Hodnocení vitality vaskularizované fibuly v aloštěpu při rekonstrukci interkalárního defektu s použitím metody kombinovaného štěpu dle Capanny

• Název práce v češtině: Hodnocení vitality vaskularizované fibuly v aloštěpu při rekonstrukci interkalárního defektu s použitím metody kombinovaného štěpu dle Capanny
• Název v anglickém jazyce: Assesment of vitality of the vascularized fibular graft in intercalary defect reconstructions using Capanna technique
• Klíčová slova: kostní nádory, interkalární rekonstrukce, vaskularizovaná fibula, kombinovaný štěp, Capanna, aloštěp, diafyzární protéza, cementový spacer, CT denzitometrie
• Klíčová slova anglicky: bone tumors, intercalary reconstruction, vascularized fibula, combined graft, Capanna, allograft, diaphyseal prosthesis, cement spacer, CT densitometry
• Akademický rok vypsání: 2018/2019
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Ortopedická klinika 1. LF UK a FNB (11-00433)
• Vedoucí / školitel: MUDr. Zdeněk Matějovský, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 26.11.2018
• Datum zadání: 26.11.2018
• Datum a čas obhajoby: 25.01.2024 10:00
• Místo konání obhajoby: I. chirurgická klinika 1. LF UK a VFN
• Datum odevzdání elektronické podoby: 23.10.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 25.01.2024
• Předmět: Obhajoba dizertační práce (B90002)
• Oponenti: prof. MUDr. Tomáš Trč, CSc., MBA

Seznam odborné literatury

1) Eyre R, Feltbower RG, James PW, Blakey K, Mubwandarikwa E, Forman D, McKinney PA, Pearce MS, McNally RJ. The epidemiology of bone cancer in 0 - 39 year olds in northern England, 1981 - 2002. BMC Cancer. 2010 Jul 6;10:357. doi: 10.1186/1471-2407-10-357. PMID: 20604931; PMCID: PMC2910692.
2) Marcove RC, Miké V, Hajek JV, Levin AG, Hutter RV. Osteogenic sarcoma under the age of twenty-one. A review of one hundred and forty-five operative cases. J Bone Joint Surg Am. 1970 Apr;52(3):411-23. PMID: 5269156.
3) Anderson KJ, LeCocq JF, Akeson WH, Harrington PR. End-point results of processed heterogenous, autogenous and homogenous bone transplants in the human: a histologic study. Clin Orthop Relat Res. 1964 Mar-Apr;33:220-36. PMID: 4871718.
4) Weber KL, Gebhardt MC; Council of Musculoskeletal Specialty Societies of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. What's new in musculoskeletal oncology. J Bone Joint Surg Am. 2003 Apr;85(4):761-7. doi: 10.2106/00004623-200304000-00029. PMID: 12672857.
5) Li J, Wang Z, Guo Z, Chen GJ, Fu J, Pei GX. The use of allograft shell with intramedullary vascularized fibula graft for intercalary reconstruction after diaphyseal resection for lower extremity bony malignancy. J Surg Oncol. 2010 Oct 1;102(5):368-74. doi: 10.1002/jso.21620. PMID: 20872944.
6) Manfrini M, Vanel D, De Paolis M, Malaguti C, Innocenti M, Ceruso M, Capanna R, Mercuri M. Imaging of vascularized fibula autograft placed inside a massive allograft in reconstruction of lower limb bone tumors. AJR Am J Roentgenol. 2004 Apr;182(4):963-70. doi: 10.2214/ajr.182.4.1820963. PMID: 15039172.
7) Taylor GI, Miller GD, Ham FJ. The free vascularized bone graft. A clinical extension of microvascular techniques. Plast Reconstr Surg. 1975 May; 55(5):533-44
8) Huang M, Ma Z, Yu J, Lu Y, Chen G, Fan J, Li M, Ji C, Xiao X, Li J. Does joint-sparing tumor resection jeopardize oncologic and functional outcomes in non-metastatic high-grade osteosarcoma around the knee? World J Surg Oncol. 2023 Jun 21;21(1):185. doi: 10.1186/s12957-023-03045-2. PMID: 37344861; PMCID: PMC10283175.
