Μελέτη των αλλοιώσεων ανακτηθέντων μικροπλακών οστεοσύνθεσης χρωμίου-κοβαλτίου-μολυβδαινίου από το σκελετό της κρανιοπροσωπικής περιοχής

Abstract

The aim of this present thesis is to study the correlation between the probable perfusion of metal particles that are released from Co-Cr-Mo maxillofacial osteosynthesis plates to the neighboring soft tissues and the possibility this mentioned perfusion to produce local inflammation or/and pain. The special issues in this study were: A. The investigation of surface alterations on Co-Cr-Mo osteosynthesis plates that had been retrieved from the maxillofacial skeleton when needed or when the patients asked for. B. The investigation and interpretation of microscopic lesions on the neighboring soft tissues and the probable perfusion of metal particles and C. Statistic evaluation of the results.Patients candidates for plate removal were those who were presented with medical indication to do so, or those who asked for this procedure due to psychological reasons. The patients were not obliged to have more sessions than those needed for the plates removal. The patients’ inclusion criteria were related to patients that have had Co-Cr-Mo plates at the facial skeleton for some medical reason. Patients that had been operated at the same anatomic area after the plates insertion and before the removal were excluded from this study. Patients with medical history were also excluded from this study.Finally, in this study 38 healthy patients were included. The total number of the plates retrieved was 66. That is, there were patients that had more than one plate at their skeleton. One of them (patient no. VII) had 5, and the mean value was 1,73 plates per patient.The preparation and the study of the soft tissues took place at PathMed diagnostic laboratories, Athens. all the bioptic tissues were prepared with Hematoxile-Eosine dye and investigated in x40 magnification for microscopic signs of inflammation. The same samples under the same magnification were investigated for perfusion of metal particles from the plates.The study of the plates took place at the Laboratory of Biomaterials of the Dental School of Aristotle University of Thessaloniki. From the 66 retrieved plates only 38 were suitable for further investigation. The rest 28 were destroyed during removal. From those 38, 31 presented with plastic deformation due to the needed adaptation during their placement on the bones. The 38 plates were investigated with the optic microscope under x5 magnification for surface distortions such as cracks, grooves, microvalleys, protrusions and etc. Afterwards, the plates studied the profilometer for measurement of their areal roughness, using the intensity type of measurement. The two measures that were used for this purpose were the Sa and Sku, approved from the Geometric Product Specification-Surface texture: areal (ISO 25178). Sa is measured in nm and represents the mean value of the surface height. Sku represents the grade of allocations of grooves and protrusions on the surface.Ten of the 66 soft tissues