Effekte der Hyperbaren Sauerstofftherapie (HBO) bei der

Mund Kiefer GesichtsChir
DOI 10.1007/s10006-006-0006-8
FALLBERICHT
Effekte der Hyperbaren Sauerstofftherapie (HBO)
bei der Behandlung infizierter freier Knochentransplantate
S. Lentrodt · J. Lentrodt
© Springer-Verlag 2006
Zusammenfassung
Hintergrund Die Hyperbare Sauerstofftherapie (HBO)
führt zu einem signifikant erhöhten Sauerstoffangebot in
schlecht durchblutetem Gewebe. Mehrere physiologische
Eigenschaften dieser Behandlungsform sind geeignet, auf
infizierte, großvolumige freie Knochentransplantate einen
positiven Effekt auszuüben.
Kasuistik Bei einem 49-jährigen Patienten mit einem metastasierenden Plattenepithelcarcinom im Mundbodenbereich
wurde eine Tumorradikaloperation mit anschließender
Nachbestrahlung vorgenommen. Neun Jahre später entwickelte sich eine infizierte Osteoradionekrose der Mandibula,
die eine Unterkieferkontinuitätsresektion erforderlich
machte. Vier Tage nach der simultan durchgeführten
autologen freien Ersatzosteoplastik vom Beckenkamm trat
eine breite i. o. Nahtdehiszenz mit komplettem Freiliegen
des Knochentransplantates auf. Aus diesem Grund erfolgte
eine adjuvante Hyperbare Sauerstofftherapie neben der
hochdosierten gezielten Antibiotikatherapie und der lokalen Wundpflege. An der Oberfläche des transplantierten
Knochens konnte Granulationsgewebe mit nachfolgender Epithelisierung beobachtet werden. Kompletter Einund Umbau des Knochentransplantates mit vollständiger
kaufunktioneller und ästhetischer Rehabilitation.
S. Lentrodt (u)
Universitätsklinikum Düsseldorf, Hyperbare Sauerstofftherapie,
Institut für Diagnostische Radiologie,
Düsseldorf, Germany
e-mail: [email protected]
J. Lentrodt
Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Kiefer- und Plastische
Gesichtschirurgie (Westdeutsche Kieferklinik),
Düsseldorf, Germany
Diskussion Ohne den Einsatz der HBO wäre das großvolumige, infizierte freie Knochentransplantat verloren gewesen.
Neben anderen Eigenschaften der HBO ist es vor allem auf
die durch diese Therapieform angeregte Neoangiogenese sowie die Erhöhung der Sauerstoffdiffusionsstrecke zurückzuführen, dass das Transplantat trotz seiner Infektion rasch
revaskularisiert wurde. Nur unter dieser Voraussetzung war
es möglich, die eingetretene Keimbesiedelung wirkungsvoll
antibiotisch zu therapieren.
Schlüsselwörter Hyperbare Sauerstofftherapie (HBO) ·
Infiziertes freies Knochentransplantat · Osteoradionekrose
Effects of hyperbaric oxygen therapy (HBO)
during treatment of infected free bone transplants.
A Case report
Abstract
Background Hyperbaric oxygen therapy (HBO) leads to
a significant increase of oxygen supply in poorly perfused
tissue. Several physiological mechanisms of this treatment
modality are suitable for having a positive effect on infected
large autologous free bone transplants.
Case report In a 49-year-old male with a metastasized
squamous cell carcinoma of the floor of the mouth radical
tumour surgery with subsequent radiation was performed.
Nine years later an infected osteoradionecrosis of the
mandible emerged which required a continuity-resection
with simultaneously performed reconstruction of the
mandible using an autologous free transplanted iliac bone
graft. Four days post surgery wide intraoral dehiscence
with complete denuding of the bone graft occured. For
this reason initiation of an adjuvant hyperbaric oxygen
therapy in addition to high dose antibiotic therapy and local
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wound care. Combined therapy led to granulation tissue
on the surface of the transplanted bone with subsequent
epithelization. Complete incorporation and conversion
of the bone transplant with full rehabilitation concerning
function and aesthetics was noted.
Discussion Without HBO treatment the large volume infected autologous free bone transplant would have been lost.
Beside other capabilities of HBO the induction of rapid neovascularisation and increasing oxygen diffusion radius are
the reasons that the infected transplant was saved. Only under these conditions it was possible to erradicate the bacterial infection effectively with antibiotics.