9) Capanna R, Manfrini M., Ceruso M, et al. A new reconstruction for metadiaphyseal resection: a combined graft (allograft shell plus vascularized fibula) preliminary results. In: brown KLB (Ed.), Complications of limb salvage, Montreal, Canada; 1991. P. 319-21
10) Muratori, F., Totti, F., D'Arienzo, A., Scorianz, M., Scoccianti, G., Beltrami, G., Campo, F. R., Citarelli, C., Capanna, R., & Campanacci, D. A. (2018). Biological Intercalary Reconstruction with Bone Grafts After Joint-Sparing Resection of the Lower Limb: Is this an Effective and Durable Solution for Joint Preservation?. Surgical technology international, 32, 346–345
11) Rougraff BT, Simon MA, Kneisl JS, Greenberg DB, Mankin HJ. Limb salvage compared with amputation for osteosarcoma of distal end of the femur: a long-term oncological, functional and quality-of-life study. J Bone Joint Am 1994;76:649-56
12) Sparber-Sauer M, Ferrari A, Spunt SL, Vokuhl C, Casey D, Lautz TB, Meyer WH, Walterhouse DO, Pajtler KW, Alaggio R, Schmidt A, Safwat A, Timmermann B, Dall'Igna P, Chen S, Weiss AR, Orbach D. The significance of margins in pediatric Non-Rhabdomyosarcoma soft tissue sarcomas: Consensus on surgical margin definition harmonization from the INternational Soft Tissue SaRcoma ConsorTium (INSTRuCT). Cancer Med. 2023 May;12(10):11719-11730. doi: 10.1002/cam4.5671. Epub 2023 Feb 6. PMID: 36744538; PMCID: PMC10242312.
13) Fujiwara T, Stevenson J, Parry M, Tsuda Y, Tsoi K, Jeys L. What is an adequate margin for infiltrative soft-tissue sarcomas? Eur J Surg Oncol. 2020 Feb;46(2):277-281. doi: 10.1016/j.ejso.2019.10.005. Epub 2019 Oct 8. PMID: 31627932.
14) Huang M, Ma Z, Yu J, Lu Y, Chen G, Fan J, Li M, Ji C, Xiao X, Li J. Does joint-sparing tumor resection jeopardize oncologic and functional outcomes in non-metastatic high-grade osteosarcoma around the knee? World J Surg Oncol. 2023 Jun 21;21(1):185. doi: 10.1186/s12957-023-03045-2. PMID: 37344861; PMCID: PMC10283175.
15) Hong AM, Sundaram A, Perianayagam G, Lo H, Lawless A, Zhou D, McDonough J, Thompson SR, Maclean F, Connolly EA, Coker D, Mar J, Lazarakis S, Johnston A. Surgery at specialised sarcoma centres improves patient outcomes - A systematic review by the Australia and New Zealand sarcoma association clinical practice guidelines working party. Eur J Surg Oncol. 2023 Jun 7:S0748-7983(23)00540-1. doi: 10.1016/j.ejso.2023.06.003. Epub ahead of print. PMID: 37301636.
16) Hoffer FA, Nikanorov AY, Reddick WE, Bodner SM, Xiong X, Jones-Wallace D, Gronemeyer SA, Rao BN, Kauffman WM, Laor T. Accuracy of MR imaging for detecting epiphyseal extension of osteosarcoma. Pediatr Radiol. 2000 May;30(5):289-98. doi: 10.1007/s002470050743. PMID: 10836589.
17) Raux S, Ducrot C, Marec-Bérard P, Corradini N, Claude L, Dijoud F, Picard C, Bouhamama A, Chotel F. Epiphyseal-sparing biological reconstruction of bone sarcoma in children: Focus on articular function and growth. Orthop Traumatol Surg Res. 2023 May;109(3):103540. doi: 10.1016/j.otsr.2022.103540. Epub 2022 Dec 30. PMID: 36592656.
18) Saifuddin A, Sharif B, Oliveira I, Kalus S, Barnett J, Pressney I. The incidence of skip metastases on whole bone MRI in high-grade bone sarcomas. Skeletal Radiol. 2020 Jun;49(6):945-954. doi: 10.1007/s00256-019-03369-9. Epub 2020 Jan 9. PMID: 31919587.