were lack of inflammatory signs. According to the followed method, 12 samples had not any metal particle perfusion. Twenty four (24) samples presented with mild perfusion, 20 with moderate, and 10 with extensive. The perfusions detected had either punctuated or linear pattern.From the 38 plates, 9 had no surface distortions. In 16 few distortions were found and in 13 of them a lot of distortions sere found.The statistic analysis found that there is a strong statistic correlation between the presence of metal particles at the soft tissues and the presence of inflammation (p<0,05). In particular, the mild pigmentation of the soft tissues with metal particles seems to be strongly correlated with the inflammation. During the soft tissue microscopy 54 of 66 samples presented with pigmentation. The statistic correlation between the indication for the plates placement and inflammation was also studied. Indeed these two parameters are related (p<0,05). Particularly, the fractures of the mandible have the highest percentage of inflammation. In addition, the anatomic position of the plates is related with the local inflammation (p<0,05). In particular, as in the international literature, the symphisis and the angle of the mandible presented with the most cases of inflammation. The duration that the plates remain in situ was also studied in correlation with inflammation. The results showed that these two parameters are strongly related (p<0,05). The time interval of 10-14 months from plates insertion to removal seems to be the most frequent period for plates removal. In this study, the surface distortions and the areal roughness (Sa and Sku) of the plates were studied. None of these three parameters is statistic related to local inflammation.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει σκοπό να μελετήσει τη συσχέτιση της πιθανής διάχυσης σωματιδίων που απελευθερώνονται στους παρακείμενους μαλακούς ιστούς από τις πλάκες οστεοσύνθεσης χρωμίου-κοβαλτίου-μολυβδαινίου (Howmedica, NJ, USA), που είχαν τοποθετηθεί για ποικίλους λόγους σε οστά του προσώπου, καθώς και την πιθανότητα να ευθύνεται η διάχυση αυτή για την εκδήλωση τοπικής φλεγμονής ή και άλγους στην περιοχή. Ειδικότερα στην μελέτη αυτή μελετήθηκαν Α. Η ανεύρεση επιφανειακών αλλοιώσεων σε πλάκες οστεοσύνθεσης χρωμίου-κοβαλτίου-μολυβδαινίου (Cr-Co-Mo) που είχαν τοποθετηθεί σε ασθενείς με παθήσεις του κρανιοπροσωπικού σκελετού. Οι πλάκες αυτές αφαιρέθηκαν είτε όταν αυτό κρίθηκε αναγκαίο είτε όταν το επιθυμούσαν οι ασθενείς. Β. Η αναζήτηση και αξιολόγηση των μικροσκοπικών αλλοιώσεων στους παρακείμενους των πλακών μαλακούς ιστούς καθώς και η αναζήτηση πιθανής διασποράς προς αυτούς μεταλλικών σωματιδίων από τις πλάκες. Γ. Στατιστική αξιολόγηση και συσχέτιση των αποτελεσμάτων. Υποψήφιοι ασθενείς για την αφαίρεση του υλικού οστεοσύνθεσης ήταν αυτοί που είτε παρουσίαζαν κλινικές ενδείξεις αφαίρεσης των πλακών (π.χ. φλεγμονή ή άλγος) είτε εξέφραζαν την επιθυμία για την αφαίρεσή τους π.