Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients with primary palate cleft

J Stoma 2012, 65, 1: 48-61 http://www.czas.stomat.net 2012 Polish Dental Society http://www.jstoma.com Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients with primary palate cleft Rodzaje i skuteczność materiałów stosowanych w osteoplastyce wyrostka zębodołowego szczęki u osób z rozszczepem podniebienia pierwotnego Ewa Bogacka-Konik 1, Agnieszka Machorowska-Pieniążek 2, Maria Iwanecka-Zduńczyk 2 1 Orthodontic Clinic of the University Dental and Medical Specialist Centre NZOZ in Bytom 2 Department of Orthodontics of the Chair of Temporomandibular Dysfunction and Orthodontics in Zabrze of The Silesian Medical University in Katowice Head: dr n. med. A. Machorowska-Pieniążek Summary Introduction. Alveolar bone grafting has become a standard in the treatment of cleft lip and palate. The main objectives of this procedure are: to allow the eruption of teeth into the cleft and the orthodontic movement of teeth adjacent to the cleft side, give support to the lips and the alar base, eliminate the oro-nasal fistula, enhance maxillary segments stability, provide bone for subsequent placement of implants. To evaluate the efficacy of different graft materials in patients with cleft lip and palate based on review of literature. Material and methods. The following keywords: cleft lip and palate and alveoloplasty, guided bone regeneration, autografts, allografts, xenografts, alloplastic materials, growth factors, and barrier membrane in different combinations were used for searching the PubMed database. A total of 40 publications have been identified describing the efficacy of different grafts in patients with cleft lip and palate. Results. In the case of alveolar osteoplasty, autografts were the most widely examined group. Typically, the results were assessed clinically and radiographically by means of occlusal and periapical radiographs focusing on canine eruption. The success rate of this graft material was high and depended on many factors: status of eruption of the canine, the type of cleft, patient s age. The failure was reported more frequently in the case of bilateral cleft lip and palate, when the grafting was done after KEYWORDS: cleft lip, cleft alveolus, cleft palate, bone regeneration, alveoloplasty 48 Streszczenie Wprowadzenie. Przeszczepy kostne do wyrostka są standardem leczenia pacjentów z rozszczepem wargi i podniebienia. Celem takiego zabiegu jest umożliwienie erupcji zębów oraz ortodontycznego przesuwania zębów sąsiadujących z rozszczepem, uzyskanie podparcia dla warg i skrzydełek nosa, zamknięcie przetoki ustno-nosowej, zwiększenie stabilności segmentów szczęki, dostarczenie kości do wszczepienia implantów. Celem pracy była ocena rodzaju i skuteczności różnych materiałów wszczepowych stosowanych u pacjentów z rozszczepem wargi i podniebienia na podstawie piśmiennictwa. Materiał i metody. Przeszukano bazę PubMed stosując następujące słowa kluczowe w kombinacjach: rozszczep wargi i podniebienia oraz alweoloplastyka, osteoplastyka, sterowana regeneracja kości, materiały wszczepowe: autogenne, allogenne, ksenogenne, alloplastyczne, czynniki wzrostu, błony zaporowe. Zidentyfikowano 40 publikacji o zastosowaniu różnych materiałów wszczepowych w rozszczepach wargi i podniebienia. Wyniki. W osteoplastyce wyrostka zębodołowego szczęki najszerzej przebadanymi były materiały autogenne. Wyniki tych zabiegów najczęściej oceniane były metodą radiologiczno-kliniczną na zdjęciach rentgenowskich zgryzowych i przylegających z uwzględnieniem stadium wyrzynania kła. Wskaźnik sukcesu przeszczepów autogennych był wysoki i zależał od stopnia erupcji kła, HASŁA INDEKSOWE: rozszczep wargi, wyrostka zębodołowego i podniebienia, regeneracja kości, osteoplastyka wyrostka

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 Jedno- i obustronne całkowite rozszczepy podniebienia pierwotnego są wrodzoną wadą rozwojową narządu żucia, w której dominującym objawem jest brak ciągłości wyrostka zębodołowego szczęki. Konsekwencją takiej dysmorfii jest powstanie w rozszczepach jednostronnych dwóch, a w rozszczepach obustronnych trzech oddalonych od siebie segmentów szczęki. W obrębie segmentów, w miejscach sąsiadujących ze szczeliną rozszczepu występują zaburzenia wyrzynania oraz wady liczby, morfologii i położenia zębów, zarówno mlecznych, jak i stałych. Brak ciągłości wyrostka zębodołowego uniemożliwia ortodontyczne przemieszczanie zębów i ich harmonijne ustawienie w łuku zębowym. Ponadto rozszczepiony wyrostek zębodołowy jest przyczyną komunikacji jamy ustnej z nosową, nie stanowi odpowiedniej podpory dla wargi i skrzydełek nosa oraz zaburza funkcje oralne. Jedną z procedur wielospecjalistycznego leczenia rozszczepów jest osteoplastyka wyrostka zębodołowego szczęki umożliwiająca odtworzenie jego ciągłości, rekonstrukcję kształtu oraz przywrócenie funkcji. Efekt tych zabiegów zależy od rodzaju rozszczepu, morfologii szczęki, stanu zgryzu, higieny jamy ustnej i wieku pacjenta. Jak wynika z piśmiennictwa istotny wpływ na wynik osteoplastyki wyrostka zębodołowego szczęki u dzieci z rozszczepem ma także rothe eruption of the canine, in elder patients and in patients with poor oral hygiene. Conclusions. The highest success rates for alveolar bone graft were achieved in patients with cleft lip and alveolar process with or without secondary palate cleft when bone grafting was carried out before permanent canine eruption using autograft from the iliac crest. Today, computed tomography, which offers 3D and undistorted image of craniofacial structures, should be employed to evaluate the outcome of alveolar osteoplasty in children with clefts. rodzaju rozszczepu, wieku pacjenta. Niepowodzenia odnotowano częściej w przypadku obustronnych rozszczepów, kiedy zabieg osteoplastyki był wykonany po wyrznięciu kła oraz u starszych pacjentów, jak również przy słabej higienie jamy ustnej. Podsumowanie. Najwyższy