Ryzyko kontaminacji bakteryjnej narzędzi używanych przy pobieraniu materiału kostnego do autogennych wszczepów kostnych w implantologii

Pobieranie z jamy ustnej materiału kostnego do wszczepów autogennych w implantologii odbywa się za pomocą specjalnie skonstruowanych narzędzi. Celem pracy była ilościowa ocena bakteryjnej kontaminacji okruchów kostnych zebranych przez kilka różnych urządzeń. Od 12 pacjentów poddawanych procedurom implantologicznym pobrano materiał kostny przy użyciu osteotomu, skrobaka kości, filtru kostnego i wiertła trepanowego, po czym określono całkowitą zawartość bakterii w poszczególnych próbkach.

Autogenny wszczep kostny

Autogenny wszczep kostny to złoty standard terapeutyczny uzupełniania ubytków kości i rekonstrukcji wyrostków zębodołowych, będący częścią procedury implantologicznej. Metoda ta nie powoduje reakcji odrzucenia, a ponadto dostarcza składników pobudzających osteogenezę [1, 2]. Małe fragmenty kostne używane do tego celu są zwykle pobierane wewnątrzustnie, np. z gałęzi żuchwy lub przestrzeni zatrzonowcowej. W piśmiennictwie donoszono, że pobranie materiału z takich źródeł wykazuje liczne przewagi nad wykorzystaniem źródeł pozaustnych, w tym skrócenie czasu zabiegu i hospitalizacji oraz brak blizn na skórze [3, 4].

Do dziś opracowano kilka przyrządów do pobierania materiału do wszczepów autogennych z jamy ustnej. Filtr kostny, urządzenie, w którym filtry są umieszczone w chirurgicznym systemie ssącym, zbiera okruchy kości powstające podczas nawiercania przy przygotowaniu miejsca pod implant [5]. Jednak opisywano możliwość jatrogennej kontaminacji materiału kostnego zebranego przez ten system, co może prowadzić do zakażenia albo niepowodzenia procedury implantacji [6, 7]. Chociaż inne narzędzia też mogą być obarczone ryzykiem kontaminacji, istnieje stosunkowo mało doniesień o bakteryjnym skażeniu pobranych fragmentów kostnych.

Bakteryjna kontaminacja okruchów kostnych zebranych przez kilka różnych urządzeń 

W niniejszym badaniu skupiliśmy się na bakteryjnej kontaminacji okruchów kostnych zebranych przez kilka różnych urządzeń przy pobieraniu materiału do autogennego wszczepu kostnego z lokalizacji wewnątrzustnych. Aby oszacować stopień kontaminacji w próbkach kości, oceniliśmy całkowitą zawartość bakterii w okruchach kostnych zebranych przez osteotom, skrobak kości, filtr kostny i wiertło trepanowe podczas powyższej procedury.

Fot. 1. Urządzenia do pobierania materiału kostnego do autogennych wszczepów kostnych: a) osteotom, b) skrobak kostny, c-1) wiertło trepanowe z rękojeścią (kątnicą), c-2) strzykawka kostna, d) filtr kostny w ssaku.

Materiał i metody badania

Przy badaniu posługiwaliśmy się następującymi narzędziami:

• Osteotom (EZ Bone Shaver, Omic Corp., JAPONIA) – ręczne dłuto z łyżeczkowatym końcem, umożliwiające nacinanie i poszerzanie krawędzi oraz zeskrobywanie wiórków kostnych z warstwy korowej kości (fot. 1 a).

• Skrobak kostny (MX Grafter, Maxilon Laboratoria, USA) – składa się z łopatki i komory zbiorczej. Utwardzona i wydrążona łopatka, trzymana pod kątem 5-50°, posuwa się po korowej powierzchni kości, zeskrobując wiórki, które wpadają do komory zbiorczej (fot. 1 b).

• Wiertło trepanowe (K-trephine System, Dentak Corp., Francja) – ma postać walcowatej rurki, osadzonej w kątnicy (fot. 1 c-1) . Jest używane do drążenia otworów w warstwie korowej kości na wolnych obrotach, wówczas skruszony materiał kostny wypełnia wnętrze trepana. Aby pobrany materiał dostarczyć w miejsce wszczepu, zdejmuje się ostrze wiertła z rurki trepana, po czym rurkę zakłada się na strzykawkę zaadaptowaną do wstrzykiwania materiału kostnego (fot. 1 c-2).

