират костного мозга) на естественные или синтетические каркасы (гидроксиапатит, фосфат трикальция, деминерализованный костный матрикс) и культивирование в биореакторах с остеоиндуктивными факторами роста, такими как костный морфогенетический белок-2 и сосудистый эндотелиальный фактор роста. Предваскуляризация каркасов, с использованием микрохирургических методов для создания артериовенозной петли в каркасе перед посевом клеток, показала перспективу в моделях животных. Клинический перевод остается ограниченным, но продолжающимся.

Сборка лоскутов

Флап-предварительная сборка предполагает имплантацию сосудистого педикуля в выбранный донорский участок, позволяя ангиогенезу создать новый лоскут, а затем перенос теперь васкуляризированной ткани на этот педикул. Этот метод использовался для создания костных трансплантатов в форме, настраиваемой на заказ, путем размещения сосудистого пучка под костным трансплантатом в плесени. Индуцированная мембранная техника, используемая в ортопедии для больших диафизарных дефектов, была адаптирована для черепно-лицевого использования, создавая биологически активную камеру для регенерации костей.

Достижения в области реабилитации донорских сайтов

Значительной проблемой остается заболеваемость донорских участков. Инновации в области реабилитации, включая протоколы целевой физиотерапии, профилактический перенос сухожилий (например, перенос расщепленного сухожилия для коррекции вальгусного клапана, связанного с фибулой), и минимально инвазивные методы сбора урожая, продолжают улучшать функциональные результаты для пациентов. Было описано использование эндоскопически вспомогательного урожая для клапана DCIA для снижения риска грыжи и улучшения восстановления.

Интеграция остеоинтегрированных имплантатов

Растет тенденция к немедленному или раннему размещению имплантатов в васкуляризированных костных трансплантатах. При виртуальном хирургическом планировании положение имплантата и угловка могут быть оптимизированы в пределах костного трансплантата до операции. Компьютерная конструкция / компьютерное производство (CAD / CAM) фрезерованные абуты и окончательные протезы могут быть изготовлены до операции, что позволяет немедленно загружать в выбранных случаях. Этот подход уменьшает количество хирургических стадий и ускоряет возвращение к пероральной функции.

Выбор пациента и принятие хирургических решений

Классификация дефектов

Широко используются системы классификации мандибулярных и челюстно-лицевых дефектов. Широко используется классификация Брауна по челюстно-лицевым дефектам (типы I-IV) и классификация Еврея по мандибулярным дефектам (кондилом, углом, телом, симфизом).Максилярный дефект I типа может быть адекватно реконструирован с помощью простого кожно-лицевого трансплантата или обтуратора, в то время как дефект IV типа, включающий орбитальный пол и неб, требует васкуляризованного костного трансплантата для обеспечения поддержки земного шара и отделения полости рта и носа.

Оптимизация пациентов

Оптимальные исходы зависят от оптимизации пациента перед операцией. Прекращение курения, поддержка питания и гликемический контроль имеют важное значение. Существующие медицинские сопутствующие заболевания, особенно заболевания периферических сосудов и предшествующее облучение, влияют на выбор лоскута. Волосы фибулы могут быть противопоказаны, если есть значительное заболевание периферических сосудов или предшествующая травма ноги. В таких случаях может быть предпочтительным DCIA или лоскут лоскута.

Роль реконструктивного хирурга

Современная команда по реконструкции черепно-лицевой ткани включает микрососудистого хирурга, орального и челюстно-лицевого хирурга или отоларинголога, проштодонта, патологоанатома речевого языка и физиотерапевта. Тесное сотрудничество между этими дисциплинами имеет важное значение для достижения наилучших результатов. Микрососудистый хирург должен иметь обширный опыт как в сборе лоскутов, так и в микрохирургическом анастомозе, а также способность управлять осложнениями, когда они возникают.

Заключение

Развитие васкуляризированных костных трансплантатов трансформировало черепно-лицевую реконструкцию, обеспечивая надёжное, прочное и функциональное восстановление пациентов с наиболее сложными дефектами. От новаторской работы ранних микрохирургов до современной интеграции виртуального хирургического планирования и аддитивного производства, область прогрессировала впечатляющими темпами. Фибула-лоскут, DCIA-лоскут и лоскут лоскута остаются рабочими лошадками, каждая из которых имеет конкретные преимущества и ограничения. Доказательная база, поддерживающая эти методы, надежна, с высокими показателями союза, отличной выживаемостью имплантатов и значительными улучшениями в жизни пациентов. Продолжающиеся исследования в области тканевой инженерии, сборки лоскутов и реабилитации обещают дальнейшее снижение заболеваемости и расширение границ того, что возможно. Для реконструктивного хирурга владение этими методами и технологиями остается неотъемлемым компонентом арсенала для лечения сложных черепно-лицевых дефектов.