Vol.XXXVII, Suppl. 1 - Giornale Italiano di Ortopedia e Traumatologia

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s192 vertebroplastica e cifoplastica per il trattamento delle fratture vertebrali da compressione. Lo studio di queste nuove metodiche e delle loro applicazioni è, tuttavia, ancora in una fase iniziale di sperimentazione. L’interesse a sviluppare bioscaffold e biotecnologie, sempre più effi caci, per migliore i risultati a breve e lungo termine della chirurgia del rachide è enorme sia da parte del chirurgo che da quella delle aziende produttrici. I prodotti ortobiologici rappresentano, infatti, un crescente mercato e la chirurgia del rachide ne copre una grossa fetta. Dal punto di vista strettamente chirurgico però, questi nuovi sostituti dell’osso rappresentano solo un adiuvante al gesto chirurgico e il loro utilizzo rimane secondario alla giusta indicazione e alla corretta tecnica chirurgica. artrodEsi VErtEBraLE, iL ruoLo dEL BioscaffoLd Quando le strutture articolari dei segmenti vertebrali, dischi ed articolazioni apofi sarie posteriori, sono distrutte per un processo traumatico, degenerativo, tumorale, infettivo, infi ammatorio o iatrogeno 5 6 , l’artrodesi vertebrale, dopo un’adeguata decompressione delle strutture nervose, rappresenta il gesto chirurgico fondamentale per garantire la stabilità del rachide. L’incidenza della pseudoartrosi dopo artrodesi varia dal 5 al 35% 2 7 8 . Essa varia in base al segmento vertebrale coinvolto (cervicale o lombare), al numero di livelli interessati, al sito di artrodesi (intersomatica o posterolaterale), alla strumentazione utilizzata e a fattori intrinseci al paziente, come l’età, l’uso di tabacco ed eventuali malattie metaboliche (diabete, osteoporosi, ecc.) 2 7 . L’utilizzo di un trapianto che si integri al sito di artrodesi e che possa mediare rapidamente ed effi cacemente la fusione vertebrale è, pertanto, fondamentale. Il trapianto ideale dovrebbe possedere le seguenti caratteristiche: 1) una matrice osteoconduttiva fi nalizzata a fornire un’adeguata struttura tridimensionale che possa favorire la penetrazione dei vasi sanguigni e delle cellule progenitrici necessarie per la formazione del nuovo osso; 2) fattori osteoinduttivi che abbiano la capacità di richiamare le cellule staminali mesenchimali attraverso chemiotassi e quindi possano modulare la differenziazio- g. VadaLà Et aL. taB. i. Proprietà osteoconduttive, osteoinduttive e osteogeniche delle strategie trapianto logiche disponibili per favorire l’artrodesi vertebrale. osteoconduttivo osteoinduttivo osteogenico Osso autologo +++ +++ +++ Osso allogenico +++ + - Osso eterologo +++ - - Matrice ossea demineralizzata +++ ++ - Sostituti ceramici +++ - - BMPs - +++ - PRP - + - Concentrato di cellule midollari - - ++ ne osteogenica; 3) cellule osteogeniche con il potenziale di differenziarsi in osteoblasti; 4) la resistenza meccanica tale da supportare le forze di carico che gravano sul rachide durante il processo di fusione spinale. La Tabella I riporta le caratteristiche delle strategie disponibili per l’artrodesi vertebrale. L’osso autologo Il trapianto d’osso autologo è stato usato per molti anni al fi ne di ottenere una solida artrodesi vertebrale 2 7 . Esso possiede tutte le caratteristiche sopraindicate: è composto da una matrice/supporto osteoconduttivo di collagene e idrossiapatite; lo stroma midollare dell’osso trabecolare è popolato da cellule con potenziale osteogenico; numerosi fattori osteoinduttivi come le BMPs si possono trovare tra le proteine non collageniche della matrice mineralizzata del trapianto; possiede, grazie alla sua formulazione corticospongiosa, le caratteristiche meccaniche adeguate a supportare le forze di carico. La sede più frequente di prelievo del trapianto d’osso autologo