Innesti ossei di banca

Relazione presentata al Convegno "Infezioni protesiche: approccio multidisciplinare ad una patologia invalidante" (Torino, 22 Novembre 2001) - Atti del Convegno, pag. 60-61.

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L'utilizzo di innesti ossei morcellizzati è descritto già dal 1948 da De Grood che utilizzava osso morcellizzato mescolato a penicillina per la cura delle osteomieliti nelle ferite da guerra.
Negli anni successivi altri Autori hanno descritto la loro esperienza con innesti morcellizzati prevalentemente per il trattamento delle perdite di sostanza ossea nelle revisioni protesiche.

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Nel 1996 Hovelius e Ullmark descrivono in modo standardizzato la produzione di innesti morcellizzati omoplastici nella revisione di protesi di ginocchio mobilizzate.

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Viene utilizzato osso omoplastico o, quando possibile, autoplastico solo spongioso.
Si asportano accuratamente i tessuti fibrosi e la parti ossee corticali.

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La morcellizzazione viene eseguita con un apposito strumentario denominato Howex. In circa 20 secondi si macina una testa di femore.
Si ottengono "chips" ossee di 3 mm di dimensione massima.
La preparazione dell'innesto può essere fatta in sala operatoria, durante l'intervento. In tale modo sono stati preparati gli innesti nell'Istituto Rizzoli negli anni 1997 e 1998.

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Il prodotto viene poi raccolto in una garza e lavato in soluzione fisiologica calda a circa 40°. Thorèn, nella sua tesi di Laurea, ha dimostrato che con il lavaggio si elimina gran parte del grasso midollare. Ha dimostrato inoltre che lo "sgrassamento" accellera l'osteointegrazione dell'innesto e riduce la flogosi da istio-incompatibilità degli innesti omoplastici.
Normalmente il lavaggio è ripetuto tre volte, quindi l'osso morcellizzato viene asciugato il più possibile all'interno di un telino sterile robusto tramite spremitura manuale.
A questo punto può essere utilizzato.

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E' fondamentale che l'innesto morcellizzato riempa lesioni cavitarie, dalle quali venga contenuto completamente. Se questa condizione non viene rispettata, l'innesto può riassorbirsi e non portare ad alcun recupero della perdita di sostanza ossea.
Nell'immagine a fianco si vede l'area acetabolare, in revisione di protesi d'anca, colmata di osso morcellizzato. Anteriormente vi è un anello di rinforzo sul quale verra' fissato un nuovo cotile.
La superficie del morcellizzato è stata modellata con una fresa da cotile girata al contrario e quindi manualmente compressa con un cotile da prova.

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Immagine di preparato istologico, per gentile concessione del dott. G. Ullmark.
A 4 settimane dall'innesto di osso morcellizzato, le "chips" di colore rosso scuro appaiono circondate da tessuto osseo neoformato, di colore rosso più tenue. Nello spessore dell'osso neoformato vi sono lacune con osteociti. Le trabecole ossee sono circondate da abbondante tessuto fibroso ben vascolarizzato.
L'immagine istologica conferma che gli innesti ossei morcellizzati
servono da substrato inducente per la neo-osteogenesi.

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Immagine di preparato istologico, per gentile concessione del dott. G.Ullmark.
A sei mesi le "cips" innestate sono ancora distinguibili per la colorazione verde scuro e per le lacune osteocitiche vuote. Appaiono abbondantemente circondate da nuovo tessuto osseo neoformato verde chiaro, attraversato da vasi e con lacune osteocitiche abitate.
Attorno alle travate ossee vi è un vallo fibroso e stroma abbondantemente vascolarizzato.

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Immagine di preparato istologico, per gentile concessione del dott. G.Ullmark.
In questa immagine si vede una sezione diafisaria periprotesica di femore di un paziente deceduto per cause naturali, operato 4 anni prima di revisione di protesi d'anca.
Il tessuto osseo è omogeneo alla periferia, mentre nella parte interna è ricco di lacune emopoietiche.

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Immagine di preparato istologico, per gentile concessione del dott. G.Ullmark.
Ad un maggiore ingrandimento le trabecole ossee appaiono formate da tessuto omogeneo, nel quale non si individuano più le "chips" innestate. Attorno vi è un abbondate stroma emopoietico.
A 4 anni gli innesti sono già stati coinvolti nel biologico rimaneggiamento osseo e non ce n'è più traccia. Rimane un tessuto osseo abbondantemente vascolarizzato, completamente neoformato, che colma un volume prima vuoto.

