Zespół badaczy włoskich opracował metodę wytwarzania zindywidualizowanych bloków porowatego hydroksyapatytu techniką CAD/CAM wspomaganą tomografią CBCT w celu augmentacji dna zatoki szczękowej w procedurze sinus lifting[7], a także wykorzystał dane uzyskane z obrazowania wolumetrycznego do zabiegów augmentacyjnych wyrostka zębodołowego szczęki i żuchwy.[8,9] Według Mangano i wsp. oraz Figluzziego i wsp. otrzymane substytuty kostne były odpowiednie pod względem kształtu, profilu, wielkości oraz ogólnego wyglądu i usprawniły pracę operatorów.

Jedno z nielicznych opracowań w obszarze periodontologii opublikowane w 2012 roku przez naukowców koreańskich[10] potwierdziło na materiale zwierzęcym dobrą adaptację histologiczną bloków wszczepowych wykonanych z materiału alloplastycznego innego niż hydroksyapatyt techniką custom made, z minimalną reakcją zapalną. Pozytywne efekty rekonstrukcji mogą być związane ze stabilnością mechaniczną i dobrą retencją bloków modelowanych precyzyjnie do kształtu defektu kostnego. Również naukowcy z Japonii potwierdzili pozytywne efekty wypełniania rozległych ubytków kostnych za pomocą indywidualnie wytwarzanych techniką CAD/CAM wszczepów z hydroksyapatytu pokrytych białkami morfogenetycznymi kości (bone morphogenetic protein, BMP).[11]

Obecnie istnieje możliwość przygotowania mnogich elementów kostnych z materiału ksenogennego lub alloplastycznego o różnorodnym kształcie przeznaczonych do licznych defektów tkanki kostnej w przebiegu choroby przyzębia (ryc. 4). W wybranych przypadkach złożonych defektów kostnych istnieje potencjalna możliwość wytworzenia dzielonego elementu składającego się z kilku mniejszych fragmentów, które można zestawiać śródzabiegowo na zasadzie puzzli, klocków. Potencjalne zastosowania kliniczne indywidualnie wytworzonych bloków metodą on demand mogą obejmować:

  • ubytki poziome,
  • rozległe pionowe, dwuścienne i jednościenne ubytki kostne obejmujące obszar kilku sąsiednich zębów z utratą blaszki zbitej, np. w odcinku przednim szczęki,
  • rozległe ubytki mieszane,
  • pojedyncze, podwyrostkowe ubytki międzyzębowe,
  • rozległe ubytki międzykorzeniowe (?).

Zalety nowej metody indywidualnego modelowania to:

  • projekt zaprojektowany i wytworzony specjalnie dla danego przypadku klinicznego,
  • optymalne dopasowanie kontaktu pomiędzy naturalną tkaną kostną a blokiem zwiększające sukces osteointegracji,
  • gwarancja uzyskania pożądanego kształtu wszczepu,
  • poprawa warunków miejscowych wymaganych do sterowanej regeneracji,
  • oszczędność czasu zabiegowego,
  • minimalizacja ryzyka niepowodzenia zabiegowego,
  • racjonalizacja całkowitego kosztu zabiegu regeneracji.

Ograniczenia techniki szybkiego prototypowania w periodontologii związane są z charakterystyką i znacznym zróżnicowaniem defektów tkanki kostnej indukowanych schorzeniami przyzębia. Często, z powodu małowymiarowych i wielokształtnych defektów nie jest technicznie możliwe wytworzenie dedykowanych indywidualnie elementów odtwarzających utraconą strukturę. Materiały ksenogenne oraz alloplastyczne przeznaczone do substytucji tkanki kostnej stanowią struktury o charakterze porowatym i niekompaktowym, mając specyficzną charakterystykę parametrów fizyko-mechanicznych. Istotne ograniczenia tej techniki dotyczą:

  • wysokiego kosztu prefabrykowanego elementu kostnego dla pacjenta, zależnego od wielkości bloku,
  • dodatkowego kosztu obrazowania tomograficznego 3D,
  • zwiększonej ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie CBCT,
  • czasu oczekiwania na przygotowanie i dostarczenie wymodelowanego elementu kostnego,
  • złożonego, wielopłaszczyznowego kształtu periodontologicznych ubytków kostnych o stosunkowo niewielkich gabarytach przestrzennych,
  • sposobu trwałego mocowania gotowych, zindywidualizowanych elementów kostnych.

