Řešení kostních defektů technikou indukované membrány podle Masqueleta

Souhrn

Úvod: Rozsáhlé kostní defekty jsou nejčastěji způsobeny traumatem, infekcí nebo tumorem a jsou jednou z největších výzev muskuloskeletální chirurgie. V dnešní době máme při jejich řešení na výběr z několika technik ošetření. Jednou z nich je i dvoufázová rekonstrukční metoda popsaná Alainem Masqueletem, která vychází z principu cizím tělesem indukované membrány v kombinaci s autologním kostním štěpem. Membrána indukovaná cementovým spacerem oblast defektu uzavírá a brání tak nadměrnému vstřebávání autologního štěpu. V této práci sdělujeme naše zkušenosti s touto metodou.

Metody: Retrospektivně jsme zhodnotili soubor pacientů operovaných na našem pracovišti mezi roky 2012−2020. Sledovány byly kromě základních epidemiologických dat hlavně údaje týkající se mechanismu poranění, velikosti defektu, přítomnosti infektu a infekčního agens, použitého typu spaceru a doby jeho ponechání, typu stabilizace kosti, doby do plné zátěže a plného prohojení.

Výsledky: Zhodnotili jsme 10 pacientů s kostními defekty (5 traumatického a 5 infekčního původu), operovaných na našem pracovišti. Optimálního zhojení bez komplikací jsme dosáhli u 50 % pacientů, s přihlédnutím k opakovanému provedení 2. fáze pak u 70 % pacientů. Ke komplikacím, které jsme zaznamenali, patřily dvě refraktury, dva infekty a jedno zpomalené kostní hojení.

Závěr: Řešení kostních defektů modifikovanou technikou podle Masqueleta má na poli rekonstrukční chirurgie své důležité místo. V případě dodržení indikačních kritérií a správných postupů v kombinaci s motivovanými a spolupracujícími pacienty má příznivé výsledky, zvláště u neinfekčních defektů. V porovnání s dalšími možnostmi řešení kostních defektů se jedná o techniku méně náročnou, a to jak pro pacienta, tak pro operatéra.

Klíčová slova:

kostní defekt − Masquelet − indukovaná membrána − pakloub − RIA

ÚVOD

Řešení rozsáhlých kostních defektů zůstává jednou z největších výzev muskuloskeletální chirurgie. Péče o tyto pacienty bývá náročná a zdlouhavá, doprovázena značnými komplikacemi. K nejpoužívanějším technikám řešení patří metoda kalusdistrakce dle Ilizareva, dále užití vaskularizovaných kostních štěpů z fibuly či kondylů femoru či prostá spongioplastika. Obě prvně jmenované metody jsou značně náročné na techniku, vybavení pracoviště i na spolupráci pacienta [1]. Prostá spongioplastika sice dosahuje poměrně dobrých výsledků, ale pouze v případě, že kostní defekt není rozsáhlý a nepřesahuje velikost 4−5 cm [2], při použití u větších defektů se autologní spongióza nadměrně vstřebává a místo defektu tak zůstává neprostavěné.

Značnou pozornost si proto v posledních letech vysloužila technika podle Masqueleta. Ve své práci [3] Masquelet a kol. prezentovali 35 pacientů s kostními defekty rozsahu 5−25 cm a pomocí nové techniky dosáhli 89% úspěšnosti prohojení. Tato dvoufázová technika vychází z principu indukované membrány, jejíž vznik je reakcí organismu na cizí těleso v podobě spaceru, který je dočasně vložen do místa defektu. Membrána plní roli „biologické“ komory [4], která brání nadměrnému vstřebávání autologní spongiózy, ložené do lůžka defektu s určitým odstupem sekundárně. Tato technika si rychle získala na oblíbenosti pro svou jednoduchost a dnes, s určitými modifikacemi, patří mezi jednu z nejvíce užívaných metod pro řešení kostních defektů. Její úspěšnost byla potvrzena řadou prací z celého světa, a to jak v biologických, tak v klinických studiích [5,6].