odsetek pozytywnych wyników osteoplastyki wyrostka zębodołowego szczęki w wadach rozszczepowych uzyskuje się u osób z rozszczepem podniebienia pierwotnego z lub bez rozszczepu podniebienia wtórnego, gdy zabieg wykonywany był przy użyciu materiału autogennego z talerza kości biodrowej przed wyrznięciem stałego kła. Współcześnie, tomografia komputerowa dająca trójwymiarowy i niezniekształcony obraz struktur części twarzowej czaszki, powinna być wykorzystana do oceny wyników osteoplastyki wyrostka zębodołowego szczęki u dzieci z rozszczepami. Introduction Unilateral and bilateral lip and alveolar process clefts are congenital craniofacial malformations, in which the lack of continuity of the cleft maxillary alveolar process is a predominant symptom. The consequence of this dysmorphism is the formation of two parts of a clefted maxilla in unilateral clefts, and three parts in bilateral clefts. Maleruption of teeth and disturbances in the number, morphology and position of teeth, both deciduous and permanent, occur in the areas adjacent to the cleft side. Lack of continuity of the cleft alveolar arch prevents orthodontic movement of teeth and harmonious arch alignment. Furthermore, the cleft maxillary alveolar process is the cause of oronasal communication, insufficient bony support for the lip and the alar base; it also disrupts oral function. One of the procedures for the multidisciplinary treatment of patients with clefts is osteoplasty or bone graft, which allows to restore the missing alveolar bone in the cleft area, reconstruct the alveolar shape and restore its function. There are several factors, such as the type of cleft, maxillary morphology, occlusion condition, oral hygiene and patient s age that directly influence the outcome of bone grafting. According to literature reports, the type of graft material has a significant impact on the Wstęp 49

J Stoma 2012, 65, 1 Bogacka-Konik E., Machorowska-Pieniążek A.,Iwanecka-Zduńczyk M. outcome of alveolar osteoplasty. 1-7 Nowadays, it is assumed 8 that guided bone regeneration is possible when using the triad of factors: scaffold (autograft, allograft, xenograft or alloplastic graft material), living cells (preosteoblastic cells locally recruited from the blood or surrounding tissue), exogenous and endogenous signaling molecules (growth and differentiation factors). The first factor of the triad, i.e. the autogenous bone, is the one most commonly used in alveolar bone grafting in children with cleft, while other regeneration stimulating factors are of local origin. Aim of the study The purpose of this study, based on review of literature reports, was to systematize knowledge concerning the type and efficacy of different graft materials in patients with unilateral or bilateral cleft lip and alveolar process with or without cleft palate. Material and methods The following keywords were used for searching through the PubMed database: cleft lip and palate and alveoloplasty, osteoplasty, guided bone regeneration, autografts, allografts, xenografts, alloplastic materials, growth factors, barrier membrane. They were used in different combinations in order to find literature reports published after 1986 and containing any of the aforementioned keywords. Publications, which contained characteristics of patients, indicated the graft material used and evaluated the results of treatment were included in the analysis. Thus, forty publications, which were related to these criteria, have been identified. Results In the studied material, out of the total number of 1616 patients (Table 1), those presenting unilateral cleft lip and palate constituted the most 50 dzaj zastosowanego materiału wszczepowego. 1-7 Współcześnie przyjmuje się, 8 że osteoplastyka umożliwia sterowanie regeneracją kości, gdy wykorzystuje się triadę czynników: rusztowanie, czyli kość autogenną, allogenną, ksenogenną lub materiał alloplastyczny, żywe komórki będące prekursorami osteoblastów, rekrutowane miejscowo z krwi lub otaczających tkanek, egzo- i endogenne mediatory regeneracji, tj. czynniki wzrostu i różnicowania. W przeszczepach do wyrostka zębodołowego u dzieci z rozszczepami wykorzystywany jest najczęściej pierwszy czynnik triady, tj. kość autogenna, a pozostałe czynniki stymulujące jej regenerację są pochodzenia miejscowego. Cel pracy Celem pracy było usystematyzowanie wiedzy na podstawie piśmiennictwa dotyczącej rodzaju i skuteczności materiałów wszczepowych stosowanych w rozszczepach wyrostka zębodołowego szczęki, a więc u pacjentów, u których występuje całkowity jedno- lub obustronny rozszczep podniebienia pierwotnego z lub bez rozszczepu podniebienia wtórnego. Materiał i metody Przeszukano bazę danych Pubmed od roku 1986 stosując następujące słowa kluczowe w kombinacjach: rozszczep wargi i podniebienia oraz alweoloplastyka, osteoplastyka, sterowana regeneracja kości, materiały wszczepowe: autogenne, allogenne, ksenogenne, alloplastyczne, czynniki wzrostu, błony zaporowe. Do analizy włączono te publikacje, które zawierały charakterystykę pacjentów, wskazywały materiał wszczepowy oraz ocenę wyników leczenia. Zidentyfikowano 40 publikacji spełniających te kryteria. Wyniki Wśród 1616 pacjentów opisywanych w zakwalifikowanym piśmiennictwie (Tab. 1) dominowały