è la cresta iliaca, tuttavia la morbidità associata nella sede d’espianto è molto comune. Il prelievo d’osso autologo, infatti, non solo aumenta notevolmente il tempo chirurgico e le perdite ematiche intraoperatorie, ma può determinare la comparsa di dolore cronico, di danno nervoso con conseguente insorgenza di parestesie (meralgia parestesica), di perforazioni peritoneali, la formazione di ematomi e l’instaurarsi di infezioni 2 . Tali complicanze hanno una frequenza riportata intorno al 50% secondo alcune casistiche 9 . Tenuto conto di tali complicanze legate all’espianto, l’utilizzo di osso autologo locale ottenuto dalla demolizione delle strutture vertebrali posteriori rappresenta un’alternativa. Sengupta et al. hanno effettuato uno studio retrospettivo, radiografi co e clinico, per confrontare l’utilizzo dell’osso autologo prelevato dalla cresta iliaca con quello d’osso autologo prelevato dalla demolizione locale delle strutture posteriori nell’artodesi postero-laterale lombare. Tutti i pazienti sono stati sottoposti a decompressione e stabilizzazione con viti peduncolari e successivamente valutati radiografi camente. La percentuale di fusione risultava equivalente nelle artrodesi ad un livello ma si riduceva signifi cativamente ridotta nelle altrodesi a più livelli con l’uso dell’osso autologo locale 10 . L’osso allogenico L’utilizzo di osso allogenico prelevato da cadavere come trapianto osseo in chirurgia vertebrale rappresenta una valida alternativa al trapianto autologo. Questo, infatti, permette di evitare la morbidità associata al sito di espianto e di ridurre notevolmente
BioscaffoLd E BiotEcnoLogiE nELLa chirurgia dEL rachidE i tempi operatori e le perdite ematiche. Tuttavia l’utilizzo dell’osso allogenico comporta un aumentato rischio di malattie infettive, nonostante lo screening sierologico dei donatori ed i moderni metodi di prelievo e conservazione abbiano ridotto la frequenza di tale complicanza 11 . Le proprietà fi nali dell’osso allogenico dipendono dal metodo di preparazione. Esso è disponibile in due forme, mineralizzato e demineralizzato. L’osso allogenico fresco congelato (mineralizzato) non è osteogenico, moderatamente osteoinduttivo e molto osteoconduttivo. Il congelamento a -60°C ne riduce l’immunogenicità. La matrice d’osso demineralizzata (DBM) è prodotta attraverso la rimozione del contenuto minerale osseo tramite un processo di estrazione acida, in modo da ottenere la componente proteica composta dalle proteine collageniche, non collageniche e fattori di crescita. Essa contiene le proteine morfogeniche dell’osso (BMPs) in basse concentrazioni. La procedura di preparazione di osso allogenico demineralizzato non prevede però la quantifi cazione dei fattori di crescita che possono pertanto essere presenti in concentrazione variabile tra le differenti aziende produttrici e tra i differenti lotti di derivazione 12 . La DMB esiste in varie formulazioni e forme, questa presenta caratteristiche di buona osteoconduttiva e proprietà variabili di osteoinduttività. La concentrazione di BMP-2 e BMP-7, infatti, è dell’ordine dei nanogrammi, circa un milione di volte inferiore rispetto alla concentrazione necessaria ad ottenere un’artrodesi vertebrale 13 . sostituti dell’osso sintetici Sono numerosi i sostituti dell’osso sintetici che hanno proprietà osteoconduttive tali da promuovere la crescita ossea all’interno dello scaffold. I compositi ceramici di calcio fosfato sono dei materiali inorganici prodotti ad elevate temperature. Il metodo di processazione della ceramica permette di generare prodotti con struttura e caratteristiche chimiche differenti. Il β-tricalcio fosfato (β-TCP) e l’idrossiapatite sono i materiali sintetici più comunemente utilizzati per le loro caratteristiche chimico-fi siche simili