V první fázi techniky popsané Masqueletem se provádí rozsáhlé debridement a do defektu se vkládá polymetylmetakrylátový spacer, jehož funkcí je na jedné straně mechanická opora a zabránění vrůstání vaziva do defektu a na druhé straně stimulace organismu k vytvoření biologické „obálky“ v podobě indukované membrány. Membrána secernuje růstové a osteindukční faktory stimulující hojení (VEGF, TGF, BMP), čímž urychluje vaskularizaci, prostavování a konsolidaci štěpu [7] a především brání jeho vstřebávání, což prokázali například ve své práci Klauke a kol. [8]. Místo defektu se stabilizuje zevním fixátorem, nitrodřeňovým hřebem či dlahou na principu vnitřního fixátoru a s odstupem několika týdnů (dle lokality 6−12) se po vytvoření membrány přistupuje k druhé fázi. V té je za šetrné manipulace s membránou spacer z defektu vyjmut a nahrazen autologním kostním štěpem. Autologní kostní štěp je získáván ze standardních odběrových míst na skeletu, nejčastěji z lopaty kyčelní kosti, horního konce stehenní kosti, kondylu stehenní kosti, horního konce holenní kosti či odsavným frézováním z diafýz dlouhých kostí. Fázovaný postup navíc umožní zklidnění měkkých tkání, takže pro fázi implantace štěpu jsou již lokální měkkotkáňové podmínky příznivé a riziko infekce je značně sníženo.

I přes dnešní modifikace původního postupu A. Masqueleta je tato technika velice oblíbená a lze ji použít na jakoukoli lokalitu na těle [4,9−10], a to jak u dětí [11], tak u dospělých. Další výhodou této metody je její užití navzdory možné infekci v defektu. Používá se tedy i pro infikované paklouby, traumatické kostní defekty nebo po tumorózních resekcích kosti [12].

V této práci prezentujeme zkušenosti s výše zmíněnou metodou u pacientů léčených na našem pracovišti.

METODY

Soubor pacientů

Náš soubor obsahuje 10 pacientů. Jedná se o 5 pacientů s posttraumatickým defektem bez infekčního ložiska a 5 pacientů s posttraumatickým infikovaným pakloubem či osteomyelitickým ložiskem. Tito pacienti byli na našem pracovišti řešeni modifikovanou technikou podle Masqueleta mezi lety 2012 a 2020. Soubor se skládá z 8 mužů a 2 žen.

Záznamy pacientů byly hodnoceny retrospektivně a sledovány byly kromě základních epidemiologických dat hlavně údaje týkající se mechanismu poranění, velikosti defektu, přítomnosti infektu a infekčního agens, použitého typu spaceru a doby jeho ponechání, typu stabilizace kosti, doby do plné zátěže a plného prohojení, komorbidit jednotlivých pacientů a počtu výkonů předcházejících vlastní techniku indukované membrány.

Skupina s traumatickým defektem je čistě mužská. Průměrný věk v souboru činil 35,8 roku (24−63, ±14,3). Lokalizací defektu byla diafýza femuru ve 4 případech a distální tibie v 1 případě. Velikost defektu byla v rozmezí 4−13 cm s průměrem 8 cm, ve dvou případech se jednalo o semicirkulární defekt. Ve dvou případech bylo přistoupeno k Masqueletově technice časně – do 1 měsíce, ve třech případech odloženě. Z toho jednou pro nehojící se jednoduchou spongioplastiku, jednou při odkladu pro prioritní osteosyntézu fraktury pánve a jednou po zhojení měkkých tkání a derotační osteotomii femuru. Druhou částí souboru byli pacienti s infekčním pakloubem či osteomyelitickým ložiskem. Zde jsme sledovali 5 pacientů, z toho 2 ženy a 3 muže. Průměrný věk činil 45,4 roku (24−69, ±16,3). Lokalizace infikovaného defektu byly: jednou infekt po vnitřní osteosyntéze proximální metafýzy tibie, jednou infikovaný potraumatický defekt diafýzy tibie, jednou infikovaný poúrazový defekt oblasti pilonu tibie, jednou infekční komplikace po TEP a déze hlezna a v jednom případě infikovaná fraktura patní kosti s defektem. Podrobný přehled sledovaných faktorů u obou skupin přináší Tab. 1.