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 T a b l e 1. The number and percentage of patients including the type of cleft and the type of alveolar osteoplasty The type of cleft Unilateral cleft lip and alveolar process Unilateral cleft lip and palate Bilateral cleft lip and palate The number and percentage of patients Secondary osteoplasty Late osteoplasty Total Literature number n % n % n % 32 2 30 2 62 4 2, 3, 21, 27, 33 965 60 226 14 1191 74 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 14, 15, 16, 17, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 33, 34, 35, 36, 39 247 15 116 7 363 22 1, 2, 4, 6, 9, 11, 14, 17, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 33, 34, 35, 38 Total 1244 77 372 23 1616 100 numerous group (74%), whereas the smallest group consisted of patients with unilateral cleft lip and alveolar process (4%). The proportion of patients who had undergone bone grafting before the eruption of the permanent canine (secondary osteoplasty) was significantly higher than of those who had undergone bone grafting after the eruption of the permanent canine (late osteoplasty) and amounted to 77% and 23% respectively (Table 1). The most commonly used graft material was autogenous bone derived from iliac crest (79.08%) and from calvarium (6.2%) Table 2. Allogenic bone grafts without living cells were used in 1.48% of patients. The use of autograft with xenograft and allograft with alloplastic graft in patients with cleft was found only in isolated reports. Growth factors in alveolar osteoplasty were used in 2.97% of patients, while barrier membranes in 4.7% of patients. The outcome of alveolar bone grafting has been studied using the radiographic method (46.43%) and combined clinical and radiographic method (53.57%), frequently by means of occlusal and periapical films and, less frequently, panoramic radiographs and computed tomography (Table 3). The Bergland grading system 9 (Table 4) was the most commonly used radiographic method for the assessment of bone graft success. This classification osoby z jednostronnym rozszczepem podniebienia pierwotnego i wtórnego (74%), a najrzadziej występowały jednostronne rozszczepy podniebienia pierwotnego (4%). Odsetek pacjentów, u których osteoplastykę wykonano przed wyrznięciem górnego stałego kła (osteoplastyka wtórna) był znacznie wyższy od tych, u których zabieg przeprowadzono po wyrznięciu tego zęba (osteoplastyka późna) i odpowiednio wynosił 77% oraz 23% (Tab. 1). U pacjentów z rozszczepem podniebienia do przeszczepów najczęściej była stosowana kość własna pochodząca z talerza kości biodrowej (79,08%) oraz ze sklepienia czaszki (6,2%) (Tab. 2). Materiał allogenny nie zawierający żywych komórek wykorzystano u 1,48% pacjentów. W analizowanym piśmiennictwie znaleziono pojedyncze doniesienia, w których prezentowano pacjentów leczonych mieszaniną materiału autogennego i ksenogennego oraz allogennego z alloplastycznym. Czynniki wzrostu w osteoplastyce wyrostka wykorzystywano u 2,97% pacjentów, a u 4,7% zastosowano błony zaporowe. Wyniki zabiegów osteoplastyki były oceniane metodą radiologiczną w 46,43% oraz metodą radiologiczno-kliniczną w 53,57%, głównie na rentgenowskim zdjęciu zgryzowym oraz zębowym przylegającym, rzadziej na pantomogramie i tomogramie komputerowym (Tab. 3). 51

J Stoma 2012, 65, 1 Bogacka-Konik E., Machorowska-Pieniążek A.,Iwanecka-Zduńczyk M. T a b l e 2. The type and frequency of graft materials in alveolar osteoplasty in patients with cleft The type of graft material The frequency of graft material n % Autograft iliac crest 1278 79.08 Autograft rib 17 1.05 Autograft mandibular symphysis 42 2.61 Autograft calvarium 100 6.2 Allograft 24 1.48 Xenograft + autograft 30 1.85 Alloplastic material + allograft 1 0.06 PRP platelet-rich plasma 48 2.97 Barrier membrane + autograft 76 4.7 T a b l e 3. The percentage of alveolar osteoplasty evaluation methods in patients with cleft The evaluation method Occlusal radiograph % Periapical radiograph % Type of radiograph Pantomography % Computed tomography % Total % Radiographic 7 14.23 11 14.2 46.43 Radiographic /clinical 28 14.82 7 3.75 53.57 Total 35 29.05 18 17.95 100 distinguishes four types of interdental septal height (from normal interdental septal height to absence of a continuous bony bridge across the cleft). In evaluating the results of osteoplasty, the Chelsea scale 10 was used as well it reflected the position of bone graft in relation to teeth roots adjacent to the cleft area. The classification introduced by Kindelan, 11 which evaluates the percentage of newly formed bone restoring the defect, was also used. In the Bergland method, 9 the success of osteoplasty was defined as obtaining interdental bone level of at least three quarters normal height, and on the Chelsea scale 10 as gaining bone graft which must be present at the cemento-enamel junction and cover at least one fourth of the 52 Najczęściej stosowanym radiologicznym kryterium oceny skuteczności zabiegów osteoplastyki u osób z rozszczepem była klasyfikacja Bergland 9 (Tab. 4) wyróżniająca 4 typy wysokości przegrody międzyzębodołowej (począwszy od normy, tj. pełnej wysokości przegrody do braku mostu kostnego między rozszczepionymi segmentami szczęki). W ocenie wyników osteoplastyki posłużono się także skalą Chelsea, 10 która uwzględniała lokalizację przeszczepionej kości w stosunku do korzeni sąsiadujących zębów. Wykorzystywano również metodę wg Kindelan, 11 oceniającą procent wypełnienia ubytku kostnego nowo utworzoną kością. W wyżej wymienionych metodach za sukces zabiegu osteoplastyki uznawano w metodzie

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 T a b l e 4. The percentage of positive results of osteoplasty including the alveolar grafts evaluation methods The evaluation method Chelsea scale (Witherow) Positive results of alveolar osteoplasty Before the eruption of the canine After the eruption of the canine % Literature number % Literature number 89 2 78 10 76 13 86 40 Bergland method 91.3 1 80.7 1 90 9 84.3 10 80 13 95 20 67 20 93.3 21 82.3 21 90 25 75 25 88.55 26 Kindelan method 88.24 94 83.5 3 11 13 Computed 48 15 tomography 45 16 Assessment 96.35 1 of canine eruption 92.6 2 91.8 20 92 22 96 25 86 40 neighbouring teeth roots, or extend from the apex and cover at least three-fourths of the neighbouring teeth roots. In the Kindelan method, 11 only those cases in which the newly formed bone filled at least 50% of the bone defect were considered successful. In the clinico-radiographic method, the success rate was achieved when spontaneous eruption of permanent canines through the grafted site occurred (Table 4). Bergland 9 uzyskanie przegrody międzyzębodołowej w wysokości co najmniej ¾ normy, w skali Chelsea 10 obecność mostu kostnego stanowiącego przynajmniej ¼ długości korzeni zębów sąsiednich od połączenia szkliwno-cementowego lub ¾ długości od wierzchołków korzeni. Kindelan 11 za wynik pozytywny przyjmuje wypełnienie nowo utworzoną kością przynajmniej 50% ubytku kostnego. W metodach radiologiczno-klinicznych za 53

