ArchivDeutsches Ärzteblatt16/1999Die Wiederherstellung des Unterkiefers: Therapeutisches Vorgehen nach Kontinuitätsverlust durch Entzündung, Trauma oder Tumor

MEDIZIN: Aktuell

Die Wiederherstellung des Unterkiefers: Therapeutisches Vorgehen nach Kontinuitätsverlust durch Entzündung, Trauma oder Tumor

Dtsch Arztebl 1999; 96(16): A-1054 / B-878 / C-822

Reuther, Jürgen F.; Kübler, Norbert R.

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LNSLNS Für Funktion und Ästhetik des Mund-, Kiefer-, Gesichtsbereichs ist der Unterkiefer von entscheidender Bedeutung. Bei Verlust seiner Kontinuität infolge eines Traumas, einer Entzündung oder Operation sind die vitalen Funktionen Kauen, Schlucken, Sprechen und Atmen zum Teil erheblich beeinträchtigt. Heute stehen für die Wiederherstellung der Unterkieferkontinuität neben der freien Knochentransplantation, welche seit der Jahrhundertwende zur Routinemaßnahme weiterentwickelt wurde, verschiedene allogene und alloplastische Implantatmaterialien zur Verfügung. Durch die Einführung der Mikrogefäßchirurgie wurde das Repertoire der freien Knochentransplantation wesentlich erweitert. Mit dieser Technik ist insbesondere im ersatzschwachen oder ersatzunfähigen Transplantatlager die individuelle Rekonstruktion des Unterkiefers möglich. In den vergangenen Jahren konnten eine Reihe von induktiven Knochenwachstumsfaktoren, die sogenannten bone morphogenetic proteins (BMPs) identifiziert und charakterisiert werden. Durch gentechnologische Herstellung stehen diese mittlerweile in ausreichender Menge und Reinheit zur Verfügung und verheißen vollständig neue Aspekte in der knöchernen Wiederherstellungschirurgie.
Schlüsselwörter: Knochentransplantation, Mikrogefäßchirurgie, Osteoinduktion

Restoration of the Mandible
The mandible possesses decisive importance for function as well as esthetics in the oral and maxillofacial region. The loss of its continuity due to trauma, infection or operation can cause considerable impairment of vital functions such as chewing, swallowing, speaking and breathing. Besides free bone grafting, which has become a routine treatment since the turn of the century, different allogeneic and alloplastic implantation materials are currently used. The introduction of microvascular surgery has significantly expanded the scope of free bone grafting. The use of this technique enables the individual mandibular reconstruction especially in recipient beds with weak or missing regenerative capacities. In the past years a whole family of inductive bone growth factors, the so-called bone morphogenetic proteins (BMPs), could be identified and characterized. Meanwhile, recombinant technology allows the synthesis of sufficient amounts of highly purified BMPs which open completely new aspects in reconstructive bone surgery.
Key words: Bone grafting, microvascular surgery, osteoinduction

