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Ano: 2008  Vol. 12   Num. 3  - Jul/Set Print:
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Uso do Cimento de Osso Alfa-triclcio-fosfato no Tratamento Cirrgico da Cavidade Mastidea Use of Alpha-tricalcium
Phosphate Bone Cement in the Surgical Treatment of Mastoid Cavity
Author(s):
Robinson Koji Tsuji1, Vanda Jorgetti2, Ricardo Ferreira Bento3, Rubens Vuono de Brito Neto4
Palavras-chave:
substitutos sseos, cimentos para ossos, colesteatoma, processo mastide, materiais biocompatveis, osseointegrao
Resumo:

Introduo: A mastoidectomia cavidade aberta pode gerar algumas complicaes e a obliterao da cavidade mastidea uma tcnica descrita e estudada para a eliminao desta cavidade. Materiais aloplsticos tm sido estudados em cirurgias de obliterao da cavidade mastidea. O cimento de osso alfa-triclcio-fosfato um material composto por clcio e fosfato e apresenta composio bioqumica semelhante fase mineral do osso. Objetivo: Estudar a biocompatibilidade do cimento de osso alfa-triclcio-fosfato na obliterao da cavidade mastidea em "guinea pigs". Mtodo: Vinte "guinea pig" foram submetidos a procedimento cirrgico. Em 10 cobaias (grupo cimento) a bula timpnica foi obliterada com o cimento de osso alfa-triclcio-fosfato e em 10 cobaias (grupo controle) a cavidade foi deixada sem preenchimento. Os animais foram avaliados quanto presena de sinais clnicos de rejeio ao material e outras complicaes. Os ossos temporais foram removidos e avaliados quanto ao tipo e o grau de resposta inflamatria e o grau de ossificao. Resultados: Entre as cobaias que completaram o estudo no foram observados sinais de complicaes em nenhum caso. Tambm no foi observado presena de reao inflamatria crnica tipo corpo estranho em nenhuma amostra de ambos os grupos. Quanto ao grau de ossificao, a mdia dos escores de ossificao no grupo controle (3,5) foi maior que o observado no grupo cimento (1,0). Concluses: 1) O cimento de osso alfa-triclcio-fosfato biocompatvel em osso temporal de cobaia. 2) O cimento de osso alfatriclcio- fosfato sofre remodelao ssea, porm no apresenta propriedade de osteoconduo.

INTRODUO

A mastoidectomia cavidade aberta considerada por muitos autores o procedimento cirrgico de escolha para o tratamento da otite mdia colesteatomatosa, devido a alta incidncia de recidiva da doena (1,2,3). Esta tcnica permite melhor remoo de todo o colesteatoma e tambm melhor controle ps-operatrio pois permite a aspirao de eventuais recidivas da doena (4). Porm, a formao desta cavidade nica, pode gerar algumas complicaes como: surdez, otorria persistente, tontura, esttica ruim e a necessidade de limpeza peridica da cavidade pelo otorrinolaringologista. Desse modo, em casos selecionados indica-se a eliminao da cavidade aberta para melhora da qualidade de vida do paciente. As tcnicas para eliminao da cavidade aberta consistem na reconstruo da parede posterior do meato acstico externo (MAE), obliterao da cavidade ou ablao completa da orelha mdia (5).

Desde 1962 com os experimentos de MAHONEY et al. (6), que utilizaram o metilmetacrilato, vrios materiais sintticos tm sido testados. Os materiais sintticos teriam a vantagem de ser facilmente obtidos, alm da vantagem de no submeter o paciente ao risco de transmisso de doenas infecciosas. Por outro lado, podem apresentar problemas de biocompatibilidade com risco de rejeio.

Um novo material similar hidroxidoapatita tem sido muito estudado para a reconstruo de defeitos sseos em cirurgias ortopdicas, neurocirurgias e cirurgias bucomaxilofaciais (7,8,9). Trata-se do cimento de osso alfatriclcio-fosfato, que um carbonato apatita formado pela mistura do alfa-triclcio-fosfato com carbonato de clcio e p de monohidrato de monoclcio. Quando esses componentes so misturados a uma soluo de fosfato de sdio formam uma estrutura cristalina semelhante fase mineral do osso, o dahllite.

Embora j utilizado em cirurgias h mais de 10 anos, no existem estudos sobre a sua aplicao nas cirurgias de obliterao da cavidade mastidea na literatura estudada. O objetivo deste estudo foi avaliar a biocompatibilidade do cimento de osso alfa-triclcio-fosfato em modelo animal de cirurgia de obliterao da cavidade mastidea.


MTODO

Este estudo foi aprovado pela Comisso de tica para Anlise de Projeto de pesquisa (CAPPesq) da Diretoria Clnica do Hospital das Clnicas da Faculdade de Medicina da Universidade de So Paulo. O estudo experimental foi realizado em concordncia com o manual sobre cuidados de animais de laboratrio. Foram estudados 20 animais da espcie guinea pig (Cavia porcellus), adultos jovens e saudveis, todos do sexo feminino, com idade entre 10 e 12 meses e peso entre 350 e 450 g. Foram excludos animais com sinais de infeco em orelha externa ou mdia, gestantes e portadores de mal formao congnita.