J Stoma 2012, 65, 1 Bogacka-Konik E., Machorowska-Pieniążek A.,Iwanecka-Zduńczyk M. T a b l e 5. The percentage of positive results of osteoplasty including the type of graft materials, the type of cleft and the eruption of the canine according to literature reports Type of cleft Type of graft material Unilateral cleft lip and alveolar process Before canine eruption After canine eruption Unilateral cleft lip and palate Before canine eruption After canine eruption Bilateral cleft lip and palate Before canine eruption After canine eruption Autograft iliac crest 91.3%(1) 94% (11) 80.7% (1) 78.6%(1) 48% (15) 45% (16) 95% (20) 67% (20) 94% (21) 96% (21) 95% (21) 83% (21) 91% (21) 68% (21) 90% (25) 75% (25) 89% (25) 75% (25) Autograft mandibular symphysis Autograft calvarium 88.03% (26) 89% (2) 89% (2) 67% (2) Autograft rib 88.24% (3) Allograft 87.5% (5) 89.06% (26) 90% (4) 83% (4) 88% (4) 66% (4) Xenograft + autograft 83% (6) ( ) literature number. The best results were obtained in patients with cleft lip and alveolar process with or without cleft palate, with bone grafts performed before the eruption of the canine (Table 5) and when conventional radiographic imaging was used to evaluate the success rate of bone grafts (Table 4). The worst results in those patients were reported when studies were based on computed tomography accepting the mean volume of regenerated bone (taking into account graft s resorption) vs. the average preoperative volume ratio). The best results were obtained when autograft from the iliac crest was used, followed by the calvarium and the mandible symphysis (Table 5). 54 sukces terapeutyczny uznawano nieindukowane ortodontycznie samoistne wyrznięcie kła stałego przez przeszczep kostny (Tab. 4). Najwyższy odsetek wyników pozytywnych wykazali badacze u pacjentów z rozszczepem podniebienia pierwotnego i/lub wtórnego, u których wykonano przeszczep do wyrostka przed wyrznięciem kła (Tab. 5), a wyniki zabiegu oceniano na zdjęciach rentgenowskich konwencjonalnych (Tab. 4). Zdecydowanie niższe wartości pozytywnych wyników u tych pacjentów podają badacze, którzy oceniali efekty leczenia na podstawie wykonanej tomografii komputerowej i jako kryterium oceny przyjęli współczynnik objętości zregenerowanej kości (po uwzględnieniu resorpcji

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 Discussion Of the publications which were qualified for this study patients with unilateral cleft lip and palate constituted the largest group, while those with bilateral cleft lip and palate constituted a smaller group. The smallest group comprised of patients with cleft lip and alveolus. These data are consistent with the incidence of various types of clefts in the general population. 12 The analysis of literature reports revealed a higher proportion of patients who had undergone secondary bone grafting before the eruption of the canine compared to those who had undergone late secondary bone grafting in permanent dentition. Primary osteoplasty in infants was not described in the publications included in this study. The radiographic and combined clinical and radiographic methods have been used for evaluating the success rate of bone grafting. The Bergland et al. 9 method, a radiographic scale measuring postoperative interdental bone height in relation to the cleft-adjacent teeth, has been commonly used. However, Witherow 10 described a flaw of this method, whereby a bony defect can be seen at the root apex while the interdental bone height is normal, which gives a positive score when in fact the graft is a partial failure. In their study, Nightingale et al. 13 compared the reproducibility of three radiographic methods of assessing the quality of alveolar bone grafts, namely the Bergland, Kindelan and Chelsea Scale and concluded that none of three radiographic scales demonstrated superior reproducibility over the other two. In has to be stressed, however, that conventional radiographic imaging used most often for assessing success rate of bone graft, has many limitations, such as enlargement and distortion, superimposition of adjacent structures, limited number of identifiable landmarks, inability to examine the bucco-palatal dimension and the alveolar bony architecture within the defect. 14-19 Because of these imperfections of conventional radiographs, computed tomography scans have been used by some authors to evaluate the outcome of secondary alveolar bone przeszczepu) do objętości ubytku kostnego przed zabiegiem. Materiałem dającym najlepsze wyniki osteoplastyki wyrostka zębodołowego szczęki był autograft z talerza biodrowego, a następnie uzyskany ze sklepienia czaszki i spojenia żuchwy (Tab. 5). Dyskusja W zakwalifikowanych do tej pracy publikacjach najliczniej byli reprezentowani pacjenci z jednostronnym, a rzadziej z obustronnym rozszczepem podniebienia pierwotnego i wtórnego. Najmniejszą grupę stanowiły osoby z rozszczepem podniebienia pierwotnego. Dane te są zgodne z częstością występowania poszczególnych typów opisywanej wady rozwojowej w ogólnej populacji osób z rozszczepem w obrębie szczęki. 12 Przeprowadzona analiza piśmiennictwa wykazała wyższy odsetek pacjentów, u których wykonano przeszczep kości do wyrostka zębodołowego przed wyrznięciem kła w porównaniu z tymi, u których przeprowadzono osteoplastykę późną, tj. w uzębieniu stałym. Zabiegi osteoplastyki pierwotnej okresu niemowlęcego nie były opisywane w publikacjach włączonych do naszych badań. Do oceny skuteczności zabiegu osteoplastyki wyrostka zębodołowego stosowane były metody radiologiczne oraz kliniczno-radiologiczne. Najczęściej używanym radiologicznym kryterium oceny skuteczności przeszczepu była metoda wg Bergland i wsp. 9 oparta na analizie wysokości przegrody międzyzębowej w stosunku do zębów sąsiadujących ze szczeliną rozszczepu. Wadą tej metody, wskazaną przez Witherow 10 była możliwość istnienia defektu kostnego w części przyszczytowej korzenia przy normalnej wysokości przegrody międzyzębowej, co dawało fałszywie dodatnią ocenę skuteczności przeszczepu. Nightingale i wsp. 13 natomiast opublikowali pracę porównującą powtarzalność oceny skuteczności trzech metod: Bergland, Kindelan i Witherow i wysnuli wniosek, że metody te pod względem analizowanej cechy nie różniły się miedzy sobą. Należy jednak podkreślić, że w świetle piśmiennictwa 14-19 konwencjonalne zdjęcia rentgenowskie używane najczęściej do oceny skuteczno- 55