Der Unterkiefer nimmt eine zentrale Stellung für Funktion und Ästhetik des Mund-, Kiefer-, Gesichtsbereichs ein. Aus funktioneller Sicht spielt dabei seine Stützfunktion für Zunge und Muskulatur des Mundbodens eine entscheidende Rolle, da die Mundhöhle als Teil der Atemwege und als Eintrittspforte des Verdauungstraktes beim Kauen, Schlucken, Sprechen und Atmen direkt beteiligt ist. Je nach Lokalisation und Ausmaß eines Unterkieferdefektes kommt es daher zu erheblichen funktionellen und ästhetischen Beeinträchtigungen. Durch Verlust des Kinnbereiches verliert die Zunge vollständig ihre Abstützung, so daß neben der Beeinträchtigung des Kau- und Schluckaktes der Patient durch Verlegung der oberen Atemwege vital gefährdet ist.
Ohne sofortige Wiederherstellung solcher Defekte sind zusätzliche Hilfsmaßnahmen zur Erhaltung der vitalen Funktionen, wie beispielsweise die Tracheotomie, notwendig. Bei Verlust des seitlichen sowie des aufsteigenden Unterkieferastes steht hingegen die Beeinträchtigung der Kaufunktion und des Schluckaktes im Vordergrund.
Kriegerische Auseinandersetzungen konfrontierten die Ärzte bereits lange vor der ersten tumorbedingten Unterkieferresektion im Jahre 1812 durch Dupuytren mit den Problemen des Unterkieferverlustes. Bergenfeld beschrieb 1829 erstmals die hieraus resultierenden, schwerwiegenden Folgen (Textkasten Unterkieferverlust). Neben der vitalen Gefährdung wird insgesamt das Schicksal der betroffenen Patienten sowohl in psychischer wie auch insbesondere in sozialer Hinsicht ungünstig beeinflußt.
Aufgrund dieser vielfältigen Probleme wurde bereits im letzten Jahrhundert versucht, mit unterschiedlichsten alloplastischen Materialien, wie Gold (9), Zelluloid (3), Elfenbein (11) und Hartgummi (28), die Unterkieferkontinuität wiederherzustellen. Diese erste Phase des Unterkieferersatzes war jedoch durch erhebliche Komplikationen, wie chronische Infektion und Abstoßung der Alloplastiken, gekennzeichnet.
Bardenheuer führte 1891 erstmals die Rekonstruktion des aufsteigenden Unterkieferastes mit einem vor dem Ohr gestielten Osteokutanlappen von der Stirn durch (2). In der Folge wurden Unterkieferdefekte mit gestielten osteokutanen Transplantaten vom Unterkieferrand, von der Clavicula sowie vom Sternum mit unterschiedlichem Erfolg überbrückt (6, 12, 25, 38). Die erste freie Knochentransplantation für den Unterkieferersatz wurde im Jahre 1900 von Sykoff (31) vorgenommen und in der Folgezeit von Lexer (15), Axhausen (1), Lindemann (16) und Ganzer (8) zu einer Standardmethode entwickelt. Die Literatur über den osteoplastischen Ersatz des Unterkiefers ist heute kaum mehr überschaubar und das Problem der Unterkieferrekonstruktion mittels freier Knochentransplantate ist für die klinische Anwendung weitgehend gelöst (unter anderem 19, 24, 27).
Im ersatzschwachen Lager, das heißt nach Infektion, Vernarbung oder Bestrahlung bestehen jedoch für freie Knochentransplantate, die zunächst nur per Diffusion ernährt werden können, erhebliche Probleme bei der Einheilung aufgrund der schlechten Vaskularisation des umgebenden Weichgewebes. Im ersatzunfähigen Lager, beispielsweise bei großflächigen Weichteilverlusten beziehungsweise -defekten oder bei ausbestrahlten Patienten, ist eine Rekonstruktion mit einem freien Knochentransplantat unmöglich. Hier hat die Einführung der Mikrogefäßchirurgie mit der Möglichkeit, Knochenspäne im Transplantatlager über ihre ernährenden Gefäße sofort wieder zu perfundieren, das therapeutische Konzept vollständig verändert. Mit dieser Methode gelingt es, von defektfernen Regionen unterschiedliche Knochentransplantate, falls nötig auch in Kombination mit Weichgeweben, zu entnehmen und in den Kiefer-Gesichtsbereich zu transplantieren.
Zeitpunkt der Unterkieferrekonstruktion
Heute stellt sich die Frage, zu welchem Zeitpunkt und mit welcher Methodik die Wiederherstellung der Unterkieferkontinuität durchgeführt werden sollte. Aus unserer eigenen klinischen Erfahrung ist die primäre Wiederherstellung der Unterkieferkontinuität, unabhängig ob mit alloplastischen Materialien oder Knochentransplantaten, die Methode der Wahl, da hierdurch eine Vernarbung der Weichteile verhindert wird. Insbesondere bei Kinndefekten wird die vitale Gefährdung durch Verlegung der Atemwege verhindert, und eine Tracheotomie kann häufig vermieden werden. Die Frage einer primären, endgültigen, das heißt knöchernen Wiederherstellung des Unterkiefers ist aufgrund der unterschiedlichen Primärdiagnosen differenziert zu betrachten: Während bei traumatischem Verlust der Unterkieferkontinuität und bei chronischen Osteomyelitiden mit therapieresistentem, progressivem Verlauf sowie bei Resektionen aufgrund gutartiger Läsionen die primäre knöcherne Wiederherstellung allgemein anerkannt ist, bestehen bei der primären Wiederherstellung nach Malignomresektionen unterschiedliche Ansichten. Ausgehend von unserer eigenen Erfahrung halten wir es in den meisten Fällen für angezeigt, bei