Keywords Hyperbaric oxygen therapy (HBO) · infected
autologous free bone transplant · osteoradionecrosis
Fallbeschreibung
Frei verpflanzte Knochentransplantate sind bis zum vollständigen Gefäßanschluss schädigenden äußeren Einflüssen
relativ schutzlos ausgeliefert. Obwohl sich die ersten
End-zu-End-Anastomosen zwischen Wirts- und Transplantatgefäßen bereits zwischen dem vierten und fünften
Tag nach der Einpflanzung etabliert haben [10], reichen
diese nicht aus, das freie Knochentransplantat ausreichend
mit Blut, Sauerstoff sowie humoralen und zellulären
Abwehrkräften zu versorgen, sodass insbesondere gegen
Infektionen keine suffizienten Schutzmechanismen zur
Verfügung stehen. Ein ausreichender Gefäßanschluss ist
erst etwa nach 12–15 Tagen zu erwarten [6], falls bis dahin
keine Komplikationen aufgetreten sind.
Aus den o. g. Gründen sind insbesondere großvolumige
freie Knochentransplantate, die in den ersten beiden Wochen nach der Verpflanzung über einen längeren Zeitraum
einer bakteriellen Kontamination, z. B. durch Keime der
Mundhöhle nach intraoraler Dehiszenz, ausgesetzt sind, in
der Regel nicht überlebensfähig. Insbesondere nach einer
Bestrahlung droht der Untergang des Gewebes aufgrund
des hypoxischen, hypozellulären und hypovaskulären
Milieus [14].
Es soll hier als case report über einen Patienten berichtet
werden, bei dem es mit Hilfe einer adjuvant durchgeführten Hyperbaren Sauerstofftherapie (HBO) gelungen ist, ein
komplett infiziertes freies Knochentransplantat zur Wiederherstellung der Unterkieferkontinuität trotz vorbestrahlten
Lagergewebes in voller Ausdehnung zu erhalten und dauerhaft zu integrieren.
Bei dem damals 49-jährigen Patienten wurde 1991
wegen eines mäßig differenzierten, gering verhornenden
Plattenepithelcarcinoms im vorderen Mundbodenbereich
(pT2 ,pN1 ,pMx ) nach temporärem Unterkiefersplitting eine
Tumorradikaloperation mit Zungen- und Mundbodenteil-
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resektion sowie neck dissection rechts und suprahyoidaler
Lymphknotenausräumung links vorgenommen. Wegen
einer histologisch nachgewiesenen Lymphknotenmetastase
erfolgte postoperativ eine Nachbestrahlung mit insgesamt
56 Gy. Relativ unauffälliger Verlauf über die folgenden
Jahre, insbesondere ergab sich kein Anhalt für ein Rezidiv
oder für Metastasen. Zwischen 1997 und 2000 wurden
mehrere Operationen mit Zahnextraktionen, Wurzelspitzenresektionen sowie Implantationen zur Wiederherstellung der
Kaufähigkeit im Bereich des Unterkiefers vorgenommen.
Hierbei kam es mehrfach zu lokalen Wundheilungsstörungen, die jedoch jeweils beherrschbar waren. Im Jahr
2000 wurde eine nach i. o. und e. o. fistelnde und sequestrierende, infizierte, ausgedehnte Osteoradionekrose des
Unterkiefers mit pathologischer Fraktur diagnostiziert,
sodass die Indikation für eine Unterkieferkontinuitätsresektion gegeben war. Zur Konditionierung des narbigen
und damit schlecht durchbluteten Lagergewebes sowie
des angrenzenden Knochens für eine autologe Ersatzosteoplastik wurden nach den Empfehlungen von MARX
zur Behandlung von Osteoradionekrosen praeoperativ 30
hyperbare Sauerstofftherapien einmal täglich an fünf Tagen
die Woche gemäß des Therapieschemas TS 240-90 der
Gesellschaft für Tauch- und Überdruckmedizin (GTÜM
e.V.) mit 3 × 30 min. 100% 02 -Atmung bei einem Gesamtdruck von 2,4 bar durchgeführt [15]. Nach Vorbereitung
des bestrahlten Empfängergewebes auf den operativen
Eingriff durch die HBO erfolgte dann die Unterkieferkontinuitätsresektion mit simultaner, freier autologer
Knochentransplantation vom rechten Beckenkamm; ein in
Betracht gezogener mikrochirurgischer Knochentransfer
konnte aus patientenbedingten Gründen nicht vorgenommen werden. Das 6 × 4 × 2 cm große Knochenstück wurde
mit einer MRS-Platte (Mandibula-Rekonstruktions-System)
nach LUHR stabilisiert (Abb. 1). Am 4. postoperativen
Tag trat eine breite intraorale Nahtdehiszenz mit Freiliegen
des Transplantates auf. Daraufhin wurde der Versuch der
Abb. 1 Operationssitus nach Unterkieferkontinuitätsresektion und
simultaner, autologer freier Ersatzosteoplastik vom Beckenkamm
sowie Transplantatfixation durch eine MRS-Platte
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Defektdeckung durch zwei Zungenlappen vorgenommen.