• Filtr kostny (Frios Bone-collector, Friadent GmbH, Niemcy) – system filtrujący umieszczony w ssaku w celu zebrania okruchów kości powstałych podczas nawiercania przy przygotowywaniu miejsca pod implant
(fot. 1 d). Materiał kostny uzyskiwany jest wg szczegółowego protokołu, zgodnie z którym końcówka ssaka pobiera z miejsca zabiegu tylko kość, krew i płyn używany do przepłukiwania, jak sterylna sól fizjologiczna [7]. Próbki kości wyjmuje się z pojemnika za pomocą sterylnej łyżeczki (fot. 1 d).

Materiał

Populację badaną stanowiło 12 pacjentów w wieku 20-67 lat (śr. 50,1 lat), poddanych zabiegowi założenia autogennego wszczepu kostnego (pobranego ze źródeł wewnątrzustnych) przed planowanym wszczepieniem implantów w Klinice Chirurgii Stomatologicznej i Szczękowo-Twarzowej Uniwersytetu Hiroszimskiego. Protokół badania został zatwierdzony przez Komisję Etyczną Szpitala Uniwersyteckiego w Hiroszimie. Wszyscy pacjenci zostali poinformowani o ryzyku zabiegu chirurgicznego i każdy z nich wyraził dobrowolną zgodę pisemną na wzięcie udziału w badaniach.

Procedury chirurgiczne

Wszystkie zabiegi były wykonywane przez tego samego chirurga w sali operacyjnej. Zarówno operator, jak i asystenci nosili sterylne fartuchy i rękawiczki, zaś pacjenci byli całkowicie okryci sterylnymi obłożeniami w typowy sposób. Do płukania ust przed zabiegiem użyto roztworu na bazie jodu, wargi i skórę wokół ust zdezynfekowano preparatem z chlorkiem benzalkonium. Ponadto dla zapobieżenia zakażeniu rany podczas i po zabiegu stosowano antybiotyki.

Nacięcie wykonywano przyśrodkowo do kresy skośnej zewnętrznej i prowadzono w kierunku do przodu, kończąc w obszarze pierwszego trzonowca. Po odwarstwieniu płata tkanek miękkich z przedniego brzegu gałęzi żuchwy za pomocą małego okrągłego frezu kostnego i wiertła szczelinowego pobierano blok kostny, który miał być użyty jako wszczep typu „onlay” lub „veneer” („inlay”). Równocześnie stosowano filtr kostny w celu zebrania okruchów kostnych powstałych podczas nawiercania kości, pobierając też okruchy kostne z podobnych obszarów za pomocą pozostałych narzędzi w przypadkowej kolejności. Z każdej próbki pozostałej po dokonaniu wszczepu kostnego pobierano 50 mg materiału i umieszczano w 5 ml buforu fosforanowego, po czym przechowywano w lodówce do czasu badania mikrobiologicznego (maks. 4 h od zabiegu).

Procedury laboratoryjne

Według metody opisanej wcześniej przez Lambrechta i wsp. [8], próbki mieszano w wirówce przez 1 minutę, po czym rozcieńczano 10-krotną objętością buforu fosforanowego. Następnie z każdej próbki powstałej w ten sposób zawiesiny posiewano 100 µl bezpośrednio na płytki z podłożem agarowym BHI (Becton Dickinson Co., USA). Płytki (n = 3) inkubowano przez 2 dni w 37°C w warunkach beztlenowych, używając woreczków Anaero Pouch System (Mitsubishi Gas Chemical, Japonia). Policzono ilość kolonii bakteryjnych w każdej z płytek; na podstawie sumarycznej liczby CFU na 1 płytkę w próbkach od każdego pacjenta obliczono wartość CFU na 1 gram materiału. Rodzaj drobnoustrojów zidentyfikowano w posiewie beztlenowym materiału kostnego w laboratorium SRL Inc. W Tokio, używając odczynników Ana II System (Amco, JAPONIA).

Analiza statystyczna

Dane oceniono za pomocą jednokierunkowej analizy wariancji ANOVA, a następnie testem wielokrotnych porównań Dunnetta, przedstawiając wyniki jako średnia plus/minus odchylenie standardowe. Różnicę między średnimi uznano za znamienną przy wartości p < 0,05.