Resektionen von malignen Neoplasien die Knochenstümpfe mit einer Rekonstruktionsplatte in ihrer anatomisch korrekten Position zu halten und zunächst nur eine primäre großzügige Weichteilrekonstruktion durchzuführen (Abbildung 1). Aufgrund des nicht immer vorhersehbaren postoperativen Verlaufs (mögliche Infektion oder sekundäre Bestrahlungsindikation) läßt sich durch diese Vorgehensweise zunächst die ästhetische und funktionelle Situation weitestgehend erhalten. In unserer Hand hat sich dabei bewährt, den resezierten Knochenabschnitt temporär, bis zur definitiven knöchernen Rekonstruktion, mit einem alloplastischen Material (früher: Silikonimplantate, heute: Polymethylmethacrylat-Implantate mit Antibiotikumzusatz), welches an der Rekonstruktionsplatte fixiert wird, zu ersetzen (Abbildung 1).
An unserer Klinik haben sich seit einigen Jahren durch die Verwendung von osteoinduktiven AAAKnochenimplantaten neue rekonstruktive Therapiekonzepte ergeben. Ohne Verwendung von körpereigenem Knochen ist es mit diesem Material möglich, im gut vaskularisierten Lagergewebe ortsständig neues Knochengewebe als definitiven Unterkieferersatz zu induzieren.
Freie Knochentransplantate
Unabhängig vom Zeitpunkt der knöchernen Rekonstruktion ist heute im ersatzstarken Transplantatlager die freie Transplantation von autogenem Knochengewebe (meist als kortikospongiöser Span) vom Beckenkamm die Methode der Wahl. Weitere Spenderareale stellen der Trochanter major, die Tibia oder die Fibula dar. Bis in die 70er Jahre war jedoch die freie Knochentransplantation für die Patienten mit erheblichen Beeinträchtigungen verbunden, da der Kiefer für lange Zeit immobilisiert werden mußte. Erst in den späten 60er und den frühen 70er Jahren trat hier ein grundsätzlicher Wandel ein, da die aus der Frakturbehandlung gewonnenen Erfahrungen mit Osteosyntheseplatten auch für die Unterkieferrekonstruktion zum Einsatz kamen. Bowerman und Conroy beschrieben 1969 (4), Reuther und Hausamen 1975 (22), Luhr 1976 (18) sowie Schmelzle und Schwenzer 1977 (26) Plattensysteme, welche die funktionsstabile Überbrückung von Unterkieferdefekten in anatomisch exakter Position ermöglichen. Durch die Stabilisierung mit Überbrükkungs- beziehungsweise Rekonstruktionsplatten wird eine gute Ruhigstellung des Transplantates gewährleistet und damit die Möglichkeit für eine ungestörte Einheilung geschaffen (24). Die Rekonstruktion des Unterkiefers mittels druckstabilisierter Osteoplastik bietet für die klinische Anwendung entscheidende Vorteile: Für die funktionsstabile Fixation der Kieferstümpfe ist eine intermaxilläre Ruhigstellung nicht mehr notwendig, wodurch eine frühzeitige funktionelle Belastung des Transplantates ermöglicht wird. Da Knochengewebe sich nur unter funktioneller Belastung entsprechend den statischen Anforderungen umbaut, ist es empfehlenswert, auch bei größeren Transplantaten, das Osteosynthesematerial spätestens sechs Monate nach dem Primäreingriff zu entfernen. Damit wird gewährleistet, daß der Knochenspan möglichst frühzeitig nach seiner Einheilung wieder einer vollen Funktionsbelastung unterzogen wird und eine Atrophie beziehungsweise ein Abbau durch mangelnde funktionelle Belastung vermieden werden kann (Abbildung 2).
Bei der Verwendung von reinen Spongiosatransplantaten, die in ersatzschwachen Transplantatlagern günstigere Einheilchancen besitzen, kann die Stabilisierung mit einem Titangitter, dem sogenannten Titanmesh erfolgen (7). Diese Methodik wurde jedoch durch den Einsatz mikrochirurgischer Operationstechniken weitgehend verdrängt.
Mikrochirurgisch revaskularisierte Knochentransplantate
Im ersatzschwachen und insbesondere im ersatzunfähigen Transplantatlager, das heißt bei ausgedehnten Vernarbungen aufgrund von Infektionen oder infolge von Bestrahlungen sowie bei großflächigen Weichgewebsdefekten nach Trauma oder infolge von Tumorresektionen, ist die erfolgreiche Rekonstruktion mit freien Knochentransplantaten fraglich und in vielen Fällen nicht möglich. Für diese Patienten hat die Einführung der Mikrogefäßchirurgie in den 70er Jahren neue rekonstruktive Möglichkeiten eröffnet.
Für den Ersatz der Unterkieferkontinuität mit mikrochirurgischem Knochentransfer stehen heute verschiedene Spenderregionen zur Verfügung, die die Kriterien für eine funktionell vollwertige Unterkieferwiederherstellung erfüllen. Aus unserer Erfahrung mit über 100 mikrochirurgischen Knochentransplantationen zum Unterkieferersatz haben alle Spenderregionen Vor- und Nachteile, die bei der Auswahl im individuellen Fall entsprechend zu berücksichtigen sind. Bestimmend für die Auswahl geeigneter mikrochirurgischer Transplantate sind neben Qualität, Quantität und Form des Knochens insbesondere die Variabilität und das Volumen des in den meisten Fällen benötigten und gleichzeitig mitverpflanzten Weichgewebes. Daneben haben auch die Länge des Gefäßstiels und die Morbidität der Spenderregion einen Einfluß auf die Transplantatauswahl (Textkasten Auswahlkriterien). Aus dieser Sicht erfüllen insbesondere die Spenderregionen der Skapula, der Fibula sowie des Beckenkamms diese klinischen Anforderungen am besten (23). Andere Regionen, wie beispielsweise der Radius, die Ulna oder die Rippe sind nach unserer Auffassung aufgrund des zu geringen Knochenangebotes (sowie im Falle des Radius oder der Ulna aufgrund der zusätzlich resultierenden hohen funktionellen Beeinträchtigung in der Spenderregion) weniger geeignet, um einen funktionsfähigen Unterkieferersatz zu bilden. Hierzu zählt neben der Wiederherstellung der Knochenkontinuität auch die kaufunktionelle Rehabilitation der Patienten, welche heute in der Regel durch eine Fixation und Abstützung der prothetischen Versorgung auf osseointegrierten Implantaten erfolgt.
Mikrochirurgisches Beckenkammtransplantat
Das von Taylor und Mitarbeitern 1979 beschriebene Beckenkammtransplantat mit seiner Versorgung über die A. circumflexa ilium profunda hat sich in unserer Hand besonders für die Rekonstruktion des Kieferwinkels und des aufsteigenden Unterkieferastes bewährt (32). Dabei ist sowohl das Knochenvolumen als auch die leicht gebogene Kontur des Beckenkammspanes für diese Region von besonderem Vorzug (Abbildung 3). Ein Nachteil des mikrochirurgischen Beckenkammtransplantates ist zum einen die häufig sehr ausgeprägte Spongiosastruktur, welche die primärstabile Insertion von enossalen Dentalimplantaten erschwert. Des weiteren sind die Weichteile aufgrund ihrer Gefäßversorgung direkt am Beckenkamm fixiert, so daß eine unabhängige Positionierung des simultan verpflanzten Muskelhautlappens erschwert wird. Die Variabilität des myokutanen Lappens kann nur durch eine zusätzliche mikrochirurgische Präparation und Anastomose der superfiziellen Gefäße erreicht werden. Schließlich ist der Weichteillappen für die Rekonstruktion von Wange oder intraoralen Weichteildefekten häufig zu dick und unbeweglich, so daß wir für diese Situation auf andere Transplantate, insbesondere die Skapulatransplantate, zurückgreifen.
Mikrochirurgisches Fibulatransplantat
Das 1973 von Ueba und Fujikawa (36) sowie 1975 von Taylor und Mitarbeitern (33) erstmals klinisch eingesetzte Fibulatransplantat hat erstaunlicherweise für die Unterkieferrekonstruktion lange Zeit keine Beachtung gefunden, obwohl eine fast direkte Übereinstimmung des Querschnitts vom Wadenbein und atrophischem Unterkiefer gegeben ist. Ein weiterer Vorzug des Fibulatransplantates liegt in seiner Länge. Beim Erwachsenen kann das Transplantat bis zu einer Länge von 20 bis 25 Zentimetern entnommen werden. 1989 hat Hidalgo erstmals die Fibula für den Unterkieferersatz verwandt (10). Seither hat das Fibulatransplantat jedoch erheblich an Bedeutung für die Wiederherstellung des Unterkiefers gewonnen.
Wir selbst verwenden dieses Transplantat bei Unterkieferdefekten ab einer Länge von zwölf Zentimetern. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß nicht bei allen Patienten eine Fibulatransplantation durchgeführt werden kann, da in sechs Prozent der Fälle eine Nichtanlage der A. tibialis anterior oder der A. tibialis posterior besteht (17). Bei mehr als einem Prozent der Bevölkerung stellt die A. peronea beziehungsweise die A. fibularis das einzige versorgende Gefäß für den gesamten Unterschenkel dar, so daß sich in diesen Fällen der mikrochirurgische Fibulatransfer verbietet. Prinzipiell ist die Kombination des Fibulaspans mit einem Hautlappen vom Unterschenkel möglich. Unserer Ansicht nach ist in diesen Fällen jedoch nur die Mitnahme eines kleinen Fasziokutanlappens möglich. Bei größeren Weichteiltransfers muß der Entnahmedefekt im Unterschenkelbereich mit Spalthaut gedeckt werden. Dadurch ergeben sich funktionelle und ästhetische Nachteile. Auch ist eine primäre Wiederherstellung der Fibulakontinuität in diesen Fällen nicht möglich. Die Rekonstruktion des knöchernen Entnahmedefekts scheint jedoch nach Angaben in der orthopädischen Literatur zumindest wünschenswert, um eine mehrere Jahre nach der Fibulaentfernung auftretende Instabilität im oberen Sprunggelenk sicher zu vermeiden. Der in unserer Klinik entwickelte AAA- (autolysierter, antigenextrahierter, allogener) Knochenspan läßt sich hierfür mit besonders gutem Erfolg einsetzen. Für die entnommene Fibula wird ein chemisch behandeltes, osteoinduktives Knochenimplantat aus einer Spenderfibula in den Entnahmedefekt interponiert. Dies bietet die Möglichkeit, die umgebenden Weichteile, insbesondere die Muskulatur, in anatomisch exakter Position zu refixieren. In diesem gut vaskularisierten Weichteilmantel kommt es rasch zu einer ossären Integration beziehungsweise zu einer Induktion von neugebildetem Knochengewebe um das AAAKnochenimplantat, welches in der Folge durch den neugebildeten, patienteneigenen Knochen vollständig ersetzt wird (Abbildung 4).