alla parte mineralizzata dell’osso. Il processo di produzione permette di ottimizzare la porosità e la dimensioni dei pori in modo da favorire la crescita ossea interna. Sfortunatamente, essi non presentano adeguate caratteristiche di riassorbibilità e di resistenza meccanica. Il β-TCP si riassorbe troppo rapidamente senza offrire un supporto meccanico adeguato al sito d’impianto. L’idrossiapatite, invece, si riassorbe lentamente impedendo all’osso neoformato di rimodellarsi sotto l’azione dei carichi fi siologici. Esso, inoltre, è radiopaco e rende quindi diffi coltosa la valutazione dell’avvenuta artrodesi. La maggioranza dei prodotti attualmente utilizzati in chirurgia spinale sono composti da β-TCP e idrossiapatite associati o meno a collagene bovino. Il collagene per- s193 mette di variare la forma dello scaffold, le proprietà di riassorbimento e permette la combinazione con agenti osteoinduttivi come BMP-2 ricombinante. I dati preclinici supportano l’utilizzo di questi compositi. Healos (Depuy Spine) è un materiale sintetico che consiste nell’80% di collagene tipo I bovino e nel 20% d’idrossiapatite. In uno studio condotto su modello animale (coniglio) di artrodesi intertrasversaria lombare, è stato valutato l’utilizzo di Healos da solo e in associazione con aspirato midollare rispetto all’osso autologo dalla cresta iliaca. Ad 8 settimane di follow-up il 100% del gruppo Healos associato ad aspirato midollare, il 75% del gruppo osso autologo ed il 18% del gruppo con il solo Healos mostravano segni radiografi ci di artrodesi. Pertanto, il materiale in questione deve essere associato ad agenti osteogenici, come l’aspirato midollare, per offrire una valida alternativa all’osso autologo nell’artrodesi vertebrale 14 . In uno studio condotto su primati è stato paragonato l’effetto del β-TCP, con o senza aspirato midollare, all’osso autologo in un modello di artrodesi posterolaterale. Questi autori hanno riportato che l’87% degli animali ai quali veniva applicato β-TCP con le cellule progenitrici del midollo osseo sviluppava una solida fusione contro il 67% del gruppo trattato con osso autologo. Il gruppo con il solo β-TCP non mostrava nessuna evidenza di fusione 15 . Un altro studio condotto su un modello di artrodesi intersomatica (coniglio), con un materiale simile associato all’aspirato midollare, ha mostrato risultati analoghi 16 . Numerosi studi clinici supportano l’uso degli scaffolds in calcio fosfato, porosi e associati all’aspirato midollare per l’artrodesi vertebrale. Epstein et al. hanno valutato l’effi cacia di uno scaffold sintetico poroso, composto per l’ 80% da β-TCP e per il 20% da collagene tipo I bovino associato ad aspirato midollare e all’osso autologo locale, nell’ottenere una solida artrodesi postero-leterale lombare strumentata ad uno o a due livelli. La valutazione TC a sei mesi ha dimostrato una solida fusione nel 96% dei casi di artrodesi ad un livello e nell’85% dei casi a due livelli 17 . Dai e Jaing hanno pubblicato uno studio randomizzato retrospettivo dove hanno comparato l’uso del β-TCP associato all’osso autologo locale rispetto all’osso autologo dalla cresta iliaca, nell’artrodesi posterolaterale lombare ad un livello. Gli autori non hanno osservato differenze tra i due gruppi 18 . Neen et al. hanno effettuato uno studio prospettico casocontrollo, dove hanno valutato l’uso di Healos associato all’aspirato midollare rispetto all’osso autologo dalla cresta iliaca, nell’artrodesi lombare. Questi autori hanno dimostrato la stessa percentuale di fusione dell’artrodesi postero-laterale nei due gruppi di studio, ma una minore percentuale di fusione nel gruppo del biomateriale rispetto all’osso autologo nell’ottenere la fusione intersomatica 19 .
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