Na chirurgické léčbě se podíleli celkem tři operatéři s dlouholetou erudicí v dané oblasti. Žádný z pacientů nepotřeboval plastický výkon na měkkých tkáních a všichni pacienti byli bez poškození magistrálních cév, vyžadujícího cévní výkon. Doba sledování se pohybovala od 12 do 62 měsíců s průměrem 27,3 (±16,8) měsíce.

Chirurgická technika na našem pracovišti

Oproti originální Masqueletově technice se dnes používají různé modifikace. Při první fázi je místo kostního defektu podrobeno radikálnímu debridement a jsou odstraněny veškeré avitální tkáně až do dosažení krvácení z Haverských kanálů v kosti, tzv. „paprika sign“. Z tohoto důvodu též nepreferujeme použití turniketu, který může tento znak ovlivnit. V případě infekčního defektu odebíráme peroperačně kultivaci pro přesné zacílení antibiotické pooperační terapie. Následně provádíme stabilizaci defektu hřebem, dlahou nebo zevním fixátorem, s přihlédnutím k typu a lokalizaci zlomeniny. V této fázi je třeba kontrolovat délku a osu končetiny a předcházet tak iatrogenním deformitám či zkrácením končetiny. Poté je do místa defektu vložen polymethylmetakrylátový (PMMA) spacer, na našem pracovišti vždy s minimálně jedním antibiotikem, nejčastěji gentamicinem, který zčásti přesahuje vitální kostní konce. Cementový spacer bývá v místě defektu ponechán v závislosti na lokalitě od 6 do 12 týdnů. Ve skupině s traumatickými defekty bez infektu činilo časové okno mezi fázemi v průměru 7,4 týdne. Ve skupině s infekčními defekty pak 7,6 týdne. Během této doby je končetina bez zatížení, s chůzí o berlích bez došlapu.

V průběhu druhé fáze se nejprve odebírá autologní spongióza. Na našem pracovišti preferujeme metodu odsavného frézování diafýz dlouhých kostí (reamer- irrigator-aspirator − RIA, fy. DePuy Synthes, New Brunswick, USA) nejčastěji z ipsilaterálního či kontralaterálního femuru. K ostatním lokalitám se přistupuje při kontraindikacích či již vyčerpaných možnostech odběru z dřeně stehenní kosti. Následně se původní jizvou přistupuje ke spaceru, při opatrném tnutí vytvo- řené membrány v dlouhé ose. Extrakce spaceru probíhá nejčastěji pomocí dláta s určitou opatrností (Obr. 1). Následně vzniklou komoru vyplňujeme odebranou spongiózou, kterou při nedostatku materiálu doplňujeme hydroxyapatitovými peletkami, biosklem či při infekčních pakloubech přidáváme antibiotikum přímo do spongiózy na kalcium-fosfátovém nosiči (Stimulan, fy. Biocomposities, Staffordshire, Velká Británie). Důraz klademe na suturu indukované membrány vstřebatelným materiálem. Pooperačně u infikovaných defektů pokračujeme v antibiotické terapii per os dle výsledků kultivace. Minimálně první měsíc vyžadujeme chůzi o berlích bez došlapu na operovanou končetinu, s postupným našlapováním a zatěžováním dle rtg konsolidace, stability fixace a lokálního nálezu.