J Stoma 2012, 65, 1 Bogacka-Konik E., Machorowska-Pieniążek A.,Iwanecka-Zduńczyk M. grafting. 14-19 Feichtinger 16 recorded the highest bone resorption of graft in the bucco-palatal direction. By using computed tomography he observed that the average loss of bone volume was 51% in the first year and 52% in the second year postoperatively. These findings agree with those of other studies. Tai et al. 18 found that at 1 year postgraft the total volume loss was 43.7% in the bucco-palatal direction and 42.5% in the vertical dimension, while Van der Meij 19 posted a mean bone loss of 30% in the unilateral cleft group and a 55% loss in the bilateral cleft group. According to the studies of Feichtinger, 15 in cases of orthodontic gap closure by mesial displacement of the permanent canine in the absence of the lateral incisor the resorption rate was significantly lower (49.5%) than in cases in which gap opening was maintained (95.2%). The same author also demonstrated that bone graft volume increased when canines were erupting through the graft into the cleft area. The findings presented here indicate that different measurement techniques deliver different outcomes and the success rate of osteoplasty presents itself as significantly lower when using computed tomography as compared with conventional radiographic imaging. Analysis of literature reports revealed that autogenous bone was the most widely used and researched graft material. The iliac crest was the most popular site for obtaining the graft material because of its abundance in cancellous bone. The clinical success rate after applying this graft material was high and, according to investigators, ranged from 83% to 95%. 1,9,11,14-17,20-27 However, Beirne et al. and Dawson et al. observed complications in patients with graft obtained from iliac crest, including persistent pain, visible scaring, sensory loss on the lateral side of the thigh, delayed ambulation and prolonged hospitalization. The calvarium was relatively often used in alveolar osteoplasty as the donor source in patients with cleft. Denny et al. 4 recorded a high success rate, which amounted to 83%, when using this graft material. Tessier et al. 30 state that the harvesting of calvarial bone may pose some 56 ści przeszczepu mają wady, wśród których wymienia się: zniekształcenie otrzymanego obrazu w stosunku do badanego obiektu, nakładanie się struktur, ograniczoną liczbę punktów identyfikacji, brak możliwości oceny wymiaru policzkowo- -podniebiennego oraz precyzyjnej analizy architektury kości w obrębie defektu kostnego. Z powodu tych niedoskonałości konwencjonalnych zdjęć niektórzy autorzy polecają zastosowanie tomografii komputerowej do oceny skuteczności przeszczepów do wyrostka zębodołowego. 14-19 Feichtinger 16 odnotował największą resorpcję przeszczepu w wymiarze policzkowo-podniebiennym i w tomografii komputerowej zaobserwował, że średnia utrata objętości przeszczepu po roku wynosiła 51%, a po dwóch latach 52%. Wyniki te są zgodne z wynikami badań Tai i wsp., 18 którzy opisali utratę kości w wymiarze policzkowo- -podniebiennym w 43,7% i w wymiarze pionowym w 42,5% po pierwszym roku od przeszczepu. Van der Meij 19 natomiast podaje utratę 31% objętości przeszczepu w jednostronnych oraz 55% w obustronnych rozszczepach wargi i podniebienia. Według badań Feichtingera 15 wskaźnik resorpcji przeszczepu był znacznie niższy (49,5%) w przypadku przemieszczania przez przeszczep stałego kła w miejsce brakującego bocznego siekacza, w porównaniu do stanu utrzymania miejsca dla przyszłej protetycznej odbudowy tego zęba (95,2%). Autor wykazał również zwiększenie objętości przeszczepu u pacjentów, u których kły wyrzynały się przez przeszczep. Wymienione badania dowodzą, że różne metody oceny skuteczności przeszczepu nie dostarczają identycznych wyników. Ponadto odsetek sukcesu w zabiegach osteoplastyki wyrostka zębodołowego w wadach rozszczepowych jest zależny od metody radiodiagnostyki i jest znacznie niższy przy zastosowaniu tomografii komputerowej w porównaniu do konwencjonalnych zdjęć rentgenowskich. Prezentowane przez nas piśmiennictwo ujawniło, że najczęściej przebadanym i stosowanym w osteoplastyce wyrostka zębodołowego materiałem była kość własna. Najbardziej popularnym miejscem donorowym był talerz kości biodrowej zawierający znaczną ilość kości gąbczastej. Odsetek dobrych wyników po zastosowaniu tego