χ. για ψυχολογικούς λόγους. Οι ασθενείς δεν υποχρεούνταν να προβούν σε περισσότερες επισκέψεις στην κλινική εξαιτίας της μελέτης παρά μόνον σε αυτές που απαιτούνταν για την αφαίρεση του υλικού οστεοσύνθεσης. Τα κριτήρια επιλογής αφορούσαν σε ασθενείς στους οποίους είχαν τοποθετηθεί πλάκες οστεοσύνθεσης χρωμίου-κοβαλτίου-μολυβδαινίου για ποικίλους λόγους στην κρανιοπροσωπική χώρα. Από τη μελέτη αποκλείστηκαν ασθενείς που για οποιονδήποτε λόγο είχαν υποβληθεί σε οποιαδήποτε χειρουργική παρέμβαση στην ανατομική περιοχή των πλακών στο χρονικό μεσοδιάστημα μεταξύ της τοποθέτησης τους και της αφαίρεσης τους. Επίσης, αποκλείστηκαν όσοι ασθενείς δεν είχαν ελεύθερο ιατρικό ιστορικό για την αντικειμενικότητα των αποτελεσμάτων.Στην έρευνα συμμετείχαν, τελικά, 38 υγιείς ασθενείς οι οποίοι πληρούσαν όλα τα προαναφερθέντα κριτήρια συμμετοχής. Ο συνολικός αριθμός των πλακών που αφαιρέθηκε από τους 38 ασθενείς ήταν 66. Δηλαδή υπήρχαν ασθενείς που έφεραν άνω της μίας πλάκας οστεοσύνθεσης. Ένας από αυτούς έφερε 5 (ασθενής Νο.VII), ενώ ο μέσος όρος πλακών ανά ασθενή ήταν 1,73 πλάκες.Η παρασκευή και η μελέτη των ιστών έγινε στο διαγνωστικό εργαστήριο PathMed στην Αθήνα. Όλα τα βιοπτικά δείγματα εγκιβωτίσθηκαν, παρασκευάστηκαν, σημάνθηκαν με χρώση αιματοξυλίνης-εωσίνης και τοποθετήθηκαν σε αντικειμενοφόρες πλάκες για μελέτη στο οπτικό μικροσκόπιο. Όλα τα βιοπτικά δείγματα μελετήθηκαν σε μεγέθυνση x40, δηλαδή σε 0,2mm2 επιφανείας του πλακιδίου για μικροσκοπικά σημεία φλεγμονής. Τα ίδια βιοπτικά δείγματα στη συνέχεια και υπό την ίδια μεγέθυνση στο οπτικό μικροσκόπιο εξετάστηκαν για την πιθανή ύπαρξη εναποθέσεων μεταλλικών στοιχείων.Η μελέτη των πλακών έγινε στο Εργαστήριο των Βιοϋλικών της Οδοντιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ. Από τις 66 πλάκες που ανακτήθηκαν οι 28 καταστράφηκαν κατά την αφαίρεση τους και ήταν αδύνατη η μελέτη τους. Τελικά η μελέτη έγινε σε 38 πλάκες. Από τις 38 αυτές πλάκες οι 31 είχαν υποστεί πλαστική παραμόρφωση κατά τη διαμόρφωση τους πριν την εφαρμογή τους στα οστά του σπλαγχνικού κρανίου (adaptation). Οι 38 αυτές πλάκες μελετήθηκαν στο οπτικό μικροσκόπιο για την ύπαρξη αλλοιώσεων στην επιφάνεια τους, όπως ρωγμές, εγκοπές, βοθρία, αύλακες, εσοχές, κοιλάνσεις, μικροκατάγματα, κλ.π. Η μελέτη έγινε με μεγέθυνση x5. Στη συνέχεια οι πλάκες αυτές μελετήθηκαν στο προφιλόμετρο για τη μέτρηση της αδρότητας επιφανείας τους (areal roughness). Ο τύπος της μέτρησης που χρησιμοποιήθηκε ονομάζεται μέτρηση πυκνότητας (intensity), υπονοώντας την πυκνότητα του φωτός. Τα μεγέθη που χρησιμοποιήθηκαν στην μελέτη ήταν δυο γιατί κρίθηκαν ως τα πιο αντιπροσωπευτικά. Και τα δύο μεγέθη είναι αποδεκτά και καθιερωμένα με το ISO 25178 από τον διεθνή οργανισμό Geometric Product Specification (GPS)-Surface texture: areal, ο οποίος συλλέγει και προτυποποιεί (standardization) μετρήσεις σχετικά με την τρισδιάστατη ανάλυση της υφής επιφανείας. Το πρώτο μέγεθος ονομάζεται Sa και μετράται σε nm. Αντιπροσωπεύει τον αριθμητικό μέσο όρο του ύψους της επιφανείας στην μετρούμενη επιφάνεια. Όσο πιο μεγάλο είναι το Sa τόσο πιο αδρή είναι η επιφάνεια. Το δεύτερο μέγεθος ονομάζεται Sku (kurtosis) και αντιπροσωπεύει τον βαθμό κατανομής των αυλάκων και των προεξοχών στην μετρούμενη επιφάνεια. Όσο περισσότερες εναλλαγές αυλάκων και προεξοχών υπάρχουν στην μελετώμενη επιφάνεια τόσο πιο αδρή είναι η επιφάνεια αυτή. Τιμές του Sku>3,00 υποδηλώνουν αυξημένη αδρότητα επιφανείας.