VÝSLEDKY

Ve skupině s traumatickými defekty bez infektu jsme úspěšné zhojení bez přidružených komplikací zaznamenali ve 3 případech, což představuje 60% úspěšnost. Konsolidace spongiózy bylo dosaženo průměrně po 6,6 měsíce (6−8, ±0,9). Plná zátěž byla povolena po 6,5 měsíce (3−9, ±2,3). Ve všech třech případech jsou pacienti bez výraznějších potíží či bolestivosti v místě defektu. Potíže, které u nich přetrvávají, jsou spojeny s úrazovým postižením jiných lokalit, které utrpěli v rámci polytraumatu. Nejlepšího výsledku dosáhl pacient č. 2, který navzdory svému poranění zvládá jízdu na lyžích (Obr. 2). U pacienta č. 5 jsme zaznamenali komplikaci v podobě nedostatečného a zpomaleného hojení, kvůli kterému byla zopakována 2. fáze s opětovnou spongioplastikou s odstupem 6 měsíců. Rentgenové snímky 9 měsíců po opakování 2. fáze nedosahují plné konsolidace štěpu, ale pacient končetinu již plně zatěžuje. Poslední kontroly ukazují velmi dobré prohojování. U pacienta č. 4 po fraktuře bérce došlo k refraktuře a selhání dlahy po 5 měsících od operace a po zatěžování končetiny polovinou hmotnosti. S odstupem 9 měsíců u něj byla provedena reosteosyntéza.

Ve skupině infekčních defektů bylo plného prohojení bez komplikací dosaženo u 2 pacientů (40 %). Konsolidace bylo dosaženo průměrně po 8,5 měsíce (5−18, ±5,5) a plná zátěž byla povolena průměrně po 6 měsících (5−7, ±0,8). U pacienta č. 9 bylo plného prohojení dosaženo až po kompletním zopakování techniky indukované membrány. U pacientky č. 7 došlo k refraktuře, pro kterou byla provedena reosteosyntéza, která ale též neskončila úspěchem a pacientka podstoupila v rámci další léčby segmentální kostní transport (Obr. 3).

Celkově jsme optimálního zhojení bez komplikací dosáhli v 5 případech (50 %), s přihlédnutím k opakovanému provedení druhé fáze pak v 7 případech (70 %). Žádný pacient nemusel podstoupit amputaci končetiny. Výsledky dosažené v našem souboru jsou shrnuty v Tab. 1.

DISKUZE

Oproti originální Masqueletově práci se dnes tato technika užívá s jistými modifikacemi. Jedná se především o spacer, kdy v originální technice je používán výhradně bez přidaných antibiotik. Autor argumentuje možným potlačením projevů infekce a zvýšeným výskytem pozdních infekcí [13]. Některé studie též uvádějí možné ovlivnění kvality indukované membrány vlivem antibiotik [14]. Jsou ale i práce, které ukazují, že membrána není antibiotiky významně ovlivněna [15]. Na našem pracovišti vždy užíváme spacer s antibiotiky. Komplikace související s rekurentní infekcí jsou v našem souboru raritní.

Masquelet používal jako stabilizační prvek zevní fixaci. V dnešní době se pro diafyzární defekty stále více užívá nitrodřeňový hřeb. Výhodou je snížení potřebného množství spongiózy a biomechanicky mnohem odolnější konstrukce, umožňující časnější zátěž. U pacientů s hřebem jsou popisovány jak kratší celkový čas léčby [16], tak kratší doba do plného zhojení [17]. Hřeby mají též nižší riziko refraktur. Na základě našich zkušeností v jiných indikacích je zajímavé i použití hřebu s antibiotickým potahem, tato technika je ale značně finančně náročná [18]. V případě dlouhodobého sledování Masquelet zmiňuje vyšší výskyt rekurentních infekcí při použití hřebů, což jsme v našem souboru nezaznamenali [19]. Stabilizace končetiny s kostním defektem zevní fixací po dobu několika měsíců, nutných k provedení fázovaného výkonu, bývá pacienty špatně tolerována a je pro ně i ošetřující personál značně zatěžující. Rizikem je i výskyt pin tract infekce. Masquelet ve své práci [13] též upozorňuje na přílišnou rigiditu stabilizace při použití zamykacích dlah a šroubů, která může zpomalovat prohojení štěpu. Napříč literaturou je dlahová fixace těchto defektů zatížena zvýšeným výskytem refraktur, a to především díky narušení trubkovitého charakteru kosti a tím snížení její mechanické odolnosti, což dokládá i příklad naší pacientky č. 7 (Obr. 3). I z tohoto důvodu je v diafyzárních oblastech metodou volby hřeb [20].

