Prinsip penyembuhan tulang

Departemen Bedah Saraf, Bagian Bedah Spinal, Cleveland Clinic Foundation, Cleveland, Ohiopemahaman kontemporer kita penyembuhan tulang telah berkembang karena pengetahuan yang didapat dari interaksi terus menerus-SI antara penyelidikan laboratorium dasar dan pengamatan klinis mengikuti prosedur untuk meningkatkan penyembuhan frac-tures, cacat yg berhubung dgn tulang, dan sendi tidak stabil. Tahapan penyembuhan tulang paralel tahap awal pembangunan tulang.Proses penyembuhan tulang sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor sistemik dan lokal. Sebuah pemahaman menyeluruhilmu dasar penyembuhan tulang serta banyak faktor yang dapat mempengaruhi itu sangat penting untuk pengelolaan sebuah variabelEty gangguan muskuloskeletal.Secara khusus, manajemen gangguan tulang belakang berkembang sangat bisa mendapatkan keuntungan darikemajuan pemahaman kita tentang prinsip-prinsip penyembuhan tulang.

Tulang adalah jaringan biologis yang dinamis yang terdiri dari meta-bolically aktif sel yang diintegrasikan ke dalam kerangka kakubekerja. Potensi penyembuhan tulang, baik dalam patah tulangatau fusi model, dipengaruhi oleh berbagai biochem-ical, biomekanik, selular, hormonal, dan patologimekanisme. Sebuah negara yang terjadi terus menerus dari tulang-deposition, resorpsi, dan penataan kembali memfasilitasi penyembuhanproses.Keberhasilan operasi tulang belakang banyak tergantung padapemulihan stabilitas jangka-panjang tulang belakang. Sedangkan tulang belakangperangkat instrumentasi dapat memberikan dukungan sementara, sebuahserikat osseus padat harus dicapai untuk menyediakan permanen-nent stabilitas. Kegagalan fusi terjadi dapat mengakibatkankelelahan dan kegagalan mendukung instrumentasi dankegigihan atau memburuknya gejala. Memahamiprinsip-prinsip dasar biologis dan fisiologis tulangtransplantasi dan penyembuhan akan membantu ahli bedah tulang belakang dalammemilih teknik yang paling efektif untuk mencapai keberhasilan-FUL fusi. Dalam makalah ini anatomi, histologi danfitur biologis dari proses ini akan ditinjau

BONE ANATOMI DAN HistologiKomponen seluler terdiri dari tulang-osteogenic prekursor sel, osteoblas, osteoklas, osteocytes, danunsur-unsur yang hematopoietic sumsum tulang.10,22Osteo-sel nenek moyang hadir di semua nonresorptive sur-tulangwajah, dan mereka membuat lapisan periosteum yang mendalam,yang berinvestasi permukaan luar tulang, dan endos-teum, yang garis permukaan internal meduler. Ituperiosteum adalah vaskular, lapisan keras jaringan ikat

yang meliputi tulang, tetapi tidak mengartikulasikan permukaan nya. Itulapisan luar tebal, disebut lapisan fibrosa "," terdiri dari ir-jaringan ikat biasa padat,. A, kurang lebih tipis didefinisikanlapisan dalam disebut lapisan osteogenic "" terdiri dari os-teogenic sel. endosteum adalah lapisan tunggal osteo-genic komponen sel kurang berserat.Osteoblast sudah menghasilkan, metabolik aktif, tulang-pembentukan sel-sel. Mereka mengeluarkan osteoid, yang unmineralized atau-bawang putih matriks yang kemudian mengalami mineralisasi,tulang memberikan kekuatan dan kekakuan. Seperti mereka tulang-membentuk aktivitas mendekati selesai, beberapa osteoblast adalahdikonversi menjadi osteocytes sedangkan yang lain tetap diperiosteal atau endosteal permukaan tulang sebagai sel lapisan. Os-teoblasts juga berperan dalam aktivasi resorp-tulangSI oleh osteoklas.Osteocytes adalah osteoblast matang terjebak dalammatriks tulang. Dari setiap osteocyte jaringan cytoplas-proses mic meluas melalui canaliculi silinder untukpembuluh darah dan osteocytes lainnya. Sel-sel ini di-terlibat dalam kontrol konsentrasi ekstraselular dari kal-cium dan fosfor, serta adaptif remodellingperilaku melalui-untuk-sel interaksi sel sebagai respons terhadap lokallingkungan.Osteoklas adalah multinuklear, tulang-sel resorbingdikendalikan oleh dan seluler mekanisme hormonal. Inifungsi sel dalam kelompok-kelompok disebut "pemotongan kerucut" yang di-tach pada permukaan tulang telanjang dan, dengan melepaskan hidrolitikenzim, membubarkan dan matriks organik anorganiktulang dan tulang rawan kaku. Ini hasil proses diyg menyebabkan pembentukan lubang dangkal pada permukaan tulangdisebut Howship lacunae.12Ada tiga jenis utama tulang: tulang tenunan,korteks tulang, dan tulang cancellous.10,22Kain adalah tulangditemukan selama perkembangan embrio, selama frakturpenyembuhan (pembentukan kalus), dan di beberapa negara bagian patologisseperti hiperparatiroidisme dan penyakit Paget.22Hal initerdiri dari bundel kolagen diatur secara acak dan ir

