• Назначение: различные методы, используемые для заполнения дефектов, восстановления структуры и силы, обеспечивающие каркас для роста кости
• Керамические: неорганический материал, трансформируемый во время процесса нагревания и охлаждения, иногда имеющий кристаллическую структуру
• Костный трансплантат:
о Аутотрансплантат: забирается из собственных тканей, содержит костномозговые элементы, что приводит к остеогенезу
о Аллотрансплантат: забирается людей
о Ксенотрансплантат: забирается от различных животных
о Трансплантат-накладка: размещается вдоль поверхности кости
о Трансплантат-балка: перекрывает дефект кости или сегмента позвоночника
о Сосудистый трансплантат: трансплантат с кровоснабжением, обычно помещающийся при помощи микрососудистых технологий; чаще всего используется малоберцовая кость:
- Источники: гребень подвздошной кости, малоберцовая кость, ребро, нижняя челюсть
• Биологическая активность трансплантатов:
о Остеоиндуктивная: стимулируют предшественников костных клеток и недифференцированные стволовые клетки для формирования остеобластов
о Остеокондуктивная: образование каркаса для роста кости
о Остеогенная: стимуляция роста новой кости через имплантацию клеток внутри трансплантата, в первую очередь, аутотрансплантата:
- Губчатый трансплантат > действеннее, чем кортикальный трансплантат
2. Костный трансплантат:
• Аутотрансплантат:
о Дополнительная заболеваемость, в частности, боль, возникающая в области забора (особенно гребня подвздошной кости)
о Кортикальный: обеспечивают силу кортикального слоя кости:
- Иногда используется как трансплантат-накладка
- Минимальные костномозговые элементы, поэтому на внедрение требуется длительный период времени
о Губчатый: не обеспечивает структурной поддержки:
- Обеспечивает костномозговыми элементами, стимулирующими рост кости и более быстрое внедрение
о Кортикально-губчатый:
- Обеспечивает структурную поддержку кортикального слоя кости в комбинации с костномозговыми элементами, с их остеогенными свойствами
о Сосудистые трансплантаты:
- Кровоснабжение и костномозговые элементы обеспечивают максимальное обеспечение всеми нужными элементами для внедрения трансплантата
• Аллотрансплантат:
о Содержит только минеральный компонент кости; отсутствие костномозговых элементов
о Меньший риск передачи болезни
о Замороженный, лиофилизированный
о Больший риск осложнений:
- Несращение, перелом, инфицирование
- Отсутствие возможности восстановления сопутствующего повреждения
о Внедрение требует баланса между резорбцией и формированием костной ткани
3. Костный морфогенетический белок:
• Группа из шести различных белков (от ВМР-2 до ВМР-7), которые стимулируют формирование кости и хряща:
о ВМР-7 также известен как ОР-1
• Их получают путем метода рекомбинации ДНК
• Требуется проводник, обычно смешанный с костным трансплантатом или с заместителем костного трансплантата
• Обеспечивают остеоиндуктивное влияние
• Не обеспечивают структурную поддержку
• Их использование в позвоночнике может быть ассоциировано с агрессивной резорбцией кости, имитирующей инфицирование
4. Керамические:
• Большинство из них основаны на фосфате кальция:
о Самые распространенные - формы с гидроксиапатитом:
- Имитирует структуру кальция внутри кости
- Выпускаются в форме паст, порошков, гранул, блоков
- Плохие механические свойства
- Коралловые гидроксиапатиты получают из морских кораллов или синтетическим путем
о Другие реже используемые химические формы: трикальция фосфат, кальция сульфат
• Плотность, схожая или большая по сравнению с костью
• Заполняют дефекты, обеспечивают каркас для новой кости:
о По мере внедрения новой кости, спустя длительный период времени подвергаются резорбции: полная резорбция указывает на нарушение внедрения или рецидив опухоли
• Биологическая активность:
о Остеоинтегративная (новая кость спаивается с трансплантатом)
о Остеокондуктивная
о Может быть остеоиндуктивной