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 serious risks such as hematoma, dural tear and other neurological complications, while So and Lui 7 reported that it was also unacceptable to some ethnic groups (the Chinese, the Japanese) due to cultural beliefs. According to Ochs 31 the tibia as the donor source would not be indicated for patients in the developing stage due to the presence of the epiphyseal plate. Human bone without living cells can also be used as graft material in alveolar osteoplasty in patients with alveolar cleft. A preliminary clinical report with allogeneic bone grafting described by Nique et al. 32 demonstrated bone bridging 3 to 6 months after surgery. Similarly, a retrospective clinical study by Maxson et al. 5 showed complete bone bridging and spontaneous canine eruption in 87% of patients with unilateral cleft lip and palate treated with allogeneic bone grafts. According to the results of some studies, allogeneic bone may be an alternative to autogenous bone in grafting procedures. As evidenced by literature reports, a biological response to both materials is different. In the case of autografts, survival of some of the transplanted osteoblasts allows osteogenesis to occur during the first few weeks of healing with an angioblastic proliferation during the first week after surgery. In contrast, the allogeneic bone graft demonstrates a slower revascularization with migration and proliferation of endothelial cells occurring 1 to 2 weeks later. This graft contributes no viable osteogenic cells, but apparently promotes osteoinduction. 5 According to investigators, 5 because of these differences in biological response, an extensive alveolar defects in bilateral clefts may be more responsive to autogenous bone than allogeneic bone. Alloplastic grafts, such as hydroxyapatite, have been used successfully in the repair of artificial alveolar clefts in animals, however, long term effect of these materials on maxillary growth and teeth eruption in humans remains unknown. In view of the studied material, it should be noted that the third factor of the triad conditioning guided bone regeneration has begun to be used in alveolar osteoplasty in patients with clefts. 33-36 The tissue-engineered osteogenic material comprising platelet-rich plasma (PRP) has been commonly materiału wszczepowego był wysoki i wynosił wg badaczy od 83 do 95%. 1,9,11,14-17,20-27 Beirne i wsp. 28 oraz Dawson i wsp. 29 u pacjentów z przeszczepem z talerza kości biodrowej obserwowali jednak powikłania, głównie związane z miejscem donorowym, takie jak: utrzymujący się ból, widoczną bliznę, utratę czucia po bocznej stronie uda, jak również opóźnioną pionizację i wydłużoną hospitalizację chorego. Innym materiałem, stosunkowo często wykorzystywanym w osteoplastyce wyrostka zębodołowego u pacjentów z rozszczepem był przeszczep autogenny ze sklepienia czaszki. Denny i wsp. 4 odnotowali wysoki, wynoszący 83% odsetek sukcesu przy zastosowaniu tego materiału. Tessier i wsp. 30 stwierdzają, że to miejsce donorowe wiąże się z ryzykiem powstania krwiaka, rozerwaniem opony twardej oraz wystąpieniem powikłań neurologicznych, a So i Lui 7 podają, że nie jest ono akceptowane przez pewne grupy etniczne (Chiny, Japonia) ze względów kulturowych. Według Ochs 31 kość piszczelowa, jako miejsce pobrania przeszczepu nie powinna być używana u rosnących pacjentów z uwagi na obecność w niej chrząstki wzrostowej. Materiałem stosowanym w osteoplastyce wyrostka zębodołowego u osób z rozszczepem podniebienia pierwotnego może być także kość ludzka niezawierająca żywych komórek. Wstępny raport z zastosowania tego materiału allogennego opisany przez Nique i wsp. 32 dowodzi utworzenia mostu kostnego w okresie od 3 do 6 miesięcy po zabiegu. Podobnie badania retrospektywne Maxson i wsp. 5 wykazały utworzenie mostu kostnego i samoistną erupcję kła u 87% pacjentów z rozszczepem jednostronnym po zastosowaniu allograftu. Materiały allogenne, jak pokazują wyniki niektórych badań, mogą być alternatywą w stosunku do materiałów autogennych. Jak dowodzi zebrane przez nas piśmiennictwo, odpowiedź biologiczna na oba materiały jest różna. W przypadku materiałów autogennych, przeżycie niektórych osteoblastów transplantatu pozwala na osteogenezę pojawiającą się podczas pierwszych kilku tygodni gojenia z proliferacją angioblastyczną występującą podczas pierwszego tygodnia po zabiegu. Materiał allogenny natomiast wykazuje później- 57

J Stoma 2012, 65, 1 Bogacka-Konik E., Machorowska-Pieniążek A.,Iwanecka-Zduńczyk M. used. The results of studies on the effectiveness of PRP in alveolar osteoplasty are inconclusive. Marx et al. 37 and Oyama et al. 35 reported successful results with using PRP. Luaces-Rey et al. 34 studied twenty patients. In ten of them autogenous bone graft was used in secondary alveoloplasty and in the remaining ten patients autogenous bone and platelet-rich plasma. Bone bridging formation was compared immediately after the surgery and subsequently 3 and 6 months after the bone graft. No significant differences in bone regeneration were found between both therapeutic groups. More long-term clinical studies are needed to evaluate the usefulness of PRP in alveoloplasty of cleft patients. In recent years, an osteopromotive membrane technique has been developed in various procedures requiring regeneration of new bone. By using nonbiodegradable e-ptfe membrane Piette et al. 38 found that bone graft incorporation was successful except for one patient. Peled et al. 39 found that a combined approach with autogenous bone graft and resorbable membrane yielded significantly greater bone fill than did treatment with autogenous bone graft alone. Analyzed data from reports in literature revealed that success rate of alveolar bone grafting is not merely related to the type of graft material. Collins 1 found less favourable results in bilateral clefts while Abyholm op.cit. in 1 attributed this to poor immobilization of the pre-maxilla in the postoperative phase. Jia et al. 21 noted that in unilateral and bilateral cleft lip and palate, the success rate was higher when the cleft was grafted before the eruption of the canine. Similarly, Bergland 9, Collins 1 and Abyholm op.cit. in 1 found a higher success rate when the osteoplasty was performed in younger patients. Kortebein 1 noted that bone grafting should be performed when the root is half to two-thirds formed. Conclusions The highest success rates for alveolar bone graft were achieved in patients with cleft lip and alveolar process with or without cleft palate when bone grafting was carried out before permanent 58 szą rewaskularyzację, z migracją i proliferacją komórek śródbłonka pojawiającą się od 1 do 2 tygodni później. Należy podkreślić, że przeszczep taki nie posiada komórek osteogennych, ale w sposób zauważalny promuje osteoindukcję. 