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Da 1998 la Banca dell'Osso dell'Istituto Rizzoli di Bologna produce osso morcellizzato sgrassato denominato sinteticamente "MOS".

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L'osso, lavorato come già esposto, viene chiuso in quantità di 20 grammi (circa mezza testa femorale media) in una triplice confezione sotto vuoto e conservato a -80°.
Se la lavorazione non è avvenuta in asepsi, la confezione viene sterilizzata con raggi gamma ad un dosaggio che non altera le caratteristiche fisiche e meccaniche dell'osso.

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Il primo impiego del "MOS" è stato per la revisione delle protesi d'anca mobilizzate con una importante perdita di sostanza ossea. Nella casistica I.O.R. esse rappresentano il 35% alla fine del 2001. Successivamente però, con la constatazione della affidabilità del "MOS", le indicazioni aumentavano e venivano quindi trattate altre patologie. Nelle superfici di artrodesi vertebrale, come arricchimento osseo. Nel borraggio di cavità osteolitiche come cisti ossee, cisti aneurismatiche, TCG. Nelle osteosintesi di pseudoartrosi dei grandi segmenti per arricchimento locale osseo e riempimento di "spazi morti" fra il segmento osseo, i mezzi di sintesi e stecce corticali omoplastiche. Il "MOS" è stato utilizzato anche per protesi primarie in coxartrosi
secondaria post-trauma, dove il cotile può essere gravemente deformato.

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Reimpianto di cotile mobilizzato a destra con utilizzo di innesto osseo omologo massivo.

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A 8 mesi riassorbimento dell'innesto e mobilizzazione asettica del cotile.

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Controllo postoperatorio del terzo reimpianto del cotile. Il cotile è mantenuto in sede da un anello di rinforzo con alette avvitate iliache e gancio otturatorio. Il volume di osteolisi è colmato con innesti morcellizzati compressi, una retina di titanio impedisce la dispersione di morcellizzato attraverso una soluzione di continuo della lesione cavitaria.

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Controllo a 6 mesi dall'intervento. La massa dell'innesto morcellizzato è ben visibile. I mezzi di sostegno del cotile in sede. Il paziente carica completamente.

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A 12 mesi dall'intervento il volume osseo innestato morcellizzato è radiologicamente più denso ed omogeneo. Invariato l'assetto dei sistemi protesici.

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In questa paziente entrambe le protesi sono mobilizzate, quella sinistra presenta una sintomatologia più importante.

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Il reimpianto viene eseguito con un cotile da revisione con anello di rinforzo con presa iliaca e con gancio otturatorio. La cavità cotiloidea risulta aperta medialmente, per cui viene applicata una retina di titanio per impedire la dispersione del morcellizzato. La perdita di sostanza ossea viene colmata da osso omoplastico di Banca morcellizzato e sgrassato.

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A tre mesi decorso regolare con carico concesso parzialmente. Buona radio-opacità dell'innesto osseo morcellizzato, che si presenta compatto e senza zone di rarefazione.

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A sei mesi decorso regolare, carico pieno da 3 mesi. Buona tenuta del tessuto morcellizzato.

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In questa giovane persona gli innesti morcellizzati sono stati impiegati per riempire la cavità rimasta dallo svuotamento di un tumore a cellule giganti.

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Controllo radiografico ad un anno.

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Paziente con cisti ossea. A destra controllo radiografico ad un mese dall'intervento, da notare il bordo di radiotrasparenza che circonda il volume di innesto morcellizzato.

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Controllo radiografico a 3 e 6 mesi. Il bordo radiotrasparente è scomparso con una integrazione completa dell'innesto morcellizzato.

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Frattura del piatto tibiale esterno. In queste fratture lo schiacciamento dell'osso spongioso tibiale equivale ad una perdita di sostanza ossea.

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Caso particolarmente complesso: giovane paziente con pseudoartrosi di cotile ed artrosi econdaria della coxa destra. Trattamento chirurgico: artroprotesi press-fit con cotile avvitato e abbondante impiego di morcellizzato per dare una stabilità secondaria all'impianto cotiloideo.

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A 45 giorni la clinica era nella norma. Era concesso un carico sfiorante. L'aspetto radiologico faceva apprezzare un aspetto omogeneo del morcellizzato, senza evidenti soluzioni di continuo con l'osso pelvico.