19) Hounsfield GN. Computerized transverse axial scanning (tomography). 1. Description of system. Br J Radiol. 1973 Dec;46(552):1016-22. doi: 10.1259/0007-1285-46-552-1016. PMID: 4757352.
20) Zheng K, Yu XC, Hu YC, Shao ZW, Xu M, Wang BC, Wang F. Outcome of segmental prosthesis reconstruction for diaphyseal bone tumors: a multi-center retrospective study. BMC Cancer. 2019 Jun 28;19(1):638. doi: 10.1186/s12885-019-5865-0. PMID: 31253134; PMCID: PMC6599373.
21) Benevenia J, Kirchner R, Patterson F, Beebe K, Wirtz DC, Rivero S, Palma M, Friedrich MJ. Outcomes of a Modular Intercalary Endoprosthesis as Treatment for Segmental Defects of the Femur, Tibia, and Humerus. Clin Orthop Relat Res. 2016 Feb;474(2):539-48. doi: 10.1007/s11999-015-4588-z. PMID: 26475032; PMCID: PMC4709281.
22) Ceruso M, Falcone C, Innocenti M, Delcroix L, Capanna R, Manfrini M. Skeletal reconstruction with a free vascularized fibula graft associated to bone allograft after resection of malignant bone tumor of limbs. Handchir Mikrochir Plast Chir. 2001 Jul;33(4):277-82. doi: 10.1055/s-2001-16597. PMID: 11518991.
23) Enneking WF, Mindell ER. Observations on massive retrieved human allografts. J Bone Joint Surg Am. 1991 Sep;73(8):1123-42. PMID: 1890115.
24) Saxer F1, Eckardt H2.[Reconstruction of osseous defects using the Masquelet technique]. [Article in German] Orthopade. 2017 Aug;46(8):665-672. doi: 10.1007/s00132-017-3443-1.
25) Biau DJ, Pannier S, Masquelet AC, Glorion C. Case report: reconstruction of a 16-cm diaphyseal defect after Ewing's resection in a child. Clin Orthop Relat Res. 2009 Feb;467(2):572-7. doi: 10.1007/s11999-008-0605-9. Epub 2008 Nov 14.
26) Včelák J, Matějovský Z Jr, Kofránek I, Kubeš R, Lesenský J. Periprotetické infekce megaprotéz po resekcích kostních nádorů oblasti kolene [Periprosthetic Infection of the Knee Megaprosthesis following a Resection of Malignant Tumours around the Knee]. Acta Chir Orthop Traumatol Cech. 2017;84(1):46-51. Czech. PMID: 28253946.
27) Ilizarov GA. Osnovnye printsipy chreskostnogo kompressionnogo i distraktsionnogo osteosinteza [Basic principles of transosseous compression and distraction osteosynthesis]. Ortop Travmatol Protez. 1971 Nov;32(11):7-15. Russian. PMID: 5141248.
28) Tsuchiya H, Sakurakichi K, Yamashiro T, Watanabe K, Inoue Y, Yamamoto N, Tomita K. Bone transport with frozen devitalized bone: an experimental study using rabbits and a clinical application. J Orthop Sci. 2004;9(6):619-24. doi: 10.1007/s00776-004-0836-x. PMID: 16228681.
29) Wheeler DL, Enneking WF. Allograft bone decreases in strength in vivo over time. Clin Orthop Relat Res. 2005 Jun;(435):36-42. doi: 10.1097/01.blo.0000165850.58583.50. PMID: 15930919.
30) Nathan SS, Athanasian E, Boland PJ, Healey JH. Valgus ankle deformity after vascularized fibular reconstruction for oncologic disease. Ann Surg Oncol. 2009 Jul;16(7):1938-45. doi: 10.1245/s10434-009-0485-6. Epub 2009 May 2. PMID: 19412633.
31) Lesensky J, Ana C. Belzarena, Martin Masek, Zdenek Matejovsky jr. A quantitative CT analysis of fibula inlayed in a massive allograft for femoral diaphysis reconstruction Journal of Bone Oncology. https://doi.org/10.1016/j.jbo.2023.100488
32) Wood MB1. Femoral reconstruction by vascularized bone transfer. Microsurgery. 1990;11(1):74-9.