Další odlišností je odběrové místo spongiózy. Masquelet používá především spongiózu odebranou z lopaty kosti kyčelní. Aktuální literatura ukazuje, že zlatým standardem se stává odběr pomocí odsavné frézy z dřeňové dutiny dlouhé kosti, nejčastěji femuru [21]. Její výhodou je především možnost odběru většího množství materiálu. Provedené histologické studie v takto získaném vzorku prokázaly rovněž vyšší koncentraci růstových faktorů a kmenových buněk [22]. I pro pacienty je tato technika v porovnání s odběrem z lopaty kyčelní kosti vhodnější díky menší morbiditě dárcovského místa [23]. Jako největší riziko při získání spongiózy metodou odsavného frézování se jeví možné větší krevní ztráty [24]. Naše pracoviště se řadí k těm, která tuto techniku preferují. K ostatním alternativám přistupujeme při kontraindikaci či již vyčerpané možnosti odběru z diafýzy dlouhé kosti.

 V současné době existuje celá řada alogenních substituentů a doplňků, přidávaných do odebraného autotransplantátu. Jedná se o kostní morfogenetický protein (BMP), hydroxyapatitové a trikalciumfosfátové substráty či křemičité biosklo. Na našem pracovišti hojně používáme především biosklo, které je svým bakteriostatickým účinkem vhodné k výplni kostních defektů především v infekčním terénu. Jeho nevýhodou je zpomalování hojení operačních ran [25]. Při specifických potřebách zacílení atb terapie u rezistentních bakterií pak používáme kalcium-fosfátové nosiče s antibiotiky – jako v případě pacienta č. 10. Nicméně jednoznačné závěry o vhodnosti jejich použití v kombinaci s touto technikou stále nemáme a čekáme na další studie [26].

Debatě je podrobena i délka rozestupu mezi jednotlivými fázemi v souvislosti s načasováním tvorby indukčních faktorů a vyzráváním membrány. Práce Pelissiera a kol. [7] prokázala, že největší tvorba a koncentrace osteoindukčních faktorů je na vrcholu kolem čtvrtého týdne, nicméně v této době bývá membrána často velmi křehká, což ztěžuje manipulaci při výkonu [27]. Masquelet a kol. ve své praci uvádějí, že interval mezi výkony není významný [19]. Avšak histologická práce Ahoa a kol. uvádí, že indukovaná membrána časem vyzrává, kalcifikuje a enchondrální osifikací se přeměňuje na kostní tkáň. Co víc, vaskularita membrány klesá v čase, kdy dle Ahoa a kol. 3 měsíce stará membrána obsahuje o 60 % méně kapilár v porovnání s 1 měsíc starou membránou [28]. Námi dodržovaný interval se tedy, v porovnání s výše zmíněnými studiemi a napříč světovou literaturou, řadí spíše k těm delším. Nejdelší rozestup byl zaznamenán u pacienta č. 5, u kterého byl problém s nedostatečným prohojováním. Délka tohoto intervalu se jeví jako jedna z možných příčin neúspěchu. Pooperační protokol bývá v literatuře většinou obdobný, pooperačně bez povolené zátěže končetiny, s postupným zvětšováním zátěže s odstupem 8–12 týdnů. Plná zátěž napříč pracemi se doporučuje mezi 5.–9. měsícem.

Literární úspěšnost zhojení defektů technikou indukované membrány činí zhruba 60−100 % [4,5,29,30,31]. Podíl 70% úspěšnosti, zaznamenaný v našem souboru, je s těmito údaji v souladu. Při bližším pohledu na náš soubor bylo dosaženo velmi dobré úspěšnosti léčby u neinfikovaných kostních defektů, podstatně horších výsledků jsme dosáhli v souboru defektů vzniklých sanací infikovaného pakloubu či osteomyelitického ložiska. Zde hrála svoji roli předchozí přítomnost infekce, poruchy perfuze a měkkotkáňového krytu, provázející tyto patologické stavy, a celkové oslabení organismu v důsledku chronického zánětu.