Die wesentlichen Vorteile des Fibulatransplantates bestehen in der Länge der kompakten Knochenröhre sowie in seiner speziellen Vaskularisation, welche aus einem medullären Gefäß in Kombination mit einem zirkulären Netzwerk an periostalen Gefäßen besteht. Diese Gefäßversorgung erlaubt entsprechende Osteotomien des Fibulatransplantates, um die Unterkieferkontur individuell nachzuformen (Abbildung 5). Auch für das Fibulatransplantat empfehlen wir die Stabilisierung mit einer Rekonstruktionsplatte, die jedoch bereits nach drei bis vier Monaten wieder entfernt werden kann. In allen unseren bisherigen Fällen stellte die Fibula ein ideales Implantatlager für enossale Dentalimplantate dar, welche aufgrund der kompakten Knochenstruktur eine optimale Stabilität nach viermonatiger Einheilphase zeigten.
Mikrochirurgisches Skapulatransplantat
Der an unserer Klinik am häufigsten eingesetzte mikrochirurgisch revaskularisierte Knochenspan ist das Skapulatransplantat, welches von Silverberg und Mitarbeitern 1985 (29) sowie von Swartz und Mitarbeitern 1986 (30) erstmals beschrieben wurde. Die laterale Skapula wird von der A. circumflexa scapulae als Endast der A. subscapularis versorgt. Sie gibt vor dem Knochenast zwei Gefäßhauptäste in die Weichteile über dem Schulterblatt ab, so daß mit dem gleichen Gefäßstiel zwei voneinander unabhängige fasziokutane Lappen, der sogenannten Skapula- und der Paraskapulalappen, mitgehoben werden können (Abbildung 6 d). Die Haut über der Skapula ist auch bei Männern meist nicht behaart und in ihrer Textur der Gesichtshaut relativ ähnlich. Die Hautfarbe ist jedoch deutlich diskrepant von Wange und Submandibularregion. Mit einer durchschnittlichen Länge von 13,4 Zentimetern und einer durchschnittlichen Dicke von 1,4 Zentimetern ist die laterale Skapulakante für die Rekonstruktion auch größerer Unterkieferdefekte gut geeignet. Aufgrund der guten Vaskularisation über ihren Periostmantel läßt sich das Skapulatransplantat durch multiple Osteotomien den unterschiedlichen Unterkieferregionen individuell anpassen. Durch die Kombination des Knochens mit zwei weitgehend voneinander unabhängig mobilisierbaren Weichteillappen (Skapula- und Paraskapulalappen) ist das Transplantat fast universell einsetzbar, um kombinierte Knochen- und Weichteildefekte im KieferGesichtsbereich optimal zu rekonstruieren (Abbildung 6). Die zusätzliche Mitnahme des Myokutanlappens vom M. latissimus dorsi ergibt sich aus dem Abgang der A. thoracodorsalis aus der A. subscapularis, welcher bei zirka 98 Prozent der Patienten vorhanden ist. Hierdurch kann ein 4-in-1-Lappen (laterale Skapulakante, Skapula- und Paraskapulalappen, Lattisimus-dorsi-Lappen) an einem Gefäß gestielt transplantiert werden, welcher insbesondere bei ausgedehnten Rekonstruktionen in der Traumatologie von großer Bedeutung ist (Abbildung 7).
Neuere Entwicklungen
Distraktionsosteogenese
Die Kallusdistraktion nach Ilizarov wird zur Verlängerung von Röhrenknochen in der Orthopädie und der Unfallchirurgie eingesetzt. Bereits in den 70er Jahren wurde dieses Verfahren zur Unterkieferverlängerung bei Hunden experimentell erprobt und wird heute in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie mit extra- oder intraoralen Apparaturen zur Korrektur von mandibulären Hypoplasien verwendet. In neueren Studien wurde die Technik auch zum Defektverschluß am Unterkiefer eingesetzt. Die Nachteile der Methode bei dieser Indikation bestehen jedoch zum einen in der extraoralen Narbenbildung durch die Bewegung der transkutanen Haltepins, zum anderen muß die Anschlußstelle zwischen dem mobilisierten Knochensegment und dem gegenüberliegenden Kieferstumpf durch Anfrischen der Knochenenden und Osteosynthese oder durch Knochentransplantation zusätzlich operativ versorgt werden. Aufgrund dieser Nachteile sowie der langen Tragedauer des Distraktors halten wir die Distraktionsosteogenese für die Unterkieferrekonstruktion nur in wenigen Ausnahmefällen für geeignet.
Allogene Knochenimplantate
Bereits in der Vergangenheit wurde versucht, allogenes Knochengewebe (zum Teil auch ganze Unterkiefer von Spendern) zur Defektrekonstruktion einzusetzen. Andere Entwicklungen zielten darauf hin, tumorbedingte autogene Unterkieferresektate nach Autoklavierung, Pyrolisierung oder Schockgefrierung in flüssigem Stickstoff ein- oder zweizeitig zur Kontinuitätsrekonstruktion wieder einzusetzen. Ohne weitere chemische Aufbereitung des Knochengewebes wirkt dieses jedoch nur als Platzhalter und kann im günstigsten Fall im Rahmen des schleichenden Ersatzes in vitalen Knochen umgebaut werden. Entsprechend groß waren die postoperativen Komplikationen, meist bedingt durch Infektionen oder Implantatfrakturen.
Urist entdeckte 1965, daß allogenes Knochengewebe nach Demineralisation osteoinduktive Eigenschaften aufweist (37). Verantwortlich hierfür sind die in der Knochenmatrix enthaltenen bone morphogenetic proteins (BMPs), welche nach Diffusion aus dem Knochengewebe eine Knochenneubildung anregen. Gleichzeitig wird das Knochenimplantat durch Osteoklasten abgebaut, wodurch der neugebildete Knochen die Form des ehemaligen Knochenimplantates einnimmt. Demineralisierte allogene Knochenimplantate werden heute in erster Linie in der zahnärztlichen und Parodontalchirurgie, daneben jedoch auch bei Kalottenrekonstruktionen und gelegentlich in der orthopädischen Chirurgie eingesetzt.