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- La revisione era stata fatta su una protesi di ginocchio già infetta. L'osso morcellizzato era stato impiegato nella metafisi tibiale dove c'era una importante perdita ossea. Nei primi impieghi del morcellizzato, non si associava antibiotico.
- Il morcellizzato si è riassorbito perché la cavità cotiliodea non aveva un fondo continente. Per questo motivo non è stato possibile compattare correttamente il morcellizzato che in parte si è disperso nella pelvi.
- In un caso si verificò una lussazione postoperatoria con ematoma e infezione successiva che non interessò l'impianto. Nel secondo caso, l'infezione interessava completamente l'impianto e l'osso innestato. Dopo un intervento di pulizia delle parti molli, si ebbe una completa guarigione.

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A questo punto i risultati ottenuto con gli innesti di Banca morcellizzati e sgrassati vennero giudicati molto soddisfacenti. Al punto che si pensò in quale modo potessero essere utilizzati anche per le osteomieliti e le pseudoartrosi infette.
Witso et al. avevano già studiato le caratteristiche di "carrier" di antibiotico dell'osso morcellizzato in vitro. Si pensò allora a mescolare polvere secca di antibiotico ad osso morcellizzato ed a cemento acrilico. L'idea del cemento acrilico venne per dare una consistenza all'osso morcellizzato.

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I cilindri di osso morcellizzato, cemento (PMMA) e antibiotico sono stati fatti con uno stampo apposito di 1 cm di diametro e 1 cm di altezza.
La quantità di antibiotico, di cemento in polvere secca e di osso morcellizzato asciutto veniva misurata su apposita bilancia elettronica. Come antibiotico è stata scelta la vancomicina, perché attualmente las gran parte dei germi patogeni è sensibile a questo macrolide.
La parte di reagente liquido è stata dosata in funzione della sua quantità minima capace di reagire con il cemento in polvere.

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Sono stati prodotti 16 cilindri in tutto: 10 cilindri con PMMA, vancomicina e osso morcellizzato.
6 cilindri con solo PMMA e antibiotico, per poter avere un confronto con i precedenti.

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Entrambi i gruppi sono stati immersi per una metà in soluzione fisiologica e per l'altra in pool di plasma umano, a 37°.
I gruppi così formati risultavano quattro:
- Gruppo 1: PMMA - Vancomicina - MOS in plasma
- Gruppo 2: PMMA - Vancomicina - MOS in fisiologica
- Gruppo 3: PMMA - Vancomicina in plasma
- Gruppo 4: PMMA - Vancomicina in fisiologica

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Il dosaggio dell'antibiotico è stato fatto a tempo zero e quindi ogni giorno, cambiando il liquido di immersione per una settimana. Successivamante il dosaggio si è ripetuto settimanalmente, in 14a, 21a e 28a giornata.

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48. RISULTATI
Nei 28 giorni di immersione, il rilascio maggiore di antibiotico è avvenuto dai cilindri di PMMA-Vanco.-MOS immersi nel plasma umano. La quantità minore di antibiotico rilasciato è avvenuta dai
cilindri di PMMA-Vanco immersi nel plasma.

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Il rilascio di antibiotico nella maggiore quantità è avvenuto nelle prime due giornate di immersione. I cilindri PMMA-Vanco-MOS e PMMA-Vanco in soluzione fisiologica hanno dato di più rispetto agli altri gruppi. Nei giorni successivi il rilascio di antibiotico si è uniformato fra i quattro gruppi, senza differenze statisticamente significative.

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Dalla fine della prima settimana alla quarta, la quantità di antibiotico rilasciata si è progressivamente ridotta per i quattro gruppi.
I cilindri PMMA-Vanco-MOS in plasma hanno rilasciato la quantità più alta e in 28a giornata la concentrazione "in vitro"dell'antibiotico superava la MIC su germi sensibili da 20 a 200 volte.

51. CONCLUSIONI
L'osso omoplastico di Banca, morcellizzato e sgrassato secondo l'esperienza di Hovelius e Ullmark, si è rivelato una affidabile risorsa nel trattamento chirurgico delle lesioni ortopediche con perdita importante di tessuto osseo.
Mescolato a polvere di antibiotico e cemento metacrilato,
nelle sperimentazioni "in vitro", si è rivelato un sistema composito ottimo come carrier di antibiotico.
Al momento attuale non si può affermare nulla, ma è evidente la potenziale utilità di tale composito nel trattamento delle patologie settiche con perdita di sostanza ossea.

Giovanni Gualdrini