teratur berbentuk ruang vaskular berjajar dengan osteoblast.Kain tulang biasanya direnovasi dan diganti dengan cor-vertikal atau cancellous tulang.tulang kortikal, juga disebut atau tulang pipih kompak, adalahdimodifikasi dari anyaman tulang melalui pembuluh darah-chanNels yang menyerbu tulang embrio dari perusahaan periostealdan endosteal permukaan. Membentuk internal dan eksternal

tabel tulang datar dan permukaan eksternal panjangtulang. Unit struktural utama dari tulang kortikal adalahosteon, juga dikenal sebagai sistem haversian. Osteons terdiridari tulang pipih berbentuk silinder yang mengelilingi longi-tudinally saluran vaskular berorientasi disebut haversian ca-nals. Berorientasi horizontal kanal (Volkmann kanal) con-nect osteons berdekatan. Kekuatan mekanik kortikaltulang tergantung pada kemasan ketat dari osteons.Cancellous tulang (tulang trabecular) terletak di antara kortekspermukaan tulang dan terdiri dari jaringan honeycombedinterstisi mengandung unsur hematopoietik dan kurustrabekula. trabekula yang sebagian besar adalah berorientasitegak lurus terhadap kekuatan eksternal untuk memberikan dukungan-strukturalpelabuhan.16,29tulang cancellous terus menjalani kembalipemodelan pada permukaan endosteal internal.BONE BiokimiaBone terdiri dari unsur-unsur organik dan anorganik.Dengan berat, tulang adalah sekitar 20% air.22berattulang kering terdiri dari kalsium fosfat anorganik(65-70% dari berat) dan matriks organik berseratprotein dan kolagen (30-35% dari berat).10,19,21,22Osteoid adalah matriks organik unmineralized disekresioleh osteoblast. Hal ini terdiri dari tipe 90% kolagen dan aku10% tanah substansi, yang terdiri dari noncollagenousprotein, glikoprotein, proteoglikan, peptida, carbohy-drates, dan lipid.20,22The mineralisasi osteoid oleh in-garam mineral organik memberikan tulang dengan kekuatan dankekakuan.Isi anorganik tulang terutama terdiri dari kal-cium fosfat dan kalsium karbonat, dengan kecil-quantities magnesium, fluorida, dan sodium. Mineralbentuk kristal hidroksiapatit, yang presipitat dalam atau-derly pengaturan di sekitar serat kolagen dari oste-OID. The kalsifikasi awal biasanya terjadi osteoiddalam beberapa hari sekresi tapi selesai selamaTentu saja beberapa bulan.

Regulator OF BONE METABOLISMEBone metabolisme berada di bawah regulasi tetap oleh tuan rumahdari faktor hormonal dan lokal. Tiga dari calcitropichormon yang paling mempengaruhi metabolisme tulang parathy-roid hormon, vitamin D, dan kalsitonin. Paratiroid hor-Uang meningkatkan aliran kalsium ke dalam kolam kalsiumdan mempertahankan's extracelluar tingkat kalsium tubuh di sebuah

tingkat yang relatif konstan. Osteoblast adalah satu-satunya tulangsel yang memiliki reseptor hormon paratiroid. Ini hor-Uang bisa menyebabkan perubahan cytoskeletal di osteoblast. Vi-Tamin D merangsang usus dan ginjal kalsium mengikatprotein dan kalsium aktif memfasilitasi transportasi. Calci-tonin disekresi oleh sel-sel parafollicular dari tiroidkelenjar sebagai respons terhadap meningkatnya akut plasma kalsiumtingkat. Calcitonin berfungsi untuk menghambat kalsium yang bergantung pada cel-lular aktivitas metabolic.