33) Muramatsu K1, Ihara K, Doi K, Shigetomi M, Hashimoto T, Taguchi T. Reconstruction of massive femur defect with free vascularized fibula graft following tumor resection. Anticancer Res. 2006 Sep-Oct;26(5B):3679-83.
34) Lesenský J, Mavrogenis AF. Cement Intercalary Reconstruction After Bone Tumor Resection. Orthopedics. 2021 Jul-Aug;44(4):e593-e599. doi: 10.3928/01477447-20210618-23. Epub 2021 Jul 1. PMID: 34292839
35) Lesensky J, Prince DE. Distraction osteogenesis reconstruction of large segmental bone defects after primary tumor resection: pitfalls and benefits. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2017 Aug;27(6):715-727. doi: 10.1007/s00590-017-1998-5. Epub 2017 Jun 22. PMID: 28643081.
36) Panagopoulos GN, Mavrogenis AF, Mauffrey C, Lesenský J, Angelini A, Megaloikonomos PD, Igoumenou VG, Papanastassiou J, Savvidou O, Ruggieri P, Papagelopoulos PJ. Intercalary reconstructions after bone tumor resections: a review of treatments. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2017 Aug;27(6):737-746. doi: 10.1007/s00590-017-1985-x. Epub 2017 Jun 5. PMID: 28585185.
37) Antia NH, Buch Vl. Transfer of an abdominal dermo-fat graft by direct anastomosis of blood vessels. Br J Plast Surg. 1971 Jan;24(1):15-9.
38) Sala F, Thabet AM, Castelli F, Miller AN, Capitani D, Lovisetti G, Talamonti T, Singh S. Bone transport for postinfectious segmental tibial bone defects with a combined ilizarov/taylor spatial frame technique. J Orthop Trauma. 2011 Mar;25(3):162-8. doi: 10.1097/BOT.0b013e3181e5e160.
39) Ortiz-Cruz E, Gebhardt MC, Jennings LC, Springfield DS, Mankin HJ. The results of transplantation of intercalary allografts after resection of tumors. A long-term follow-up study. J Bone Joint Surg Am 1997; 79(1):97–106.
40) Donati D, Capanna R, Campanacci D, et al. The use of massive bone allografts for intercalary reconstruction and arthrodeses after tumor resection. A multicentric European study. Chir Organi Mov 1993;78(2): 81–94.
41) Hornicek FJ, Gebhardt MC, Tomford WW, et al. Factors affecting nonunion of the allograftehost junction. Clin Orthop Relat Res 2001;382:87–98.
42) Donati D, Di Liddo M, Zavatta M, et al. Massive bone allograft recon- struction in high-grade osteosarcoma. Clin Orthop Relat Res 2000; 377:186–94.
43) Capanna, R., Campanacci, D. A., Belot, N., Beltrami, G., Manfrini, M., Innocenti, M., & Ceruso, M. (2007). A new reconstructive technique for intercalary defects of long bones: the association of massive allograft with vascularized fibular autograft. Long-term results and comparison with alternative techniques. The Orthopedic clinics of North America, 38(1), 51–vi. https://doi.org/10.1016/j.ocl.2006.10.008
44) Ceruso, M., Taddei, F., Bigazzi, P., & Manfrini, M. (2008). Vascularised fibula graft inlaid in a massive bone allograft: considerations on the bio-mechanical behaviour of the combined graft in segmental bone reconstructions after sarcoma resection. Injury, 39 Suppl 3, S68–S74. https://doi.org/10.1016/j.injury.2008.05.014
45) Errani, C., Alfaro, P. A., Ponz, V., Colangeli, M., Donati, D. M., & Manfrini, M. (2021). Does the Addition of a Vascularized Fibula Improve the Results of a Massive Bone Allograft Alone for Intercalary Femur Reconstruction of Malignant Bone Tumors in Children?. Clinical orthopaedics and related research, 479(6), 1296–1308. https://doi.org/10.1097/CORR.0000000000001639
46) Li P1, Fang Q2, Qi J3, Luo R4, Sun C5. J Risk Factors for Early and Late Donor-Site Morbidity After Free Fibula Flap Harvest. Oral Maxillofac Surg. 2015 Aug;73(8):1637-40. doi: 10.1016/j.joms.2015.01.036. Epub 2015 Feb 11.