Zwei Tage später musste ein erneuter intraoraler Weichteildefekt in einer Ausdehnung von 6 × 2 cm direkt über
dem Knochentransplantat sowie eine extraorale Fistelung
festgestellt werden.
Aus diesem Grund erfolgte die Fortführung der Hyperbaren Sauerstofftherapie nach o. g. Schema adjuvant zur –
nach Abstrichnahme und Antibiogramm – gezielten hochdosierten i. v. Antibiotikatherapie (Zienam) und der lokalen Wundpflege (mehrfach täglich Abdecken des i. o. komplett freiliegenden Knochentransplantates mit Tamponadestreifen, die abwechselnd mit Gentamycin und Actihaemyl
getränkt wurden).
Bei der am 15. p. o.-Tag vorgenommenen Wundreinigung
wurde eine sehr oberflächliche Abtragung der freiliegenden
Knochenspongiosa durchgeführt. Hierbei zeigten sich bereits nach relativ kurzer Strecke Blutungspunkte im Transplantat, sodass kein weiterer Knochen mehr entfernt wurde.
Unter Fortführung der o. g. Therapie und Transplantatpflege konnte ein sukzessives Aufschießen von
Granulationsgewebe beobachtet werden. Die i. o.-Wunde
granulierte langsam zu mit nachfolgender Epithelisation,
die nach 33 postoperativen HBO-Sitzungen am 43. p. o.-Tag
abgeschlossen war. Die e. o.-Fistel war in der Zwischen-
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zeit unter pflegerischen Maßnahmen ebenfalls folgenlos
abgeheilt.
Gut fünf Monate nach der Unterkieferersatzosteoplastik
(Abb. 2) erfolgte die Entfernung der zur Transplantatfixation eingebrachten Stabilisierungsplatte. Hierbei zeigte sich,
dass der ursprüngliche Beckenknochen komplett umgebaut
und vollständig eingeheilt war. Makroskopisch konnte kein
Unterschied zwischen dem originären Unterkieferknochen
und dem ehemaligen freien Knochentransplantat mehr festgestellt werden (Abb. 3).
Etwa 1/2 Jahr später (Abb. 4) wurde die endgültige
prothetische Versorgung durchgeführt, mit der der Patient
kaufunktionell wieder komplett rehabilitiert werden konnte
(Abb. 5–7). An diesem erfreulichen Zustand hat sich seit
Abb. 4 Orthopantomogrammaufnahme neun Monate nach der
Knochentransplantation
Abb. 2 Rö-UK-Aufbiss: Eingeheiltes und komplett umgebautes
Knochentransplantat unmittelbar vor Entfernung der MRS-Platte
Abb. 3 Operationssitus nach Entfernen der transplantatstabilisierenden Platte
Abb. 5 Enfacebild 27 Monate nach Unterkieferresektion und Ersatzosteoplastik
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Abb. 8 Intraorale Situation 27 Monate nach Unterkieferresektion
und Ersatzosteoplastik
Abb. 6 Rö-UK-Aufbiss 27 Monate nach Unterkieferresektion und
Ersatzosteoplastik
Abb. 7 Intraorale Situation 27 Monate nach Unterkieferresektion
und Ersatzosteoplastik
mehr als vier Jahren nichts geändert, der Patient ist jetzt
über 14 Jahre rezidiv- und metastasenfrei.
Diskussion
Es ist unbestritten, dass insbesondere großvolumige frei
verpflanzte Knochentransplantate keine Einheilungschancen haben, wenn sie in den ersten 10–14 Tagen über einen
längeren Zeitraum einer massiven bakteriellen Kontamination ausgesetzt sind. Tatsache ist aber auch, dass es
bei dem o. g. Patienten trotz des bestehenden Strahlenschadens und der damit verbundenen Minderdurchblutung
im Lagergewebe gelungen ist, ein derartig infiziertes,
frei verpflanztes, großvolumiges Knochentransplantat
zur Wiederherstellung der Unterkieferkontinuität unter
adjuvanter HBO-Therapie nahezu vollständig zu erhalten
und dauerhaft funktionstüchtig zu integrieren.
13
Wie lässt sich dies erklären?