Δέκα από τους 66 μαλακούς ιστούς δεν παρουσίασαν κανένα σημείο φλεγμονής. Σύμφωνα με την μέθοδο που ακολουθήθηκε 12 βιοπτικά δείγματα, από τα 66, δεν παρουσίασαν καμία διασπορά σωματιδίων από τις πλάκες. Εικοσιτέσσερα (24) δείγματα ανευρέθησαν με ήπια διασπορά, 20 με μέτρια και 10 με εξεσημασμένη. Οι εναποθέσεις που εντοπίσθηκαν είχαν είτε στικτή μορφολογία άλλοτε άλλου μεγέθους, είτε γραμμοειδή εναπόθεση στο δείγμα. Από τις 38 πλάκες που μελετήθηκαν για την ύπαρξη μικροσκοπικών αλλοιώσεων και σύμφωνα με την μέθοδο που ακολουθήθηκε σε 9 από αυτές δεν βρέθηκε καμία αλλοίωση. Σε 16 ανευρέθησαν ολίγες αλλοιώσεις και σε 13 πολλές αλλοιώσεις.H στατιστική συσχέτιση της ύπαρξης απελευθερωμένων σωματιδίων (debris) σε σχέση με την ύπαρξη φλεγμονής ανέδειξε ότι η διασπορά μεταλλικών σωματιδίων στους ιστούς συσχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την ύπαρξη κλινικών σημείων φλεγμονής με συντελεστή εμπιστοσύνης 95%. Όπως μάλιστα προκύπτει, η ήπια διασπορά μεταλλικών σωματιδίων είναι καθοριστική για την ύπαρξη κλινικών σημείων φλεγμονής με συντελεστή εμπιστοσύνης 95%. Κατά την οπτική μικροσκόπηση των 66 βιοπτικών δειγμάτων παρατηρήθηκε απελευθέρωση σωματιδίων προς του παρακείμενους προς τις πλάκες μαλακούς ιστούς καθώς σε 54 από τις 66 πλάκες που μελετήθηκαν είχαν προκληθεί χαρακτηριστικές μεταλλικές χρώσεις (pigmentation) από την παρουσία μεταλλικών σωματιδίων (ποσοστό 81,81%). Η συσχέτιση του είδους της πάθησης για την οποία τοποθετήθηκαν οι πλάκες και της ύπαρξης φλεγμονής επίσης μελετήθηκε στην παρούσα μελέτη. Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων έδειξε ότι πράγματι αυτές οι δύο παράμετροι συσχετίζονται στατιστικά με συντελεστή εμπιστοσύνης 95%. Ειδικότερ, τα κατάγματα της κάτω γνάθου έχουν περισσότερες πιθανότητες να παρουσιάσουν κλινικά σημεία φλεγμονής σε σχέση με οποιαδήποτε άλλη επέμβαση που περιγράφηκε στο ειδικό μέρος. Επίσης η ανατομική θέση των πλακών συσχετίζεται στατιστικά με συντελεστή εμπιστοσύνης 95% με την ύπαρξη φλεγμονής. Ειδικότερα το γένειο και η γωνία της κάτω γνάθου παρουσίασαν τις περισσότερες περιπτώσεις φλεγμονής. Ο χρόνος παραμονής των πλακών στους ιστούς σε σχέση με την πρόκληση συμπτωμάτων φλεγμονής, επίσης, μελετήθηκε στην έρευνα αυτή. Μετά τη στατιστική επεξεργασία των στοιχείων, καταλήξαμε στο γεγονός ότι ο χρόνος παραμονής των πλακών σχετίζεται στατιστικά σημαντικά (95% συντελεστής εμπιστοσύνης) με την ύπαρξη φλεγμονής. Ειδικότερα, το χρονικό διάστημα 10-14 μηνών μετά την τοποθέτηση του υλικού οστεοσύνθεσης παρουσιάζεται να αποτελεί την συνηθέστερη περίοδο αφαίρεσης των πλακών. Στην παρούσα μελέτη, επίσης, μελετήθηκαν η ύπαρξη μικροαλλοιώσεων στις πλάκες και μετρήθηκε η αδρότητα επιφανείας τους στο προφιλόμετρο χρησιμοποιώντας τα μεγέθη Sa και Sku. Καμία από τις 3 αυτές παραμέτρους δεν σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την πρόκληση φλεγμονής.