47) Lo S, Yonjan I, Rose A, Roditi G, Drury C, MacLean A. In search of the ideal periosteal flap for bone non-union: The chimeric fibula-periosteal flap. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2023 Aug;83:221-232. doi: 10.1016/j.bjps.2023.04.012. Epub 2023 Apr 18. PMID: 37285775.

Předběžná náplň práce

ÚVOD: Rekonstrukce diafýzy femuru po resekci kostních nádorů zůstává stále nevyřešeným problémem. Za zlatý standard se historicky považují masivní kostní aloštěpy, které jsou ale zatíženy vysokým rizikem infekce, nezhojení a strukturálního selhání v důsledku jejich avitality. Jako řešení byla navržena kombinace s vaskularizovanou fibulou. Tato metoda je však zatížena množstvím komplikací a hlavním rizikem je odumření fibulárního štěpu. Informace o vitalitě fibuly je však zásadní pro management komplikací. Zatím není popsána žádná spolehlivá metoda, která by tuto informaci v časném pooperačním období poskytla. Je také otázkou, zda tato komplikovaná metoda opravdu poskytuje měřitelně lepší klinické výsledky v porovnání s alternativami.
CÍL STUDIE: Cílem bylo vyvinou objektivní a neinvazivní metodu hodnocení vitality fibuly a posoudit prediktivní faktory ze zobrazovacích studií v korelaci ke klinickým výsledkům. Současně jsme objektivně hodnotili klinické výsledky těchto kombinovaných štěpů v porovnání s alternativními formami rekonstrukce.
MATERIÁL A METODY: V intervalu 10-ti let byla prospektivně sbírána data u pacientů s interkalární rekonstrukcí diafýzy stehenní kosti po resekci nádoru. Celkem bylo hodnoceno 41 pacientů s různými formami rekonstrukce. Deset pacientů, kteří měli rekonstrukci pomocí kombinovaného štěpu, byli sledováni v pravidelných intervalech pomocí CT. Tato vyšetření byla následně denzitometricky analyzována a v korelaci s RTG a klinickými výsledky byly hledány objektivní známky predikující vitalitu fibuly.
VÝSLEDKY: Naše analýza potvrdila, že nárůst denzity kosti v prostoru mezi fibulou a aloštěpem a pokles denzity fibuly jsou známkami aktivní kostní přestavby v přítomnosti vitální fibuly. Pacienti s úspěšným transportem fibuly vykazovali signifikantně rychlejší vhojení rekonstrukce a lepší funkční výsledky v porovnání se všemi alternativními formami rekonstrukce. Transplantace fibuly byla úspěšná u 70% pacientů.
ZÁVĚR: CT denzitometrie je spolehlivý nástroj k měření vitality fibulárního štěpu. Úspěšný transport zajišťuje k alternativám nejlepší funkční výsledky.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

INTRODUCTION: The reconstruction of the femoral diaphysis following bone tumor resection is challenging. While massive bone allografts are traditional, they carry risks due to avitality, leading to issues like infection and structural failure. Combining these with a vascularized fibula was proposed to solve these issues. However multiple complications including fibular graft necrosis exist. Currently, there's no reliable early postoperative technique to assess viability of the fibula, which is essential in management of complications. Also the superiority of this complex method compared to others is uncertain.
STUDY OBJECTIVE: This study aims to introduce a noninvasive technique to determine fibula viability based on CT densitometry. Correlation of clinical outcomes with imaging studies is used to define predictive factors of fibular vitality. Results of combined grafts is tested against other reconstruction methods.
MATERIAL AND METHODS: We prospectively collected data from 41 patients over ten years, all undergoing femoral diaphysis reconstruction post-tumor resection. Ten patients received a combined graft and underwent regular CT scans, which were then analyzed densitometrically to find objective signs of fibula vitality related to clinical outcomes.
RESULTS: Our analysis confirmed that increasing bone density between the fibula and allograft and decreasing fibula density indicated vital fibular graft and active bone remodeling. These patients experienced quicker healing and improved function compared to alternative forms of reconstruction. Fibula transplantation was successful in 70% of patients.
CONCLUSION: CT densitometry is a reliable tool to measure fibular graft viability, and successful transport provides the best functional outcomes to alternatives.