5 Zdaniem badaczy 5 z powodu tych różnic w odpowiedzi biologicznej rozległe ubytki wyrostka zębodołowego w rozszczepach obustronnych będą bardziej odpowiednie do zastosowania materiałów autogennych niż allogennych. Materiały alloplastyczne, tj. hydroksyapatyt były z powodzeniem używane jako materiał wszczepowy w rozszczepach u zwierząt, jednak ich odległy wpływ na wzrost szczęki i erupcję zębów u ludzi pozostaje nieznany. W świetle analizowanej bibliografii odnotować należy fakt zapoczątkowania stosowania w osteoplastyce wyrostka zębodołowego u dzieci z rozszczepem trzeciego czynnika triady warunkującego sterowanie regeneracją kości. 33-36 W praktyce klinicznej najczęściej używanym mediatorem regeneracji kości zawierającym czynniki wzrostu i różnicowania była wysoko skoncentrowana masa autogennych płytek krwi (PRP). Wyniki badań dotyczące skuteczności użycia masy płytkowej w zabiegach osteoplastyki wyrostka zębodołowego nie są jednoznaczne. Marx i wsp. 37 podobnie jak Oyama i wsp. 35 wykazali satysfakcjonujące rezultaty z jej użyciem. Luaces-Rey i wsp. 34 przebadali 20 pacjentów, z których 10 osób miało wykonaną wtórną osteoplastykę z użyciem autograftu, a 10 z użyciem autograftu w połączeniu z masą płytkową. Tworzenie mostu kostnego porównywali bezpośrednio po zabiegu oraz 3 i 6 miesięcy po przeszczepie. Nie wykazali żadnych statystycznie istotnych różnic między grupami. Zastosowanie czynników wzrostu i ocena ich udziału w skuteczności zabiegu osteoplastyki wyrostka wymaga dalszych długofalowych badań klinicznych. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie sterowaną regeneracją kości przy użyciu błon zaporowych. Piette i wsp. 38 używając nieresorbowalnej membrany politetrafluoroetylenowej stwierdzili inkorporację przeszczepu u wszystkich badanych z wyjątkiem jednego pacjenta. Peled i wsp. 39 w kolejnych badaniach wykazali znacząco większe wypełnienie kością strony, w której używali błony re-

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 canine eruption by using autograft from the iliac crest. At present, computed tomography, which gives three-dimensional and undistorted images, should be used for the assessment of alveolar bone grafting in cleft patients. Further clinical studies are needed to assess the usefulness of allografts and growth factors in alveolar osteoplasty. sorbowalnej w połączeniu z materiałem autogennym w porównaniu do strony bez membrany. Dane z analizowanego przez nas piśmiennictwa ujawniły, że sukces w przeszczepach kości do wyrostka zębodołowego zależy nie tylko od rodzaju zastosowanego materiału do przeszczepu. Collins 1 wykazał gorszy wynik leczenia u pacjentów z rozszczepem obustronnym, a Abyholm (cyt. za 1) wiąże to ze słabym unieruchomieniem kości przysiecznej w fazie pooperacyjnej. Jia i wsp. 21 natomiast stwierdzili, że zarówno w jedno-, jak i obustronnych rozszczepach odsetek sukcesów w osteoplastyce wyrostka był znacznie wyższy, gdy zabieg wykonano przed wyrznięciem kła. Podobnie Bergland 9, Collins 1 i Abyholm (cyt. za 1) podają, że przeszczep do wyrostka zębodołowego najlepiej wykonać u młodszych pacjentów, a Kortebein (cyt. za 1) uważa, że zabieg ten powinno się przeprowadzić, gdy korzeń kła jest uformowany w ½ do ⅔ długości. Podsumowanie Najwyższy odsetek pozytywnych wyników osteoplastyki wyrostka zębodołowego szczęki w wadach rozszczepowych uzyskuje się u osób z rozszczepem podniebienia pierwotnego z lub bez rozszczepu podniebienia wtórnego, gdy zabieg wykonywany był przed wyrznięciem stałego kła przy użyciu materiału autogennego z talerza kości biodrowej. Współcześnie, tomografia komputerowa dająca trójwymiarowy i niezniekształcony obraz struktur części twarzowej czaszki, powinna być wykorzystana do oceny wyników osteoplastyki wyrostka zębodołowego szczęki u dzieci z rozszczepami podniebienia. Zastosowanie materiałów allogennych oraz czynników wzrostu i różnicowania w osteoplastyce wyrostka zębodołowego szczęki u osób z rozszczepem podniebienia pierwotnego z lub bez rozszczepu podniebienia wtórnego wymaga dalszych badań klinicznych. 59

J Stoma 2012, 65, 1 Bogacka-Konik E., Machorowska-Pieniążek A.,Iwanecka-Zduńczyk M. References 1. Collins M, James DR, Mars M: Alveolar bone grafting: a review of 115 patients. Eur J of Orthod 1998; 20: 115-120. 2. Mikoya T, Inoue N, Matsuzawa Y, Totsuka Y, Kajii TS, Hirosawa T: Monocortical Mandibular Bone Grafting for Reconstruction of Alveolar Cleft. Cleft Palate-Craniofac J 2010; 47 (5): 454-468. 3. Witsenburg B, Peter H, Freihofer M: Autogenous rib graft for reconstruction of alveolar bone defects in cleft patients. Long-term follow-up results. J Craniomaxillofac Surg 1990; 18: 55-62. 4. Denny AD, Talisman R, Bonawitz SC: Secondary alveolar bone grafting using milled cranial bone graft. A retrospective study of a consecutive series of 100 patients. Cleft Palate J 1999; 2: 144-154. 5. Maxson BB, Baxter SD, Vig K, Fonseca RJ: Allogeneic Bone for Secondary Alveolar Cleft Osteoplasty. J Oral Maxillofac Surg 1990; 48: 933-941. 6. Thuaksuban N, Nuntanaranont T, Prippatnanont P: A comparison of autogenous bone graft combined with deproteinized bovine bone and autogenous bone graft alone for treatment of alveolar cleft. Int J Oral Maxillofac Surg 2010; 39: 1175-1180. 7. So LL, Lui WW: Alternative donor site for alveolar bone grafting in adults with cleft lip and palate. Angle Orthod 1996; 66: 9-16. 8. Lynch SE: Tissue engineering: Applications in Maxillofacial Surgery and Periodontics. Quintesence, NY 1998. 9. Bergland O, Semb G, Abyholm F: Elimination of the residual alveolar cleft by secondary bone grafting and subsequent orthodontic treatment. Cleft Palate J 1986; 23: 175-205. 10. Witherow H, Cox S, Jones E, Carr R, Waterhouse N: A new scale to assess radiographic success of secondary alveolar bone grafts. Cleft Palate Craniofac J 2002; 39: 255-260. 