Ke komplikacím, spojeným s touto technikou, patří především infekty. Dle Masqueleta jsou většinou způsobené nedostatečným debridement a nedodržením zásady resekce až do perfundované kosti („paprika sign“). Apart a kol. dokonce považují vstupní debridement za hlavní faktor finálního výsledku [17], naopak velikost defektu se nezdá být prognostickým faktorem [32]. Další komplikaci představují refraktury v místě defektu [3]. V našem souboru jsme zaznamenali dva takové případy (20 %), v jednom z nich v důsledku nespolupráce pacienta. Otázkou je též technika osteosyntézy, která byla u jednotlivých případů zvolena. K dalším problémům popisovaným v literatuře patří osové úchylky končetiny [13] a flekční deformity v oblasti hlezenního kloubu.

Studií věnujících se této technice je značné množství, nicméně stále existuje prostor pro výzkum a vývoj. Týká se to například materiálu spaceru, kde případná inovace by mohla zlepšit vlastnosti vzniklé indukované membrány. Práce Gagyiho a kol. srovnává použití 3 spacerů z rozdílných materiálů a hodnotí kvalitu a sekreční vlastnosti membrány [33]. Avšak při srovnání spaceru z polymethylmetakrylátu, titanu a polyvinylalkoholové houby nejlepších výsledků dosahuje membrána vzniklá při použití PMMA spaceru. Další výzkum je potřeba též v oblasti použití kostních substituentů a stimulátorů. Výsledky v této oblasti jsou stále bez jasných závěrů [25]. Velice zajímavá je práce Verboketa a kol., která na zvířecích modelech defektního femuru porovnává dvoufázovou techniku indukované membrány s jednofázovou technikou s použitím arteficiální membrány lidské acelulární dermis. Výsledky obou technik udává jako srovnatelné, v některých parametrech dokonce arteficiální membrána dosahuje lepších výsledků. Použití se však omezuje pouze na neinfekční defekty [34].

Tato studie má své limity. Její design je retrospektivní, soubor je značně nesourodý a s ohledem na délku sledování a počet pacientů je malý. Velké je rovněž množství různých technik osteosyntézy a užitých substituentů. Přesto však výsledky uceleně shrnují naše zkušenosti s touto technikou a popisují aktuální problematiku a trendy v této oblasti na příkladu pracoviště s dlouholetou tradicí léčby problematických následků zlomenin.

ZÁVĚR

Řešení kostních defektů modifikovanou technikou podle Masqueleta má na poli rekonstrukční chirurgie své důležité místo. V případě dodržení indikačních kritérií a správných postupů v kombinaci s motivovanými a spolupracujícími pacienty má příznivé výsledky, zvláště u neinfekčních defektů. V porovnání s dalšími možnostmi řešení kostních defektů se jedná o techniku méně náročnou, a to jak pro pacienta, tak pro operatéra. Její použití by mělo být indikováno individuálně s ohledem na konkrétního pacienta, jeho věk, lokalitu a typ defektu, míru spolupráce, komorbidity a zkušenosti chirurga. Vzhledem k rostoucí oblíbenosti a rozšířenosti by měla být v podvědomí každého chirurga, věnujícího se rekonstrukcím kostních defektů.

Konflikt zájmů

Autoři článku prohlašují, že nejsou v souvislosti se vznikem tohoto článku ve střetu zájmů a že tento článek nebyl publikován v žádném jiném časopise, s výjimkou kongresových abstrakt a doporučených postupů.

MUDr. Lubomír Kopp, Ph.D.

Klinika úrazové chirurgie MN a UJEP

Sociální péče 3316/12A

40113 Ústí nad Labem

e-mail: lubomir.kopp@kzcr.eu

ORCID: 0000-0002-3695-2711