Hyperbare Sauerstofftherapie bedeutet, dass 100% Sauerstoff in einer Druckkammer unter Überdruckbedingungen
eingeatmet wird. Die signifikant erhöhte Sauerstoffaufnahme ist bedingt durch eine nur unter diesen
Voraussetzungen mögliche vermehrte physikalische
Lösung von Sauerstoff im Blutplasma. Hierdurch wird
die Sauerstoffdiffusionsstrecke vervielfacht [2, 23], d. h.
der Sauerstoff erreicht Körperzellen, deren Versorgung
z. B. infolge Traumas, Entzündung oder gestörter Blutzirkulation erheblich beeinträchtigt ist. Dieses zusätzliche
Sauerstoffangebot ist aus folgenden Gründen für die Überwindung der hypoxischen Situation von entscheidender
Bedeutung:
• Die HBO regt prinzipiell die Kapillarneubildung bzw. die
Neoangiogenese an [1, 9, 16, 17].
• Die Kollagensynthese beinhaltet mehrere sauerstoffabhängige Stoffwechselschritte und verläuft im hypoxischen Gewebsmilieu nur mangelhaft. Eine Verbesserung
der Sauerstoffversorgung während der HBO-Therapie
durch Erhöhung der Sauerstoffspannung aktiviert und
normalisiert die Fibroblastenproliferation [4, 7, 8] sowie
die Kollagensynthese [9] und unterstützt die Ausbildung
einer schützenden Matrix [12].
• Nach ihrer Differenzierung aus fibroblastenartigen
mesenchymalen Zellen lagern Osteoblasten eine Schicht
von unreifem fibrillären Knochen an. Der unreife Knochen wird durch reifen Lamellenknochen ersetzt und
durch Resorption und Deposition von Osteoklasten
und Osteoblasten funktionell umgebaut [12]. Es konnte
vielfach demonstriert werden, dass die HBO den sauerstoffabhängigen Prozess der Osteogenese unterstützen
kann [3, 17, 18, 21, 24].
Weitere Vorteile der HBO-Therapie spielen in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle:
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• Die Phagozytoseleistung der neutrophilen Granulozyten
ist, da sauerstoffabhängig, unter Sauerstoffmangel stark
eingeschränkt [13]. Molekularer Sauerstoff wird von den
Leukozyten aufgenommen und in der oxidativen Phase
in hochenergetische Sauerstoffradikale umgewandelt. Somit hängt die Produktionsrate von freien Radikalen und
die Fähigkeit zur oxidativen Elimination von Bakterien
entscheidend von der lokalen Sauerstoffspannung ab [5].
• Die HBO hat zudem einen direkten suppressiven Effekt
auf anaerobe Organismen, da viele dieser anaeroben
Keime über keine schützenden intrazellulären emzymatischen Sauerstoffradikalen-Fänger verfügen [20].
• Der aktive Transport von Antibiotika durch Bakterienzellwände findet unter hypoxischen Bedingungen gar
nicht oder nur eingeschränkt statt [22]. Somit kann die
HBO den Transport anregen und die Wirkung einiger
Antibiotika synergistisch verstärken [11, 19, 22].
Literatur
Versucht man die allgemeinen Erfahrungen bei Infektionen von frisch verpflanzten freien Knochentransplantaten,
den klinischen Verlauf bei unserem Patienten und die
physiologischen Abläufe im Rahmen der hyperbaren
Sauerstofftherapie in Einklang zu bringen, ist die Schlussfolgerung naheliegend, dass es neben der gezielten, hochdosierten i. v. Antibiotikatherapie und den lokalpflegerischen
Maßnahmen vor allem auf die adjuvant durchgeführte HBOBehandlung zurückzuführen ist, dass das komplett nach i. o.
freiliegende und infizierte großvolumige Transplantat trotzdem zur vollständigen Einheilung gebracht werden konnte.
Von den oben geschilderten HBO-bedingten Gegebenheiten
ist es besonders der Neoangiogenese sowie der Erhöhung
der Sauerstoffdiffusionsstrecke zu verdanken, dass das freie
Transplantat trotz seiner Infektion rasch revaskularisiert
wurde. Nur unter dieser Voraussetzung war es möglich, die
eingetretene Keimbesiedelung wirkungsvoll antibiotisch zu
therapieren.
Wir wollen mit diesem Fallbeispiel nicht den Eindruck
erwecken, dass die Hyperbare Sauerstofftherapie das
Allheilmittel zur Rettung infizierter Knochentransplantate
ist. Da uns jedoch weder klinisch noch aus der Literatur ein
Fall bekannt ist, bei dem es gelungen wäre, ein frei transplantiertes großvolumiges und infiziertes Knochenstück
selbst unter den negativen Voraussetzungen eines mit
voller Tumordosis bestrahlten Lagergewebes komplett zur
Einheilung zu bringen, sollte u. E. die HBO-Behandlung als
adjuvantes Therapeutikum in derartigen Fällen optional in
Betracht gezogen werden.
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