11. Feistead AM, Deacon S, Revington PJ: The outcome for secondary alveolar bone grafting in the South West UK region post-csag. Cleft Palate Craniofac J 2010; 47 (4): 359-362. 12. Małkiewicz E, Pisulska-Otremba A, Liśniewska- Machorowska B: Monitorowanie wielospecjalistycznego leczenia pacjentów z rozszczepami podniebienia. Ortopedia Szczękowa i Ortodoncja 2002; 1 (9): 11-18. 13. Nightingale C, Witherow H, Reid FDA, Edler R: 60 Comparative reproducibility of three methods of radiographic assessment of alveolar bone grafting. Eur J Orthod 2003; 25: 35-41. 14. Oberoi S, Chigurupati R, Gill P, Hoffman WY, Vargervik K: Volumetric assessment of secondary alveolar bone grafting using cone beam computed tomography. Cleft Palate Craniofac J 2009; 46 (5): 503-511. 15. Feichtinger M, Mossbock R, Karcher H: Assessment of bone resorption after secondary alveolar bone grafting using three-dimensional computed tomography: A three-year study. Cleft Palate Craniofac J 2007; 44 (2): 142-148. 16. Feichtinger M, Zemann W, Mossbock R, Karcher H: Three-dimensional evaluation of secondary alveolar bone grafting using a 3D-navigation system based on computed tomography: a two-year follow-up. Brit J of Oral and Maxillofac Surg 2008; 46: 278-282. 17. Hamada Y, Kondoh T, Noguchi K, Iino M, Isono H, Ishii H, Mishima A, Kobayashi K, Seto K: Application of limited cone beam computed tomography to clinical assessment of alveolar bone grafting: A preliminary report. Cleft Palate Craniofac J 2005; 42 (2): 128-137. 18. Tai CC, Sutherland IS, McFadden L: Prospective analysis of secondary alveolar bone grafting using computed tomography. J Oral Maxillofac Surg 2000; 58: 1241-1249. 19. Van der Meij AJ, Baart JA, Prahl-Andersen B, Valk J, Kostense PJ, Tuinzing DB: Bone volume after secondary bone grafting in unilateral and bilateral clefts determined by computed tomography scans. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2001; 92: 136-141. 20. Jia YL, James DR, Mars M: Bilateral alveolar bone grafting: a report of 55 consecutively-treated patients. Eur J of Orthod 1998; 20: 299-307. 21. Jia YL, Fu MK, Ma L: Long-term outcome of secondary alveolar bone grafting in patients with various types of cleft. Br J of Oral and Maxillofac Surg 2006; 44: 308-312. 22. Hogan I, Shand JM, Heggie AA, Kilpatrick N: Canine eruption into grafted alveolar clefts: A retrospective study. Austr Dent J 2003; 48 (2): 119-124. 23. Enemark H, Sindet-Petersen S, Bundgaard M: Long-term results after secondary bone grafting of alveolar clefts. J Oral Maxillofac Surg 1987; 45: 913.

Type and efficacy of materials used in alveolar osteoplasty in patients... J Stoma 2012, 65, 1 24. Murthy AS, Lehman JA: Secondary alveolar bone grafting: An outcome analysis. Can J Plast Surg 2006; 14 (3): 172-174. 25. Newlands LC: Secondary alveolar bone grafting in cleft lip and palate patients. Br J of Oral and Maxillofac Surg 2000; 38: 488-491. 26. Boyarskiy S, Choi HJ, Park K: Evaluation of alveolar bone support of the permanent canine in cleft and noncleft patients. Cleft Palate Craniofac J 2006; 43 (6): 678-682. 27. Gereltzul E, Baba Y, Ohyama K: Attitude of the canine in secondary bone-grafted and nongrafted patients with cleft lip and palate. Cleft Palate Craniofac J 2005; 42 (6): 679-686. 28. Beirne JC, Barry HJ, Brady FA, Morris VB: Donor site morbidity of the anterior iliac crest following cancellous bone harvest. Int J Oral Maxillofac Surg 1996; 25: 268-271. 29. Dawson KH, Egbert MA, Myall RWT.: Pain following iliac crest bone grafting of alveolar clefts. J Craniomaxillofac Surg 1996; 24: 151-154. 30. Tessier P, Kawamoto H, Posnick J, Raulo Y, Tulasne JF, Wolfe SA: Complications of harvesting autogenous bone grafts: a group experience of 20,000 cases. Plast Reconstr Surg 2005; 116 (suppl 5): 72S-73S, discussion 92S-94S. 31. Ochs MW: Alveolar cleft bone grafting (part II): secondary bone grafting. J Oral Maxillofac Surg 1996; 54: 83-88. 32. Nique T, Fonseca RJ, Upton LG, Scott R: Particulate allogeneic bone grafts into maxillary alveolar clefts in humans: A preliminary report. J Oral Maxillofac Surg 1987; 45: 386-392. 33. Lee C, Nishihara K, Okawachi T, Iwashita Y, Majima HJ, Nakamura N: A quantitative radiological assessment of outcomes of autogenous bone graft combined with platelet-rich plasma in the alveolar cleft. Int J Oral Maxillofac Surg 2009; 38: 117-125. 34. Luaces-Rey R, Arenaz-Bua J, Lopez-Cedrun- Cembranos JL, Herrero-Patino S, Sironvalle- Soliva S, Iglesias-Candal E, Pombo-Castro M: Is PRP useful in alveolar cleft reconstruction? Platelet-rich plasma in secondary alveoloplasty. Med Oral Patol Oral Cir Bucal 2010; 15 (4): 619-623. 35. Oyama T, Nishimoto S, Tsugawa T, Shimizu F: Efficacy of Platelet-Rich Plasma in Alveolar Bone Grafting. J Oral Maxillofac Surg 2004; 62: 555-558. 36. Hibi H, Yamada Y, Ueda M, Endo Y: Alveolar cleft osteoplasty using tissue-engineered osteogenic material. Int J Oral Maxillofac Surg 2006; 35: 551-555. 37. Marx RE, Carlson ER, Eichstaedt RM, Schimmele SR, Strauss JE, Georgeff KR: Platelet rich plasma: Growth factor enhancement for bone grafts. Oral Surg 1998; 85: 638-646. 38. Piette E, Alberius P, Samman N, Linde A: Experience with e-ptfe membrane application to bone grafting of cleft maxilla. Int J Oral Maxillofac Surg 1995; 24: 327-332. 39. Peled M, Aizenbud D, Horwitz J, Machtei EE: Treatment of osseous cleft palate defects: A preliminary evaluation of novel treatment modalities. Cleft Palate Craniofac J 2005; 42 (4): 344-348. 40. Clavijo-Alvarez JA, Vecchione L, DeCesare G, Irwin C, Smith DM, Grunwaldt LJ, Losee JE: Autologous bone grafting with adjunctive use of acellular dermal matrix for alveolar cleft defects: Early outcomes. Cleft Palate Craniofac J 2010; 47 (2): 116-121. Address: 41-800 Zabrze, Plac Traugutta 2 Tel./Fax: 32 3705251 e-mail: ortodoncja@sum.edu.pl Received: 15 th February 2012 Accepted: 19 th March 2012 61