Os 20 animais foram divididos em 2 grupos de 10 animais. Ambos os grupos foram submetidos a procedimento cirrgico estril e mantidos em observao por um perodo de 60 dias. Os animais foram sacrificados aps 60 dias e os ossos temporais removidos para o estudo histopatolgico.

Tcnica cirrgica

As cobaias foram anestesiados com uma mistura de ketamina (40mg/kg) e xilasina (8mg/kg). Este esquema anestsico permite bom nvel anestsico por perodo de 60 a 90 minutos sem depresso respiratria. Todos receberam durante a induo anestsica o antibitico cefazolina na dose de 50mg/kg.

Aps infiltrao local com lidocana a 2% com adrenalina 1:200.000, realizou-se um inciso superior ao pavilho auricular com a exposio do msculo temporal. Atravs da confeco de um retalho msculo periosteal pediculado posteriormente, exps-se a cortical da escama do osso temporal. Com o uso de brocas cortantes e diamantadas e sob irrigao constante, removeu-se a cortical da bula timpnica dorsal, permitindo exposio completa do interior desta cavidade (Figura 1). A seguir retirada a parede posterior ssea do meato acstico externo que delimita a bula timpnica dorsal inferiormente (Figura 2). A cavidade foi ento cuidadosamente limpa e todas as paredes escarificadas com uso de uma broca diamantada.


Figura 1. Orelha esquerda: (A) bula timpnica aberta. (B) representao esquemtica demonstrando a bula timpnica (pontilhado azul), cadeia ossicular (pontilhado verde), retalho msculo periosteal afastado (pontilhado amarelo) e parede posterior do MAE (tracejado preto).


Figura 2. Orelha esquerda: (A) bula timpnica aps remoo da parede posterior do MAE; (B) representao esquemtica da bula timpnica aberta (pontilhado azul) e da parede posterior ssea do MAE removida (pontilhado preto) com exposio da pele do MAE.



O retalho msculo periosteal foi rodado para o interior da bula timpnica cobrindo o defeito sseo da parede posterior do meato acstico externo (Figura 3). No grupo controle 10 animais ficaram com a cavidade sem preenchimento e no grupo de estudo 10 animais tiveram a bula timpnica obliterada com cimento de osso alfatriclcio-fosfato (Figura 4).


Figura 3. Orelha esquerda: (A) bula timpnica aberta com rotao do retalho msculo periosteal para o interior da bula timpnica cobrindo defeito sseo da parede posterior do MAE; (B) representao esquemtica da bula timpnica (pontilhado azul) e retalho muscular (pontilhado amarelo).


Figura 4. Orelha esquerda: (A) bula timpnica obliterada com cimento de osso; (B) representao esquemtica do cimento de osso obliterando a bula timpnica (pontilhado vermelho) e base do retalho msculo periosteal (pontilhado amarelo).



O cimento que foi utilizado vem acondicionado em dois recipientes, um copo contendo p de fosfato de clcio estril e um frasco contendo fosfato de sdio diludo estril. A proporo entre o p e o solvente no precisa ser calculado, bastando misturar o contedo total de ambos os frascos. A mistura deve ser aplicada e moldada em at 3 minutos, quando se inicia o endurecimento do produto que se completa em 10 minutos.

A inciso foi suturada com uso de fio de vicryl no subcutneo e fio de nylon na pele.

2.2. Preparo do material histopatolgico

Aps 60 dias da cirurgia, os animais foram sacrificados. Os animais foram inicialmente anestesiados com ketamina 160mg/kg e xilasina 16mg/kg, recebendo a seguir injeo letal de KCl 19,1% intracardaco.

O osso temporal da cobaia foi removido com a utilizao escopo, martelo e tesoura. A pea foi removida tomando-se o cuidado de preservar a bula timpnica e o cimento intactos (Figura 5).


Figura 5. Osso temporal esquerdo da cobaia removido. Note o cimento de osso (seta vermelha) obliterando bula timpnica (pontilhado azul) e o MAE (pontilhado preto).



O material foi ento fixado com lcool a 70% e includos em blocos de metilmetacrilato. Os blocos foram cortados com serra de disco diamantado de baixa rotao (Isomet-Buehler), na espessura de 1 mm. A seguir, com utilizao de uma politriz metalogrfica, os cortes foram polidos at atingirem a espessura de 10 m. Os cortes ento foram corados com azul de toluidina 0,1% e encaminhados para o patologista.

2.3. Anlise dos dados

A anlise histopatolgica foi realizada por um patologista do Departamento de Patologia do Hospital das Clnicas de So Paulo que utilizou um microscpio ptico. As lminas foram examinadas inicialmente em um aumento panormico para identificao de todos os campos e a seguir em aumentos de 12,5, 40, 50, 200 e 400x.