Bone metabolisme juga dipengaruhi oleh serangkaian protein,atau faktor pertumbuhan, dibebaskan dari platelet, makrofag,dan fibroblast. Protein ini menyebabkan penyembuhan tulang untuk vas-cularize, memperkuat, menggabungkan, dan fungsi mekanis.Mereka dapat menginduksi sel yang diturunkan dari mesenchymal, seperti mo-nocytes dan fibroblast, untuk bermigrasi, berkembang biak, dan berbeda-entiate ke dalam sel tulang. Protein yang meningkatkan tulangpenyembuhan termasuk BMP, seperti pertumbuhan faktor-insulin,mengubah faktor pertumbuhan, pertumbuhan berasal platelet-faktor yangtor, dan faktor pertumbuhan fibroblas antara lain.18,32Yang paling terkenal dari protein adalah BMP, sebuahkeluarga glikoprotein yang berasal dari matriks tulang. Tulangprotein morfogenetik mendorong sel mesenchymal untuk DIF-ferentiate ke dalam sel tulang. Meskipun biasanya hadir dihanya jumlah menit dalam tubuh, beberapa BMPtelah disintesis dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan dansedang menjalani uji klinis untuk menilai mereka po-tential untuk memfasilitasi fusi tulang pada manusia.26-28Lain protein pengaruh tulang penyembuhan dengan cara yang berbeda.Transformasi pertumbuhan faktor-mengatur angiogenesis,pembentukan tulang, sintesis matriks ekstraseluler, dan kontra-trols dimediasi sel-kegiatan. Osteonectin, fibronektin, os-teonectin, dan osteocalcin mempromosikan lampiran sel, memfasilitasi-migrasi sel Tate, dan mengaktifkan sel-sel.15,20,22FISIOLOGI DARI PERBAIKAN DAN FUSION BONEPenggunaan cangkok tulang untuk tujuan mencapai ar-throdesis dipengaruhi oleh masing-masing tersebut ana-tomical, diferensiasi, dan prinsip-prinsip biokimia. Addi-tionally, beberapa sifat fisiologis cangkokan tulanglangsung mempengaruhi keberhasilan atau kegagalan graft inkorporasi.Properti ini osteogenesis, osteoinduction, dan os-teoconduction.20Osteogenesis adalah kemampuan untuk memproduksi graft barutulang, dan proses ini tergantung pada kehadiran hiduptulang sel dalam gratifikasi tersebut. Osteogenic mengandung bahan graftsel layak dengan kemampuan untuk membentuk tulang (osteoprogenitor

sel) atau potensi untuk berdiferensiasi menjadi tulang pembentuksel (diinduksi sel prekursor osteogenic). Sel-sel,yang berpartisipasi dalam tahap awal proses penyembuhanuntuk menyatukan dengan graft tulang tuan rumah, harus dilindungiselama prosedur penyambungan untuk menjamin kelangsungan hidup. Osteo-genesis adalah properti ditemukan hanya dalam autogenous tulang segardan dalam sel sumsum tulang, meskipun penulis radiola-beling studi tentang sel cangkok menunjukkan bahwa sangat sedikitsel-sel yang ditransplantasikan bertahan.19Osteoconduction adalah properti fisik gratifikasi tersebutuntuk melayani sebagai perancah untuk penyembuhan tulang yang layak. Osteocon-produksi memungkinkan untuk ingrowth dari neovasculature daninfiltrasi sel-sel prekursor osteogenic ke situs graft.sifat Osteoconductive ditemukan di cancellous otomatiscangkokan dan allografts, tulang didemineralisasi matriks, hydrox-yapatite, kolagen, dan kalsium fosfat.19Osteoinduction adalah kemampuan bahan graft untuk membujuksel induk untuk berdiferensiasi menjadi sel-sel tulang dewasa. Ini pro-cess biasanya terkait dengan adanya tulangpertumbuhan faktor dalam bahan graft atau sebagai suplemendengan graft tulang. Bone morphogenic protein dan de-mineralisasi matriks tulang adalah pokok osteoinductivebahan. Untuk suatu tingkat yang jauh lebih rendah, autograft dan allografttulang juga memiliki beberapa properti osteoinductive.PROSES PENYEMBUHAN TULANGProses pendirian cangkok tulang dalam tulang belakang fu-Sion model mirip dengan proses penyembuhan tulang yangterjadi pada tulang panjang retak.4Mengembalikan penyembuhan frakturjaringan nya asli fisik dan mekanik yang tepat-hubungan dan dipengaruhi oleh berbagai sistemik dan lokalfaktor. Penyembuhan terjadi dalam tiga berbeda tetapi saling tumpang tindihtahap: 1) tahap awal inflamasi; 2) perbaikan tahap;dan 3) tahap akhir renovasi.9,13Pada tahap inflamasi, hematoma yang berkembang dengan-di situs fraktur selama beberapa jam pertama dan hari. In-flammatory sel (makrofag, monosit, limfosit,dan sel-sel polymorphonuclear) dan fibroblast menyusuptulang di bawah mediasi prostaglandin. Ini menyebabkanpembentukan jaringan granulasi, ingrowth vaskuler tis-menuntut, dan migrasi dari sel-sel mesenchymal. Utama nu-trient dan pasokan oksigen dari proses awal disediakanoleh cancellous tulang terbuka dan otot. Penggunaanantiinflamasi atau obat sitotoksik selama 1minggu dapat mengubah respon inflamasi dan menghambatpenyembuhan tulang.Selama tahap perbaikan, fibroblast mulai untuk meletakkan