Wyniki badania z autogennym wszczepem kostnym

U żadnego z badanych z autogennym wszczepem kostnym nie rozwinęło się zakażenie ani nie nastąpił odrzut wszczepu. Po inkubacji w warunkach beztlenowych kolonie bakteryjne znaleziono na wszystkich płytkach, na które posiano materiał kostny od pacjentów. Chociaż wartości CFU/płytkę różniły się, obecna była wyraźna korelacja między tymi wartościami a typem narzędzia użytego do pobrania próbki. U wszystkich pacjentów wartości dla próbek pobranych wiertłem trepanowym były zawsze najniższe, dalej w porządku wzrastającym dla pobranych osteotomem, filtrem kostnym i skrobakiem kostnym (wyk. 1). Średnia wartość CFU/g w próbkach pobranych wiertłem trepanowym była znamiennie niższa niż w przypadku pozostałych narzędzi, zaś w pobranych skrobakiem kostnym i filtrem kostnym była znamiennie wyższa niż w pobranych osteotomem i wiertłem trepanowym (wyk. 2). Identyfikacji drobnoustrojów dokonano w materiale kostnym pobranym od 6 pacjentów za pomocą każdego narzędzia. Paciorkowce i dwoinki z rodzaju Neisseria spp. znaleziono w każdej z tych próbek (tab. 1). Jednak żaden określony drobnoustrój nie wykazywał znamiennej przewagi dla któregoś z narzędzi (dane nieukazane graficznie).

Dyskusja

Urządzenia do pobierania drobnych okruchów kostnych z lokalizacji wewnątrzustnych są przydatne w sytuacjach, gdy potrzebna jest niewielka ilość kości do procedur augmentacji w implantologii.

Powszechnie używany jako przyrząd ssący zbierający okruchy kostne powstające podczas nawiercania kości przy przygotowaniu miejsca pod implant jest filtr kostny [9, 10]. Jednakże w piśmiennictwie donoszono o obecności w próbkach pobranych przez taki filtr zanieczyszczeń bakteryjnych pochodzących z jamy ustnej pacjenta. Young i wsp. podali, że kontaminacja taka osiągała poziom 1,5 x 108 CFU/g, nawet gdy rygorystycznie przestrzegano metodyki odsysania [6]. W niniejszym badaniu w materiale kostnym pobranym za pomocą takiego filtru średni poziom kontaminacji bakteryjnej wyniósł 2,4 x 106 CFU/g. Te duże liczby kolonii bakteryjnych mogły wynikać z nieadekwatnej do protokołu aspiracji śliny/płynu tkankowego.

Skrobak kostny uznano za odpowiednie narzędzie do pobierania materiału kostnego dla potrzeb augmentacji w ograniczonym zakresie [11]. W cytowanej pracy używano go przy przygotowywaniu autogennego wszczepu kostnego przed założeniem implantu w szczęce, nie obserwując odrzutu wszczepu ani oznak resorpcji kości podczas drugiego etapu zabiegu, jak również podczas badań kontrolnych [11]. W niniejszym badaniu średnia wartość CFU/g wiórków kostnych pobranych skrobakiem kostnym była wyższa niż w materiale pobranym osteotomem i wiertłem trepanowym. Jako że opisywano przydatność podobnego narzędzia przy pobieraniu materiału do autogennego wszczepu kostnego z lokalizacji wewnątrzustnych [12], porównaliśmy poziomy kontaminacji bakteryjnej w okruchach kości zebranych za pomocą innego skrobaka kostnego, podobnego do używanego w tym badaniu. Stwierdziliśmy prawie identyczne wartości dla obu narzędzi (dane niepokazane). Przyczyną wysokiego zanieczyszczenia bakteryjnego materiału mogło być dostanie się śliny do komory zbiorczej podczas energiczniejszego przesuwania narzędzia po powierzchni kości.

Średnia wartość CFU/g w próbkach pobranych wiertłem trepanowym była najniższa spośród próbek pobranych za pomocą 4 badanych narzędzi. Wiertło trepanowe porusza się w granicach stosunkowo wąskiego obszaru w kierunku prostopadłym do warstwy korowej kości, toteż może istnieć mniejsze prawdopodobieństwo dostania się tam śliny odpowiedzialnej za kontaminację.

