Kranioplasti ameliyatlarında kullanılan 3-boyutlu kişiye özel titanyum implant ile titanyumun; polietilen, metilmetakrilat implant ve otolog kemik greftleriyle karşılaştırılması
Reconstruction skull defects with custom-made three dimensional titanium implants and comparison of titanium cranioplasty with polyethylene, methylmethacrylate implants and autologous bone grafts
Yazar: YUNUS KAÇAR
Danışman: DOÇ. DR. ÖZKAN TEHLİ
GATA / Tıp Fakültesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2016
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Cerrahi = Surgery ; Cerrahi-plastik = Surgery-plastic ; Kafatası = Skull ; Kemik nakli = Bone transplantation ; Metil metakrilat = Methyl methacrylate ; Polietilen = Polyethylene ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Kranioplasti, kranial defekt veya deformitelerin, kranium yüzeyinin kompleks yapısına uygun materyaller ile kişiye özel kozmetik ve işlevsel aslına uygun olarak onarılmasıdır. Kranioplasti ameliyatlarında metil metakrilat, polietilen, titanyum, otolog kemik grefti gibi pek çok farklı malzeme kullanılmaktadır. Üç boyutlu kişiye özel implantlar ise son yıllarda daha ön plana çıkmıştır. Kliniğimizce kullanılan ve Medikal Tasarım ve Üretim Merkezi (METÜM) mühendisleri tarafından 3 boyutlu yazıcıyla kişiye özel üretilen Ti-6Al-4V alaşımlı titanyum implant non-magnetiktir ve ısı yalıtımı (skalpten ve havadan alınan ısıyı beyne iletmemesi) diğer malzemelere göre daha iyidir. Isı ile genleşmez ve iyonize olmaz. Koroziv özellikte olmadığı için yumuşak dokuda veya ciltte sekonder reaksiyona neden olmaz. Titanyum ve titanyum alaşımları kemiğin elastikiyet modülüne (10-30 GPa) en yakın metalik biyo-malzemelerdendir. Titanyumun stabil olması, biyolojik olarak parçalanmaması, kafatasının gösterdiği mekanik travmalara dayanıklılığının en az kafatası kemikleri kadar dayanıklı ve koruyucu olması nedeniyle diğer implantlardan daha ön planda bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı kliniğimizde son yıllarda kullanıma giren üç boyutlu titanyum implantları daha önce kullanılan diğer materyallerle karşılaştırmak ve sonuçlarımızı paylaşmaktır. 
Araştırmamızda retrospektif olarak 2011-2016 tarihleri arasında kliniğimizde; METÜM tarafından üç boyutlu yazıcıyla üretilen kişiye özel titanyum implantların kafatasının onarılmasındaki etkinliği ve titanyum dışı implantlar ile karşılaştırılması ele alınmıştır. 
Kliniğimizde 2011-2016 tarihleri arasında 78 hastaya (12-80 yaş aralığında ortalama yaş: 34±16, 64 erkek, 14 kadın) kranioplasti yapılmıştır. 36 hasta; kişiye özel titanyum implant ile 42 hasta ise polietilen, metil metakrilat implant ve otolog greft kullanılarak opere edilmiştir. Polietilen implant kullanılan hasta sayısı 29, metil metakrilat implant kullanılan hasta sayısı 7, otolog kemik greft kullanılarak kranioplasti yapılan hasta sayısı ise 6'dır. 
Kraniektomi sonrasında kranioplasti zamanlaması değerlendirildiğinde; ilk 1 senede titanyum implant ile kranioplasti yapılan hastaların 15'inde hiçbir komplikasyon gelişmemiştir. Erken kranioplastinin hastalarda nörolojik ve psikolojik olarak iyiye gidişi arttırdığı gözlemlenmiştir. 