Anfang der 90er Jahre haben wir in unserer Klinik eine Knochenbank mit AAA-Knochen etabliert. AAAKnochen, welcher bei seiner Herstellung mehrere sequentielle chemische Extraktionsschritte durchläuft und in Pulverform sowie als kortikale Knochenchips zur Verfügung stehen, stellt eine Weiterentwicklung von demineralisierten Knochenimplantaten mit verbesserten osteoinduktiven Eigenschaften dar (14). In mehr als acht Jahren haben wir mit AAA-Knochenimplantaten im ersatzstarken Implantatlager bei mehr als 850 Fällen fast alle Regionen des Kiefers und des Gesichtsschädels rekonstruiert, wodurch wir in vielen Fällen auf die Entnahme von körpereigenem Knochengewebe verzichten konnten (13). Speziell für Kasten- oder Spangenresektionen am Unterkiefer hat sich dabei die Verwendung von AAA-Knochen bewährt, obgleich wir auch bei Kontinuitätsdefekten im gut vaskularisierten Implantatlager mit diesem Bankknochen ausgezeichnete Ergebnisse erzielt haben. Bei ausgedehnten Defekten oder ungünstigen Lagereigenschaften verwenden wir AAA-Knochen, um die Entnahmedefekte von körpereigenen Knochentransplantaten (Beckenkamm beziehungsweise Fibula) funktionell wiederherzustellen (Abbildung 4).
Osteoinduktive Proteine
Ende der 80er Jahre wurden durch Wozney und Mitarbeiter erstmals einige der bone morphogenetic proteins (BMPs) aus Knochen isoliert, charakterisiert und kloniert (39). Mittlerweile sind mehr als 15 BMPs bekannt, welche aufgrund ihrer Aminosäuresequenz überwiegend zur Proteinfamilie des Wachstumsfaktors TGF-b (transforming growth factor-beta) zählen und von denen sechs (BMP-2 bis -7) knochenbildende Eigenschaften aufweisen (5, 20) (Tabelle).
Verantwortlich für die biologische Aktivität der BMPs ist zunächst eine Chemotaxis perivaskulärer, undifferenzierter Mesenchymzellen im Weichgewebe beziehungsweise undifferenzierter Stammzellen im Kochenmark durch Bindung des dimeren BMP-Moleküls an spezifische Typ-I- und Typ-II-Serin/ThreoninKinase-Rezeptorenkomplexe an deren Membranoberfläche (21). Dabei sind die Typ-I-Rezeptoren für die Spezifität verantwortlich, wobei jedoch zum Teil unterschiedliche BMPs an dieselben Rezeptoren binden. Eine Erhöhung der Rezeptorbindungen führt zu einer Proliferation dieser Zielzellen, gefolgt von einer Differenzierung in Knorpel- und Knochenvorläuferzellen. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß für die intrazelluläre Signalübertragung nach der BMP-Rezeptor-Bindung die sogenannten Smads als Second-Messenger verantwortlich sind (34). Im Rahmen der enchondralen Ossifikation kommt es innerhalb weniger Tage zur Ausbildung von Knochengewebe, welches sich funktionell umbaut und blutbildendes Knochenmark beinhaltet.
Die stärksten knochenbildenden Eigenschaften besitzen BMP-2 und BMP-7, wobei die Knochenbildung sowohl orthotop (im Knochendefekt) als auch heterotop im Muskelgewebe induziert werden kann. Toriumi und Mitarbeiter berichteten über die erfolgreiche Rekonstruktion von drei Zentimeter langen Unterkieferdefekten in Hunden mit BMP-2 (35). Gegenwärtige Untersuchungen konzentrieren sich unter anderem auf die Entwicklung geeigneter Freisetzungssysteme beziehungsweise Trägermaterialien für die BMPs. Diese sollen zum einen resorbierbar sein, andererseits bestehen in Abhängigkeit vom Implantatlager unterschiedliche biomechanische Anforderungen. Zur Zeit werden hierfür Trägermaterialien aus bovinem Kollagen beziehungsweise boviner Kochenmatrix favorisiert. Unsere eigenen Untersuchungen mit E.-coli-exprimiertem BMP-2 haben gezeigt, daß eine Knocheninduktion in Kombination mit fast allen kommerziell erhältlichen, osteokonduktiven Knochenersatzmaterialien erzielt werden kann (Abbildung 8). Die stärkste Knochenneubildung beobachteten wir jedoch mit pulverisierter boviner Knochenmatrix. Durch die zusätzliche Augmentation von AAAKnochenchips mit rekombinantem BMP können auch biomechanisch stabile Implantate hergestellt werden.
Die zukünftige Verfügbarkeit von gentechnisch hergestellten BMPs wird zu vollständig neuen rekonstruktiven Techniken führen. Im ersatzstarken Lagergewebe kann durch deren Implantation ortsständig neues Knochengewebe induziert werden. Bei ersatzschwachem oder ersatzunfähigem Transplantatlager kann BMPinduziertes Knochengewebe durch intramuskuläre Implantation zunächst defektfern gebildet werden, um dieses dann sekundär in freier Form oder gefäßgestielt (bei Implantation in einen gestielten Muskellappen) an den Ort des Unterkieferdefektes zu verpflanzen. Sowohl BMP-2 als BMP-7 befinden sich bereits im Zulassungsverfahren. Mit einer kommerziellen Verfügbarkeit ist innerhalb der nächsten ein bis zwei Jahre zu rechnen.


Zitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 1999; 96: A-1054-1061
[Heft 16]
Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis, das über den Sonderdruck beim Verfasser und über die Internetseiten (unter http://www.aerzteblatt.de) erhältlich ist.


Anschrift der Verfasser
Prof. Dr. med. Dr. med. dent. Jürgen F. Reuther
Priv.-Doz. Dr. med. Dr. med. dent. Norbert R. Kübler
Klinik und Poliklinik für Mund-,
Kiefer-, Gesichtschirurgie
Bayerische Julius-Maximilians-Universität
Pleicherwall 2
97070 Würzburg

Folgen nach Unterkieferverlust
! Verlegung der Atemwege
! Erschwerung der Nahrungsaufnahme
! fehlende Speichelretention
! Beeinträchtigung der Sprache
! ästhetische Entstellung

Abbildung 1: Unterkieferrekonstruktion mit einer Alloplastik: a) alio loco vorbestrahlter Patient mit Rezidiv eines Plattenepithelkarzinoms in der rechten Wange; b) intraoperativer Situs mit Rekonstruktion des resezierten Unterkiefers durch ein Polymethylmethacrylat-Interponat und eine Rekonstruktionsplatte; c) postoperative Mundöffnung und intraorale Defektdeckung mit einem mikrochirurgisch revaskularisierten Dünndarmtransplantat; d) postoperative En-face-Ansicht mit extraoraler Defektdeckung durch einen Akromiopektorallappen.