о Инертный материал, отсутствие токсичности
5. Деминерализованный костный матрикс:
• Тип аллотрансплантата
• Используется ввиду высвобождения КМБ
• Отсутствие структурных свойств
• Иногда смешивается с другими заместителями костной ткани для обеспечения остеоиндуктивных свойств
• Деминерализованный, поэтому рентгенонегативный; проводник обычно плотный
6. Инъецируемые цементы:
• Используются из-за механических свойств:
о Структурные характеристики имитируют кость
• Также обеспечивают трехмерный каркас для роста кости
• Основаны на полимерах; отсутствие биологической активности
7. Полиметилметакрилат:
• Тот же материал используется для создания акрила
• Жидкие мономеры или порошковые полимеры:
о Мономер: стабилизатор, активатор
о Порошок: включает в себя инициатор полимеризации
о При смешивании возникает экзотермическая реакция
• Используется при:
о Фиксации суставных имплантатов к кости, иногда педикулярными винтами
о Заполнении дефектов кости после кюретажа опухоли о Может смешиваться с антибиотиками медленного высвобождения и помещаться в инфицированные костные дефекты:
- Чаще после культивирования инфицированного имплантата
о Лечение болезненных переломов позвонков и крестца
• Цементы с низкой вязкостью используются для протезирования позвонков
• Способствует распределению нагрузки:
о Более гибкие чем кортикальный слой кости, менее гибкие чем губчатый слой
о Воздействие состоит в компрессии; она нарушается в области трещины
• Отсутствие биологической активности
• Для повышения плотности используется барий
• Токсичность для пациента:
о Пары проходят через контактные линзы
о Раздражение слизистой оболочки
о Контактный дерматит, онемение, парестезии
• Избыток мономера может быть токсичным для пациента:
о Небольшое количество всегда остается в тканях
о При ранней вертебропластике используются различные мономеры: изменение соотношения порошка приводит к увеличению количества свободных мономеров; оно вызывает повреждение легких и печени
б) Визуализация:
1. Рекомендации по визуализации:
• Лучший метод визуализации:
о Рентгенография оптимальна для оценки положения трансплантата, локализации цемента, статуса внедрения, выявления рецидива опухоли
(Слева) Рентгенография в боковой проекции: фиксация бедренным каркасным трансплантатом после корпэктомии. Прочность трансплантата идентична прочности собственной бедренной кости. Сращение происходит тогда, когда грануляционная ткань мигрирует в трансплантат кости, что приводит к размытию края между самой костью и трансплантатом.
(Справа) Рентгенография в ПЗ проекции: состояние после удаленной резекции опухоли. Для обеспечения структурной поддержки дефекта был помещен малоберцовый каркасный транс-плантатВ Трансплантат хорошо внедрился, отмечается целостность трабекул в области границы с собственной костью.
(Слева) КТ, реконструкция сагиттального среза: определяется псевдоартроз каркасною трансплантата. Отмечается светлый дефект на границе кости и трансплантата, что указывает на неправильное формирование кости в этом месте. Выше трансплантат хорошо внедрился.
(Справа) Рентгенография в ПЗ проекции: определяется размещение кораллового трансплантата для достижения артродеза. Коралл имеет структуру, схожую с трабекулярной. Он выбран в качестве трансплантата, поскольку имеет полости размер которых соответствует диаметру гаверсовых каналов.
(Слева) Рентгенография в боковой проекции: кюретаж и тампонирование гигантоклеточной опухоли дистальной лучевой кости губчатым трансплантатом. Трансплантат не должен быть ошибочно принят за грубые кальци-фикаты.
(Справа) Рентгенография в ПЗ проекции: определяются множественные очаги минерализации, расположенные эксцентрично внутри литического образования. Очаги относительно однородные по размеру и имеют кубовидную форму, что не является обычным явлением. Края нечеткие, что указывает на резорбцию, которая может быть частью процесса внедрения или может указывать на рецидив опухоли.
