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Copyright © TOPICS in MEDICINE

Cranial demolition and reconstruction

 

Cranioplasty in one step

 

 

editors Bruno Zanotti, Angela Verlicchi, Pier Camillo Parodi
TOPICS in MEDICINE
Volume 16, Sp. Issue 1-4, March-December 2010
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Copyright © TOPICS in MEDICINE

 

Original articles

 

Surgical calvarial demolition and reconstruction:

procedure, implants and results

B. Zanotti, A. Verlicchi, M. Robiony, P.C. Parodi

TOPICS in MEDICINE 2010; 16 (1-4).

PDF 1075 KB

 

Abstract

 

SUMMARY: In the surgical treatment of destructive pathologies of the cranium (intrinsic or contiguous), the demolition phase must be followed by a reconstructive procedure, preferably in the same surgical sitting. In this context, the task of the neurosurgeon has been greatly facilitated by the advent of custom-made cranial implants, which confer the following advantages: immediate restoration of the functional integrity of the cranium; excellent aesthetic outcome; rapid, safe and simple surgical procedure. Furthermore, when these implants are employed, the patient need only undergo one operation, rather than two. This is especially desirable, as the patient will not be exposed to the symptoms of “syndrome of the trephined” in the interim, neither will they face the psychological implications of having to endure an obviously deformed skull for several months (at least). Furthermore, customized cranioplasty implants are designed to fit, obviating the need for the surgeon to shape them during the procedure with curvature and thickness imperfections, and therefore considerably accelerating the process. Custom-made cranial prostheses can be made out of various materials, but acrylic resin (PMMA) and Porous HydroxyApatite (PHA) of varying degrees of porosity are most often used. While PMMA implants have the advantages of being less costly to produce and conferring a useful degree of primary mechanical resistance, PHA implants are biomimetic (biointeracting, biointegrating and biostimulating). Thanks to its osteoconductive properties, the use of hydroxyapatite has allowed us to achieve an optimal integration between the prosthesis and bone. The manufacture of custom-made cranial implants in porous PHA is an all-Italian technology that has been exported to the rest of the world. The use of this approach has consented excellent functional and aesthetic results to be achieved, even in the surgical demolition/reconstruction of large complex defects resulting from various destructive pathologies. In addition to the intrinsic difficulties in removing a tumour, surgery is further complicated by the need to create a hole in the skull that precisely conforms to the borders of the custom-made cranial implant, for this reason extensive use of the neuronavigator is advised. When faced with a demolition/reconstruction of the skull, the neuronavigator-assisted surgical procedure will entail the following series of steps: 1) the study of the three-dimensional resin model of the patient’s skull, created from cranial CT data, to determine the precise area of bone to be demolished; 2) neuronavigational simulation of the surgical procedure, implementing both cranial CT and head MRI data; 3) validation of the cranial implant prototype that will be used to fill the cranial hole created during surgery. To aid the fitting of custom-made cranioplasty implants, the surgeon can take several measures to improve the chances of a long-term aesthetic and functional outcome. Among these is the use of “jigsaw” (introflexions and extroflexions at the bone/implant interface) and “slanted S” (undulating profiles at the juxtaposition between two prostheses) techniques during the implant design phase. It should also be borne in mind that could no longer find justification, and then also bring medical-legal implications, not providing the patient information of implant materials properties and procedural standards at the informed consent.

KEY WORDS: Calvarial demolition, Cranioplasty, Porous hydroxyapatite, Procedure.

Demolizione e ricostruzioni cranica: procedura, impianti e risultati

RIASSUNTO: Nel trattamento chirurgico delle patologie destruenti interessanti il neurocranio (intrinseche o per contiguità), la fase demolitiva deve essere seguita da una procedura ricostruttiva, possibilmente nella stessa seduta operatoria. Nelle ricostruzioni la tecnologia “custom made” per la realizzazione di protesi craniche ha agevolato, non poco, il compito del neurochirurgo, facendogli raggiungere alcuni importanti obiettivi: immediata restituzione dell’integrità funzionale della scatola cranica; ottimale risultato estetico; procedura chirurgica rapida, semplice e sicura. Il realizzare in un unico tempo sia la demolizione sia la ricostruzione cranica con cranioplastica su misura porta ad alcuni indiscussi vantaggi anche per il Paziente stesso. Il Paziente si sottopone ad un unico intervento invece che due, evita il possibile verificarsi di una “sindrome del trapanato cranico” e non si espone ad un nocumento psicologico mostrandosi, per almeno alcuni mesi, con un cranio deturpato dalla craniolacunia. Il fatto poi di utilizzare solo canioplastiche realizzate su misura evita di produrre dei manufatti con curvature e spessori non eseguiti a regola d’arte ed inoltre accelera, di non poco, la procedura. Le protesi craniche su misura possono essere realizzate in vari materiali, ma le più usate sono in resina acrilica (PolyMethyl Methacrylate: PMMA) o in idrossiapatite porosa (Porous HydroxyApatite: PHA) a vari gradi di porosità. Quelle in PMMA hanno il vantaggio di avere un processo di produzione meno costoso e di presentare una rilevante resistenza meccanica primaria, mentre quelle in PHA di essere biomimetiche (biointeragenti, biointegranti e biostimolanti). L’uso della PHA permette, inoltre, di raggiungere un obiettivo in più: l’ottimale integrazione osso-protesi, grazie al suo potere osteoconduttivo. La realizzazione di protesi craniche su misura in PHA è una tecnologia tutta italiana che è stata esportata nel resto del mondo. L’utilizzo di questa metodica ha permesso di ottenere ottimi risultati, funzionali ed estetici, in vaste ed impegnative demolizioni-ricostruzioni di superfici tecali interessate da varie patologie destruenti. Il tempo chirurgico presenta, oltre alle difficoltà intrinseche dell’asportazione tumorale, la necessità assoluta di realizzare una craniolacunia che permetta l’allocazione perfetta della protesi su misura e per questo viene consigliato l’uso estensivo del neuronavigatore. Nell’affrontare la patologia demolitiva-ricostruttiva del neurocranio, l’atto operatorio è condizionato e preceduto da una filiera di tappe preparatorie, quali: 1) lo studio del modello tridimensionale del cranio del paziente realizzato in resina partendo dai dati TC cranici al fine di disegnare il miglior perimetro dell’area tecale da demolire; 2) la simulazione al neuronavigatore della procedura chirurgica implementando sia i dati TC encefalici sia i dati RM; 3) validazione del prototipo della protesi cranica che andrà a colmare la craniolacunia che verrà realizzata durante l’atto chirurgico. Dalla nostra esperienza abbia tratto alcuni accorgimenti utili da implementare nel dispositivo su misura che consentono di ottenere facilitazioni, garanzie e migliori risultati durante la procedura chirurgica di inserimento della protesi. Fra questi l’applicazione delle tecniche “puzzle” (perimetro protesico con introflessioni ed estroflessioni) e ad “S italica” (profili ondulati a livello della giustapposizione fra due protesi) durante la fase di progettazione della protesi. Va infine tenuto presente che potrebbe non trovare più giustificazione, e quindi portare anche una implicazione medico-legale, il non fornire al Paziente, al consenso informato, notizie su tali potenzialità e standard procedurali.

PAROLE CHIAVE: Demolizione cranica, Cranioplastica, Idrossiapatite porosa, Procedura.

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