stroma yang membantu mendukung pertumbuhan ke dalam pembuluh darah. Hal ini selamatahap ini bahwa kehadiran nikotin dalam sistem dapatini menghambat pertumbuhan ke dalam kapiler.11,23-25A nyata de-Tingkat serikat berkerut telah secara konsisten menunjukkan dalamtembakau pelaku.2,3,6Sebagai ingrowth vaskular berlangsung, kolagen matriks adalahmeletakkan sementara osteoid disekresi dan kemudian min-eralized, yang mengarah pada pembentukan kalus lembutdi sekitar lokasi perbaikan. Dalam hal perlawanan terhadap gerakan,kalus ini sangat lemah dalam 4 sampai 6 minggu pertama dariproses penyembuhan dan memerlukan perlindungan yang memadai dalambentuk menguatkan atau fiksasi internal. Akhirnya, kal-lus ossifies, membentuk tulang tenunan jembatan antarafragmen fraktur. Atau, jika benar-immobilizaSI tidak digunakan, osifikasi dari kalus tidak mungkin terjadi,dan serikat berserat dapat mengembangkan bukan tidak stabil.Penyembuhan fraktur selesai selama renovasitahap di mana tulang penyembuhan akan dipulihkan ke yang aslibentuk, struktur, dan kekuatan mekanik. Penataan kembalitulang terjadi secara perlahan selama bulan sampai tahun dan memfasilitasi-tated oleh stres mekanik ditempatkan pada tulang. Sebagai frac-mendatang situs terkena kekuatan beban aksial, gen-tulangditetapkan secara lisan di mana diperlukan dan diserap kembali daridimana tidak diperlukan. kekuatan yang memadai biasanyadicapai dalam 3 sampai 6 bulan.Meskipun fisiologis tahap perbaikan tulang dimodel fusi tulang belakang mirip dengan yang terjadi pada panjangpatah tulang, ada beberapa perbedaan. Tidak seperti panjangpatah tulang, cangkokan tulang tulang belakang digunakan dalam fusi pro-cedures. Selama proses penyembuhan fusi tulang belakang, tulanggrafts digabungkan oleh proses terintegrasi yangtulang nekrotik lama secara perlahan diserap kembali dan sekaligusdiganti dengan tulang baru yang layak. Proses penggabungandisebut "substitusi merayap."17,20Primitif mesenchy-mal sel berdiferensiasi menjadi osteoblast yang tersimpan osteoidsekitar inti tulang nekrotik. Proses tulang depo-sition dan perbaikan hasil akhirnya di-gantian tulang nekrotik dalam gratifikasi tersebut.Masa yang paling kritis penyembuhan tulang adalah yang pertama 1 sampai2 minggu di mana peradangan dan revaskularisasi oc-skr. Penggabungan dan penataan kembali tulang cangkok kembaliquire bahwa sel-sel mesenchymal memiliki akses vaskular kegratifikasi untuk berdiferensiasi menjadi osteoblast dan osteoklas. Aberbagai faktor sistemik dapat menghambat penyembuhan tulang, di-cluding merokok, malnutrisi, diabetes, rheu-matoid arthritis, dan osteoporosis. Secara khusus, selama