(Слева) Рентгенография в ПЗ проекции: определяются изменения после лечения гистиоцитоза из клеток Лангерганса. Образование было подвергнуто кюретажу и тампонировано костным трансплантатом. Солидная аморфная структура этого плотного образования указывает на то, что оно не является частью кости.
(Справа) КТ, реконструкция сагиттального среза: состояние после применения цемента для лечения остеомиелита. В костно-мозговой канал была установлена плевральная дренажная трубка, после ее удаления был введен цемент, пропитанный антибиотиками.
(Слева) Рентгенография в ПЗ проекции: наблюдение за высокой остеотомией большеберцовой кости и клиновидным трансплантатом. Трансплантат хорошо прижился, отмечается целостность трабекул в области остеотомии. Повышенная плотность является результатом формирования новой кости вдоль трабекул трансплантата.
(Справа) КТ, сагиттальный срез: состояние после дискэктомии и установки каркасного трансплантата. Отмечается просветление вокруг трансплантата, которое может свидетельствовать либо об инфицировании, либо о патологическом движении. Оно представляет собой лизис, который может возникнуть при чрезмерном использовании КМБ. Клинический анамнез может помочь подтвердить диагноз лизиса КМБ.
(Слева) Рентгенография в ПЗ проекции: определяется состояние после кюретажа гигантоклеточной опухоли: дефект был заполнен цементом и зафиксирован винтом для дополнительной прочности. Цемент имеет аморфную и плотную структуру.
(Справа) Рентгенография в ПЗ проекции, этот же пациент: отмечается тонкая светлая граница с линией склероза в области кругового края образования. Она находится в пределах нормы и, вероятнее всего, вызвана экзотермической реакцией в ответ на лечение. Тем не менее, визуализируемое очаювое литическое образование является очевидным признаком рецидива опухоли.
2. Рентгенография и КТ при цементе, заменителе костной ткани:
• Костный цемент:
о Аморфный материал с плотностью, большей чем кортикальный слой кости
о Обычно отмечается в виде конгломерата объемного образования:
- При вертебропластике может быть распределен среди трабекул кости, создавая сетчатую картину
- После кюретажа и тампонирования опухоли или кифопластики приобретает более солидную шаровидную картину
о Просветление < 2 мм со склеротическим ободком:
- Признак нормы
- Возможно вследствие фиброза по типу ободка, созданного экзотермической реакцией во время помещения
о Повышенное просветление в области края может указывать на осложнения:
- Рецидив сопутствующего новообразования
- Разрыхление после замещения сустава о Перелом цемента:
- Указывает на нарушение замещения сустава
- Небольшая значимость при замещении костного дефекта
• Губчатый трансплантат:
о Скопление инородных тел неровной формы с плотностью, схожей с кортикальным слоем кости:
- Могут имитировать опухолевый матрикс, минерализацию или окостенение:
Необходим клинический анамнез
- Со временем подвергается резорбции по мере того, как новая кость врастает в трансплантат:
Для оценки внедрения или его нарушения требуются серийные снимки
После резекции опухоли может отмечаться отсутствие развития новой кости, что свидетельствует о рецидиве опухоли
Краевое развитие кортикального слоя вокруг трансплантата в области перелома свидетельствует о несращении
• Кортикальный трансплантат:
о Трансплантат-накладка: прикрепляется серкпяжем или кабелем, реже винтами
о Может отмечаться перекрытие крупного дефекта
о Внедрение трансплантата требует длительного периода времени и происходит не всегда
• Кортико-губчатый трансплантат:
о Внедрение кости оценивается по краям трансплантата:
- Внедрение подтверждается при визуализации трабекул, идущих от самой кости к трансплантату
о Просветление на границе указывает на несращение
о Бедренные кольца: сращение тел поясничных позвонков
о Бикортикальные, трикортикальные, квадрикортикальные трансплантаты: указывается количество кортикальных поверхностей; например, бикортикальные трансплантаты используются для сращения тел шейных позвонков
(Слева) Рентгенография в ПЗ проекции: состояние после кюре-тажа и тампонирования гигантоклеточной опухоли. Для этого были использован смешанный кортикальный и губчатый костный трансплантат. Кортикальный трансплантат обеспечивает струк-турную поддержку; губчатый компонент заполняет образование и поверхность для роста кости.