Titanyum implantlı hastalar ile titanyum dışı malzemelerle kranioplasti yapılan hastaların defekt alanı büyüklükleri karşılaştırıldığında, titanyumlu hastaların ortalama kafatası kemik defekt alanı daha yüksek bulunmuştur. Bu da istatistiksel olarak anlamlıdır (P=0,001). İmplantın herhangi bir komplikasyonu sonrası reoperasyonu ve revizyonu da titanyum kranioplasti olgularında titanyum dışı implantlara göre daha azdır. Bu da istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (P=0,002). Hastanede kalma süreleri her iki grupta değerlendirilmiş ve titanyum kranioplasti uygulananlarda bu sürenin daha az olduğu görülmüştür. Bu da verilerimizde istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (P=0,041). Titanyum kranioplastili hastaların kemik defekt alanı oranının daha fazla olmasına rağmen komplikasyon görülme oranı ve hastanede kalma süreleri diğer malzemelerle kranioplasti yapılan hastalara göre daha azdır. Polietilen kullanılan hastalarda daha fazla enfeksiyon oranı (%24,1) görülmüştür. Titanyum ise en az enfeksiyon oranına (%2,7) sahiptir. 
Sonuç olarak; üç boyutlu kişiye özel üretilen titanyum implantlar ile yapılan kranioplasti ameliyatları gerek enfeksiyon oranı gerekse de komplikasyon oranı yönünden diğer malzemelerden üstündür. Gelecekte bu tarz implantların geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması ile daha iyi klinik sonuçlar alınacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Cranioplasty means repairing cranial defects or deformities with the materials which fits complex cranium surface structures and these materials are custom-made for patients individually due to be a true copy of cosmetic and functional anatomy of cranium. Many different materials such as methyl methacrylate, polyethylene, titanium, autologous bone graft are used in cranioplasty surgery. The three-dimensional custom made implants came to the fore in recent years. Custom-made, Ti-6Al-4V alloyed titanium implants which were used by our department and designed by MEDMC engineers with three dimensional printer, are non-magnetic, heat insulated (Implants do not conduct heat from scalp or air to brain) and do not expand by heat and ionised. They do not cause secondary reactions on soft tissue or skin because implants are not corrosive. Titanium and titanium alloys are the closest materials to bone elastic modulus (10-30 GPa). Titanium is stable, does not decompose biologically, and resistant to mechanical traumas as well as skull bones, therefore it is superior to the other materials which is used for cranioplasty. The purpose of this study is to compare three-dimensional titanium implants which came into use in recent years in our clinic with other materials previously used to and share our results. 
In our retrospective study, we studied comparison of effectiveness of reconstructing skull defects between three-dimensional custom-made titanium implants produced by Medical Design and Manufacturing Center (MEDMC) to non-titanium implants from 2011 to 2016 in Department of Neurosurgery at Gulhane Military Medical Academy. 
78 patients with skull defect were treated (64 males and 14 females, between 12-80 years old, mean age: 34±16 years). Thirty-six patients underwent cranioplasty using 3-dimensional custom made titanium implant. Forty-two patients underwent cranioplasty with polyethylene, methylmethacrylate implants and autologous bone grafts. The number of patients, which were treated with polyethylene implants are 29, methyl-methacrylate implants are 7, autologous bone grafts are 6. 
There was no complication in 15 patients who underwent titanium cranioplasty in one year period after craniectomy. Therefore assesment of cranioplasty timing is appropriate. It is observed that patients with early cranioplasty get better both neurologically and psychologically. 
When we compared the size of defect area in patients who were operated with titanium implants and non-titanium material, the mean size of skull bone defects was bigger at patients with titanium cranioplasty. It is statistically significant.(P=0.01). So larger defect can cause complication after cranioplasty surgery which needs reoperation and revision of the implant. Reconstruction with titanium cranioplasty has lower rate of reoperation which is statistically significant (P=0.002). Hospital stay of patients with titanium cranioplasty was shorter so it is statistically significant (P=0.041). In despite of patient with titanium cranioplasty has larger skull defect, have less complication and short hospital stay than the patient who had cranioplasty with other materials. More infection rate (24.1%) was observed in patients who had cranioplasty with polyethylene. Cranioplasty with titanium has lowest infection rate rather than other materials (2.7%). 
As a conclusion, cranioplasty operations with three-dimensional custom made titanium implants are superior to other materials in terms of the rate of complications and rate of infection. It is thought that there will be better clinical results in the future with the development and dissemination of such implants.