Procedura przygotowania zindywidualizowanego bloku kostnego

W praktycznym postępowaniu klinicznym augmentaty ksenogeniczne (rzadziej allogeniczne, alloplastyczne) odtwarzające brakujące części są przygotowywane na zlecenie poprzez wycinanie z bloku odpowiednio przygotowanej tkanki kostnej na podstawie precyzyjnego odwzorowania uzyskanego metodą rentgenowskiej tomografii komputerowej. Tak otrzymany indywidualny, sterylny element kostny charakteryzuje się wyprofilowaniem dopasowanym do wielowymiarowego ubytku pacjenta, zwiększeniem powierzchni bezpośredniego kontaktu z naturalną tkanką kostną oraz znacznie poprawioną retencją w stosunku do standardowo stosowanych bloków kostnych, co umożliwia skrócenie czynności klinicznych oraz efektywną osteoindukcję tkanki kostnej wyrostka zębodołowego. Etapy postępowania obejmują:

  • wstępną ocenę kliniczną parametrów określających stan przyzębia brzeżnego,
  • zlecenie wykonania obrazowania 3D CBCT przez periodontologa-operatora,
  • przesłanie danych z tomografii do laboratorium wykonującego bloki kostne na żądanie (płyta CD, nośnik pamięci, e-mail), również w uniwersalnym formacie radiologicznym DICOM,
  • stworzenie wirtualnego modelu kości wyrostka zębodołowego za pomocą odpowiedniego oprogramowania, model ten można również przekształcić w prototyp z fotopolimeru, służący np. do celów dydaktycznych, poglądowych i wspomagających sam zabieg augmentacji,
  • modelowanie zadanego kształtu przeszczepu z materiału ksenogennego lub alloplastycznego w laboratorium,
  • pełną sterylizację chemiczną i biologiczną uzyskanego bloku,
  • odesłanie zleconych elementów odtwarzających ubytki kostne do periodontologia,
  • procedurę chirurgiczną augmentacji bloku z jego umocowaniem.

Indywidualnie zaprojektowany i wytworzony za pomocą danych z tomografii CBCT substytut kostny może zostać dodatkowo pokryty granulowanym materiałem kościozastępczym, np. pochodzenia wołowego, i przykryty resorbowalną membraną wykonaną z włókien kolagenowych. Istotna jest ścisła współpraca z laboratorium – producentem oferującym usługi zlecone prefabrykowania elementów kostnych na żądanie. Poza projektowaniem i wytwarzaniem tych bioelementów kostnych firmy oferują inne usługi typu: tworzenie modelu wszczepu/przeszczepu metodą stereolitografii, planowanie leczenia implantologicznego (nawigacja) oraz planowanie metody stabilizacji wytworzonego bloku (umiejscowienie pinów mocujących).

Niezmiernie istotna jest precyzyjna kwalifikacja pacjenta do zabiegu, uwzględniająca czynniki miejscowe i ogólnoustrojowe, stabilne umocowanie bloku wszczepowego oraz pełne pokrycie płatem tkanek miękkich całego wszczepu, często znacznych rozmiarów przestrzennych.

Przyszłość – biomodelowanie tkankowe i wydruki tkanek

W nieodległej przyszłości można spodziewać się wdrożenia technologii bioprintingu kostnego, czyli tworzenia tkanki kostnej, analogicznej do bioprintingu tkankowego, tj. drukowania żywych komórek. Bioprinting wykorzystuje modelowanie indywidualne 3D tkanki, w którym do podłoża allogenicznego, będącego matrycą i jednocześnie materiałem odżywczym, nanoszone są klastry komórek, które tworzą odpowiednią tkankę po indukcji biochemicznej. Jest szansa, że dzięki tej technologii rozwinie się nowa metoda wytwarzania przeszczepów tkanki kostnej in-office. Odwzorowanie ubytków kostnych otrzymane metodą CBCT w połączeniu ze śródzabiegowym obrazowaniem trójwymiarowym za pomocą światła spolaryzowanego może stanowić w przyszłości podstawę hybrydowej techniki rejestracji złożonych defektów kostnych, przydatnej w wytwarzaniu in-office przeszczepów kostnych wspomaganych komputerowo programami do projektowania 3D, analogicznie do technologii CAD/CAM. Problemem klinicznym pozostaje metoda szybkiej sterylizacji w warunkach gabinetu otrzymanych struktur przeznaczonych do implantacji dotkankowej.

Można spodziewać się szybkiego rozwinięcia techniki modelowania przeszczepów kostnych na żądanie w strategicznych dziedzinach medycyny, np. ortopedii i chirurgii szczękowo-twarzowej. Narodowy Instytut Zdrowia w Stanach Zjednoczonych Ameryki (National Institute of Health, NIH) finansuje projekty badawcze w fazie badań klinicznych związane z wykorzystaniem bloków wszczepowych na żądanie. Przykładowo projekt realizowany przez naukowców z Tajlandii zakłada wieloczynnikową ocenę efektów chirurgicznego leczenia zmian reumatycznych w obrębie stawu kolanowego za pomocą indywidualnie frezowanych elementów kostnych, wykorzystując dane tomograficzne.[12]

Podsumowanie

Planując zabieg rekonstrukcji periodontologicznej na podstawie diagnostyki przedzabiegowej uwzględniającej zaawansowane obrazowanie RTG, właściwej kwalifikacji pacjenta oraz stosując techniki augmentacyjne, dzięki którym możliwa jest modyfikacja ilościowo-jakościowa tkanki kostnej, możemy uzyskać przewidywalny końcowy efekt funkcjonalny i estetyczny. Sukces leczenia chirurgiczno-periodontologicznego zależy od kompleksowego planu leczenia oraz zastosowania zespołu zindywidualizowanych procedur i metod, które powinny uwzględniać specyficzne uwarunkowania miejscowe pacjenta.

Zdjęcia: archiwum prywatne (5)