Gatunki bakterii izolowane w niniejszym badaniu z materiału kostnego są zwykle wykrywane pośród flory bakteryjnej śliny [13]. Miewają one związek z różnorodnymi infekcjami, w tym zakażeniami kości [8, 14] wywołanymi Streptococcus viridans – gatunkiem spotykanym głównie w przypadkach podostrego bakteryjnego zapalenia wsierdzia [15-16]. Dlatego też użycie do wszczepu kostnego materiału pobranego za pomocą narzędzi wykorzystanych w niniejszym badaniu może być przeciwwskazane u pacjentów z zaburzeniami odporności, np. leczonych immunosupresyjnie.

Uważa się, że zastosowanie chlorheksydyny do płukania jamy ustnej zamiast sterylnej soli fizjologicznej zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia mikrobiologicznego podczas zabiegów augmentacji. Wykazano, iż płukanie ust chlorheksydyną przed pobieraniem okruchów kości za pomocą filtru kostnego zmniejsza liczebność populacji bakterii w jamie ustnej [6, 15]. Fakty te jednak nie dostarczają wystarczająco silnego poparcia dla tezy o korzyściach płynących z takiego postępowania w aspekcie zmniejszenia poziomu kontaminacji bakteryjnej pobranego materiału [6, 15]. Ponadto inne badania wskazały, że wpływ chlorheksydyny na osteogenny potencjał pobranego materiału oraz gojenie się rany jest kontrowersyjny [17]. Procedury z zastosowaniem autogennych wszczepów kostnych z materiału pobranego różnymi sposobami muszą być nadal udoskonalane w celu redukcji wyjściowego poziomu kontaminacji.

W niniejszym badaniu wykazaliśmy, że poziom kontaminacji bakteryjnej materiału kostnego pobieranego za pomocą 4 różnych narzędzi jest różny, chociaż żaden z pacjentów nie wykazywał objawów infekcji po zabiegu. Choć w materiale pobranym wiertłem trepanowym wykazano najniższą liczbę kolonii bakteryjnych, narzędzie to może okazać się zbyt inwazyjne u pacjentów, u których dostanie się do warstwy korowej kości wymaga nawiercenia na odpowiednią głębokość [18]. Zatem dobór narzędzi do pobierania materiału kostnego powinien być oparty na ich indywidualnych wadach i zaletach.

Nasze wyniki sugerują, że użycie podczas wewnątrzustnych zabiegów augmentacji wiórów kostnych pobieranych badanymi narzędziami może nieść ze sobą ryzyko infekcji. Dlatego wskazana może być profilaktyczna antybiotykoterapia. W przyszłości natomiast może zaistnieć potrzeba opracowania substytutów wszczepu kostnego, bez konieczności stosowania materiału autogennego, albo udoskonalenie powierzchni implantu tak, by mogła hamować wzrost bakterii, ale nie kościotworzenie i/lub osteointegrację.

Wnioski

Wykazaliśmy, że poziom kontaminacji bakteryjnej materiału kostnego jest różny dla 4 różnych narzędzi używanych przy pobieraniu kości do wszczepów autogennych z lokalizacji wewnątrzustnych. Taka zawartość bakterii może nieść ze sobą ryzyko infekcji, toteż przy analogicznych zabiegach wykonywanych z użyciem tych narzędzi może być wskazana profilaktyczna antybiotykoterapia.

Konflikt interesów

Autorzy zgłaszają brak konfliktu interesów w związku z niniejszą pracą.

Autorzy:

Megumi Takamoto, Masaaki Takechi, Kouji Ohta, Yoshiaki Ninomiya, Shigehiro Ono, Hideo Shigeshi, Misato Tada i Nobuyuki Kamata

Wkład autorów

T.M., T.M. i O.K. stworzyli projekt badania i napisali tekst pracy. Y.N., S.H. i O.S. wykonali zabiegi i badania bakteriologiczne. M.T. i K.M. uczestniczyli w projektowaniu badania i pomogli przy opracowaniu tekstu. Wszyscy autorzy odczytali i zatwierdzili ostateczną wersję pracy. ​

TŁUMACZENIE:

lek. med. Dorota Tukaj.