1 minggu penyembuhan tulang, obat steroid, sitotoksikagen, dan obat antiinflamasi nonsteroiddapat memiliki efek berbahaya. Iradiasi situs fusidalam 2 sampai 3 minggu pertama dapat menghambat proliferasi seldan menginduksi suatu vaskulitis akut yang signifikan compro-mises penyembuhan tulang (SE Emery, data tidak dipublikasikan).Cangkokan tulang juga sangat dipengaruhi oleh lokal saya-chanical pasukan selama tahap renovasi. Kepadatan,geometri, tebal, dan orientasi trabecular tulangdapat berubah tergantung pada tuntutan mekanikgraft. Pada tahun 1892, Wolff pertama mempopulerkan konsep struktur-budayanya adaptasi tulang, mencatat bahwa tulang ditempatkan di bawahatau tarik tegangan tekan adalah direnovasi. Bone dibentukmana menekankan membutuhkan kehadirannya dan diserap kembali di manamenekankan tidak memerlukan itu.22,31Ini berfungsi untuk mengoptimalkankekuatan struktural gratifikasi tersebut. Sebaliknya, jika gratifikasi tersebut adalahsignifikan terlindung dari tegangan mekanik, seperti dikasus implan tulang belakang kaku, resorpsi tulang yang berlebihanpotensial dapat terjadi dan mengakibatkan melemahnya nilaigraft. Ini merugikan potensi instrumentasiperlu diimbangi dengan efek yang menguntungkan bahwa tulang belakangfiksasi telah pada proses fusi.BONE graftsKedua jenis cangkokan tulang sering digunakan dalam tulang belakangfusi adalah autografts dan allografts. tulang autograft adalahditransplantasikan dari bagian lain dari tubuh penerima.Allograft tulang ditransplantasikan dari genetis nonidenti-kal anggota dari spesies yang sama. Kedua jenis tulanggrafts umum digunakan pada operasi tulang belakang.Pencangkokan tulang yang ideal harus: 1) osteoinductive dankonduktif; 2) biomechanically stabil; 3 gratis) penyakit;dan 4) mengandung faktor antigen minimal. Fitur-fitursemua hadir dengan tulang autograft. Kelemahanautografts termasuk perlunya sayatan yang terpisah untuk bar-meningkat sepanjang waktu pengoperasian, dan kehilangan darah, risikoof-situs komplikasi donor, dan sering tidak cukupkuantitas graft tulang.13,30Keuntungan dari tulang allograft adalah bahwa ia menghindarikesakitan yang berkaitan dengan situs-komplikasi donor dantersedia dalam konfigurasi yang diinginkan dan kuantitas.Kelemahan allograft termasuk tertunda vaskularpenetrasi, pembentukan tulang lambat, tulang dipercepat kembaliserapan, dan tertunda atau tidak lengkap incorpora-graftkasi.1,5,14,16Secara umum, tulang allograft memiliki tinggi inci-dence atau tertunda serikat serikat buruh dari autograft.1,7-9,15,33

Allografts adalah osteoconductive tetapi hanya lemah os-teoinductive. Meskipun penularan infeksi dan kurangnyadari histokompatibilitas adalah potensi masalah dengan allografttulang, perbaikan jaringan-standar perbankan telah banyak kembalidiproduksi insiden.Bone graft juga dapat diklasifikasikan menurut merekastruktural anatomi: kortikal atau cancellous. Tulang korteksmemiliki lebih sedikit osteoblast dan osteocytes, kurang luas permukaan perberat unit, dan memberikan kontribusi penghalang untuk pertumbuhan ke dalam pembuluh darahdan penataan kembali dibandingkan dengan tulang cancellous. Iklan-menguntungkan tulang kortikal adalah kekuatan struktural yang unggul.Tanggapan renovasi awal untuk tulang kortikal ulangsorptive sebagai aktivitas osteoclastic dominan. Kortikalgrafts semakin melemah dengan waktu karena iniresorpsi tulang serta lambat, tidak lengkap renovasi.Sebaliknya, tulang menjadi semakin cancellouskuat karena kemampuannya untuk mendorong lebih awal, cepat, barupembentukan tulang.Ketika memilih cangkok tulang, ahli bedah tulang belakang perlumempertimbangkan tuntutan struktural dan biologis yang spesifikyang akan ditempatkan pada gratifikasi tersebut. Jika gratifikasi tersebut ditempatkan ante-riorly dalam mode tekan, tulang cortical, baik otomatisgenic atau allogenic, akan diperlukan. Jika ditempatkan posteriorsebagai graft bawah ketegangan dengan tuntutan yang lebih rendah untuk strukturaldukungan tetapi juga kemungkinan lebih rendah dari awal vaskular di-pertumbuhan, suatu autograft cancellous lebih disukai.KESIMPULANPemahaman tentang ilmu dasar penyembuhan tulangadalah penting untuk keberhasilan konsisten fusi tulang belakang sur-Gery. Meskipun kemajuan besar telah dilakukan di lapanganinstrumentasi tulang belakang, hanya sebuah serikat osseus solidyang akan menjamin stabilitas jangka-panjang tulang belakang. Pemilihanmateri graft tulang yang paling tepat serta berhati-hatimemperhatikan prinsip-prinsip penyembuhan tulang dapat sangatmemfasilitasi potensi keberhasilan klinis.