Abbildung 2: Unterkieferrekonstruktion mit einem freien Beckenkammtransplantat: a) Zustand nach Hemimandibulektomie wegen eines Osteosarkoms; b) intraoperativer Situs mit Beckenkammtransplantat zur Rekonstruktion des horizontalen Anteils sowie des aufsteigenden Astes des Unterkiefers (Rekonstruktionsplatte der ersten Generation); c) Orthopantomogramm sieben Monate nach Transplantation und drei Monate nach der Plattenentfernung; d) postoperatives Ergebnis.


Auswahlkriterien für mikrovaskuläre Knochentransplantate
! Qualität des Knochengewebes
! Quantität des Knochengewebes
! Form des Knochengewebes
! Länge des Gefäßstiels
! Morbidität der Spenderregion
Falls simultane Weichteilrekonstruktion erforderlich
! Variabilität des oder der mitverpflanzten Weichteillappen(s)
! Volumen des oder der mitverpflanzten Weichteillappen(s)

Abbildung 3: Unterkieferrekonstruktion mit einem mikrochirurgisch revaskularisierten Beckenkammtransplantat: a) Zustand nach Hemimandibulektomie links, Neck Dissection und postoperativer Radiatio; b) an der A. und V. circumflexa ilium profunda gestieltes Knochentransplantat mit Hautinsel; c) postoperatives intraorales Ergebnis nach Versorgung mit enossalen Implantaten; d) postoperative En-faceAnsicht.

Abbildung 4: Rekonstruktion des Entnahmedefektes eines Fibulatransplantates mit einem allogenen, osteoinduktiven Fibulaimplantat: a) an den Vasa peronea gestieltes Knochentransplantat mit darunterliegender Spenderfibula; b) AAA-Knochenimplantat (Spenderfibula) in situ; c) postoperatives Ergebnis; d) Röntgenbild im seitlichen Strahlengang vier Monate nach Rekonstruktion mit deutlich sichtbarer, manschettenförmiger Knochenneubildung um das AAA-Knochenimplantat.

Abbildung 5: Unterkieferrekonstruktion mit einem mikrochirurgisch revaskularisierten Fibulatransplantat: a) Zustand nach subtotaler Mandibulektomie, Neck dissection und Rekonstruktion des Halshautdefektes mit einem mikrochirurgisch revaskularisierten Latissimus-dorsi-Lappen; b) intraoperativer Situs mit konturiertem Fibulatransplantat; c) eingeheiltes Fibulatransplantat vier Monate nach Transplantation zum Zeitpunkt der Plattenentfernung; d) postoperatives Profil.

Abbildung 6: Unterkieferrekonstruktion mit einem mikrochirurgisch revaskularisierten Skapulatransplantat: a) präoperative En-face-Ansicht; b) anteriores Mundbodenkarzinom mit Infiltration des Unterkiefers und der äußeren Haut; c) Einzeichnung der Schnittführung nach McFee sowie des Hautresektates; d) an der A. und V. circumflexa scapulae gestieltes Skapulatransplantat bestehend aus fasziokutanem Skapula- und Paraskapulalappen sowie der lateralen Skapulakante; e) postoperatives Resultat mit extraoraler Defektdeckung durch den mitverpflanzten fasziokutanen Skapulalappen; f) postoperatives Resultat mit intraoraler Defektdeckung durch den mitverpflanzten fasziokutanen Paraskapulalappen.

Abbildung 7: Nasen-, Oberkiefer-, Mundboden-, Kinn- und Unterkieferrekonstruktion durch einen 4-in-1Lappen: a) Zustand nach Schußverletzung; b) an der A. und V. subscapularis gestieltes Transplantat bestehend aus fasziokutanem Skapula- und Paraskapulalappen (zur Rekonstruktion des Mundbodens und des Kinns), der lateralen Skapulakante (zur Rekonstruktion des Unterkiefers) sowie einem myokutanen Latissimus-dorsi-Lappen (zur Rekonstruktion der Nase und des Oberkiefers); c) postoperatives Ergebnis.


Tabelle
Aus Knochengewebe isolierte bone morphogenetic proteins (BMP)
Synonym Osteo- TGF-b- Chromosom
induktion Familie
BMP-1 Prokollagen-C-Proteinase - - 8
BMP-2 BMP-2A + + 20
BMP-3 Osteogenin + + 4
BMP-4 BMP-2B + + 14
BMP-5 - + + 6
BMP-6 - + + 6
BMP-7 Osteogenic Protein-1, + + 20
OP-1
TGF-ß = transforming growth factor-ß

Abbildung 8: Rekonstruktion eines durchgehenden "critical size defect" mit einem Durchmesser von 5 Millimetern im Bereich des Kieferwinkels bei einer Ratte mit rekombinantem humanem bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) aus E. coli: a) linguale Ansicht mit vollständiger Wiederherstellung der knöchernen Struktur vier Wochen nach der Implantation von 10 µg rhBMP-2 in Kombination mit einem Kollagenträger; b) buccale Ansicht desselben Unterkiefers; c) Mikroradiographie vier Wochen nach Setzen des Kieferwinkeldefektes ohne Verknöcherung nach alleiniger Implantation des Kollagenträgers; d) vollständige Verknöcherung vier Wochen nach Implantation des Kollagenträgers in Kombination mit 10 µg rhBMP-2.

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