Za zgodą redakcji portalu BioMedCentral (www.biomedcentral.com/about/reprintsandperm).

Head & Face Medicine 2013, 9:3.

PIŚMIENNICTWO:

1. Becker W., Schenk R, Higuchi K. i wsp: Variations in bone regeneration adjacent to implants augmented with barrier membranes alone or with demineralized freeze-dried bone or autologous grafts: a study in dogs. ”Int. J. Oral Maxillofac. Implants”, 1995, 10:143-154.

2. Ellis E. III, Sinn D.P.: Use of homologous bone in maxillofacial surgery. ”J. Oral Maxillofac. Surg.”, 1993, 51:1181-1193.

3. Koole R., Bosker H., van der Dussen F.N.: Late secondary autogenous bone grafting in cleft patients comparing mandibular (ectomesenchymal) and iliac crest (mesenchymal) grafts. „J. Craniomaxillofac. Surg.”, 1989, 7:28-30.

4. Sindet-Pedersen S., Enemark H.: Reconstruction of alveolar clefts with mandibular or iliac crest bone grafts: a comparative study. „J. Oral Maxillofac. Surg.”, 1990, 48:554-558.

5. Graziani F., Cei S., Ivanovski S. i wsp.: A systematic review of the effectiveness of bone collectors. „Int. J. Oral Maxillofac. Implants”, 2007, 22:729-735.

6. Young M.P., Carter D.H., Worthington H. i wsp.: Microbial analysis of bone collected during implant surgery: a clinical and laboratory study. „Clin. Oral Implants Res.”, 2001, 12:95-103.

7. Young M.P., Korachi M., Carter D.H. i wsp.: The effects of an immediately pre-surgical chlorhexidine oral rinse on the bacterial contaminants of bone debris collected during dental implant surgery. „Clin. Oral Implants Res.”, 2002, 13:20-29.

8. Lambrecht J.T., Glaser B., Meyer J.: Bacterial contamination of filtered intraoral bone chips. „Int. J. Oral Maxillofac. Surg.”, 2006, 35:996-1000.

9. Marx R.E., Morales M.J.: Morbidity from bone harvest in major jaw reconstruction: a randomized trial comparing the lateral anterior and posterior approaches to the ilium. „J. Oral Maxillofac. Surg.”, 1988, 46:196-203.

10. Moy P.K., Lundgren S., Holmes R.E.: Maxillary sinus augmentation: histomorphometric analysis of graft materials for maxillary sinus floor augmentation. „J. Oral Maxillofac. Surg.”, 1993, 5:857-862.

11. Peleg M., Garg A.K., Misch C.M., Mazor Z.: Maxillary sinus and ridge augmentations using a surface-derived autogenous bone graft. „J. Oral Maxillofac. Surg.”, 2004, 62:1535-1544.

12. Zaffe D., D’Avenia F.: A novel bone scraper for intraoral harvesting: a device for filling small bone defects. „Clin. Oral Implants Res.”, 2007, 18:525-533.

13. Ross P.W.: Quantitative studies on the salivary flora. „J Clin Pathol”, 1971, 24:717-720.

14. Zitsch R.P., Bothwell M.: Actinomycosis: a potential complication of head and neck surgery. „Am. J. Otolaryngol.”, 1999, 20:260-262.

15. Kürkçü M., Oz I.A., Köksal F. i wsp.: Microbial analysis of the autogenous bone collected by bone filter during oral surgery: a clinical study. „J. Oral Maxillofac. Surg.”, 2005, 63:1593-1598.

16. Peterson L.J.: Principles of management and prevention of odontogenic infections. Contemporary Oral and Maxillofacial Surgery, 3rd edition. St Louis, MO: Mosby-Year Book; 1998:410-412.

17. Eren K., Ozmeriç N., Sardaş S.: Monitoring of buccal epithelial cells by alkaline comet assay (single cell gel electrophoresis technique) in cytogenetic evaluation of chlorhexidine. „Clin. Oral Investig.”, 2002, 6:150-154.

18. Emtiaz S., Caramês J.M., Pragosa A.: An alternative sinus floor elevation procedure: trephine osteotomy. „Implant Dent.”, 2006, 15:171-177.