(Справа) Рентгенография в ПЗ проекции, этот же пациент: определяется внедрение вещества трансплантата в остатки кортикального трансплантата. Четко ограниченное округлое просветление не визуализировалось на ранних рентгенограммах. Развитие подобных признаков указывает на рецидив опухоли.
(Слева) Рентгенография в боковой проекции: определяется каркасный трансплантат малоберцовой кости, используемый для достижения сращения, которою не удалось добиться. Трансплантат сломался. Отмечаются проксимальный и дистальный псевдоартрозы, Кортикальный трансплантат прочен, как и кость, но у него отсутствует способность к самовосстановлению.
(Справа) МРТ Т2ВИ, аксиальный срез: определяется рецидив хондросаркомы. Отмечается центральный пустотный сигнал от цемента, введенного во время предыдущего кюретажа и тампонирования образования. Отсутствие искажения поля помогает отличить эту картину от артефакта металлоконструкции.
(Слева) МРТ Т1ВИ, аксиальный срез: определяется истинный пустотный сигнал внутри крупной опухоли. Пустотный сигнал представляет собой цемент от предыдущей терапии. После ею затвердевания в нем отсутствуют подвижные протоны. Обратите внимание на отсутствие какого-либо артефакта химического сдвига.
(Справа) МРТ Т1ВИ, коронарный срез: состояние после размещения гранул с цементом, пропитанным антибиотиками, после удаления полностью инфицированного тазобедренною сустава. Цемент обычно используется для доставки антибиотиков. Он создает пустотный сигнал на всех последовательностях визуализации.
3. МРТ при цементе, заменителе костной ткани:
• Аутотрансплантаты: различная картина визуализации, зависящая от возраста:
о Может изначально иметь вид как нормальная кость/костный мозг
о Промежуточная фаза с отечными изменениями:
- Приводит к образованию грануляционной ткани
- Первоначально отмечается ↓ Т1 и ↓ Т2, вследствие отсутствия костномозговых элементов
о При успешном внедрении со временем отмечается картина нормального костного мозга
• Аллотрансплантаты:
о Первоначально отмечается ↓ Т1 и ↓ Т2:
- Это отражает отсутствие костномозговых элементов
о При успешном внедрении каркасного трансплантата, костный мозг развивается внутри костномозгового канала:
- Изначально отмечается ↓ Т1 и ↑ Т2 от грануляционной ткани; начинается с границы между собственной костью и трансплантатом, прогрессирует в область центра трансплантата
о Постоянный гипоинтенсивный сигнал указывает на неудачу внедрения
• Костный цемент:
о Определяется пустотный сигнал на всех последовательностях
о Отсутствие изменений со временем
о Окружающий отек костного мозга
в) Патология. Микроскопия:
• Внедрение трансплантата: кольцевые трабекулы с остеобластами или кристаллическая структура, которая подвергается резорбции при формировании новой кости
г) Клинические особенности. Течение и прогноз:
• Типичные признаки/симптомы:
о Успешное внедрение бессимптомное
о Боль чаще всего является симптомом нарушения внедрения:
- Патологическое движение, рентгенонегативный перелом, инфицирование, рецидив опухоли
• КМБ вводится в тела позвонков, что может привести к агрессивной резорбции:
о Имитирует инфицирование
д) Список использованной литературы:
1. Garcia-Gareta Е et al: Osteoinduction of bone grafting materials for bone repair and regeneration. Bone. 81:112-121, 2015
2. Gupta A et al: Bone graft substitutes for spine fusion: a brief review. World J Or-thop. 6(6):449-56, 2015