A anlise clnica foi realizada antes da remoo do osso temporal. A avaliao da pele e do retalho muscular foi feita com exame macroscpico e a otoscopia com a utilizao de microscpio cirrgico.

As cobaias foram estudados quanto presena de sinais de rejeio ao material, grau de ossificao e incidncia de complicaes.

Anlise da biocompatibilidade

Para a anlise da biocompatibilidade do material foram avaliados dados clnicos e histolgicos do material.

Na avaliao clnica foram coletados os seguintes dados:

  • Presena ou no de sinais de reao inflamatria granulomatosa no stio cirrgico.
  • Presena ou no de sinais de extruso do material.


  • Como parmetro histopatolgico para a avaliao da biocompatibilidade do material foi estudado a presena ou no de resposta inflamatria granulomatosa com clulas gigantes. Para a anlise da reao inflamatria e formao de reao de corpo estranho foi criada uma classificao em 5 graus (Quadro 1).




    De acordo com o grau de resposta inflamatria dado pelo patologista na anlise histolgica, dividimos os pacientes em 3 tipos (Quadro 2).




    Anlise do grau de ossificao

    Para a anlise do grau de ossificao da cavidade mastidea foi criada uma classificao em 4 graus (Quadro 3).




    Utilizando esta classificao o patologista classificou o grau de ossificao nos grupos controle e cimento.

    Anlise da incidncia de complicaes ao procedimento Para a anlise da incidncia de complicaes, as cobaias foram avaliados quanto a presena ou no dos seguintes parmetros:

  • Morte do animal.
  • Efuso em orelha mdia.
  • Sinais de infeco da pele ou msculo.
  • Sinais de necrose da pele ou msculo.
  • Extruso do material.
  • Estenose do MAE.
  • Fstula cutnea.


  • Anlise estatstica

    O clculo do tamanho da amostra foi feito tomandose como 0% a incidncia de reao de corpo estranho ou de inflamao crnica da cavidade de cobaias submetidas mastoidectomia sem obliterao da mesma, a um nvel de significncia de 5%, e poder (erro tipo II) de 80% em um teste de hiptese monocaudal. Foram necessrios 10 cobaias em cada grupo (estudo e controle) para de detectar uma diferena mnima de 6,5% de incidncia de reao de corpo estranho ou de inflamao crnica da cavidade aps a obliterao com cimento de osso alfatriclcio-fosfato.

    As variveis qualitativas foram descritas por meio de sua freqncia e as semi-quantitativas de suas mdias e desvios-padro. Para comparao das prevalncias dos diferentes graus de inflamao, ossificao e incidncia de complicaes entre os grupos foi utilizado o teste de quiquadrado e o teste exato de Fisher. As mdias dos escores atribudos a cada grau de ossificao foram tambm comparadas entre os grupos utilizando-se o teste no paramtrico U de Mann-Whitney. Admitiu-se nvel de significncia de p<0,05.


    RESULTADOS

    A mdia do peso inicial dos animais de grupo controle foi de 396,8 g e a mdia do peso final foi de 570 g. A mdia de ganho de peso no grupo controle foi de 173,3 g durante o perodo de estudo. A porcentagem de ganho de peso sobre o peso inicial no perodo foi de 43,7 %.

    A mdia do peso inicial dos animais de grupo cimento foi de 398,8 g e a mdia do peso final foi de 574,3 g. A mdia de ganho de peso no grupo cimento foi de 175,5 g durante o perodo de estudo. A porcentagem de ganho de peso sobre o peso inicial no perodo foi de 44,0%.

    Em ambos os grupos, a incidncia de morte aps o procedimento foi de 2 (20,0%) animais no primeiro dia ps operatrio (p = 1,0), provavelmente por complicaes anestsicas, pois ocorreram no primeiro ps operatrio e foram iguais nos dois grupos. A anlise clnica dos animais restantes no identificou nenhum sinal de outras complicaes - infeco da pele e msculo, sinais de efuso em orelha mdia, estenose de meato acstico externo, fstula cutnea ou formao de colesteatoma secundrio - em nenhuma amostra dos grupos controle e cimento. A anlise clnica das cobaias no observou sinais de reao inflamatria granulomatosa ao redor do cimento em nenhum animal do grupo cimento. Tambm no houve casos de extruso do material.

    Aps a remoo dos ossos temporais, observamos que em todas as amostras do grupo cimento o material estava firmemente aderido cavidade mastidea.

    As anlises histolgicas do grau e do tipo de reao inflamatria entre os grupos cimento e controle esto apresentadas na Tabela 1. No houve sinais de presena de reao inflamatria tipo corpo estranho no grupo cimento com 8 (100%) das amostras apresentando reao inflamatria graus 1 e 2. Apenas 3 animais do grupo controle (37,5%) apresentaram reao inflamatria do tipo 3, enquanto todos as demais cobaias (100% do grupo cimento e 62,5% do grupo controle) apresentaram resposta inflamatria dos tipos 1. Apesar da diferena apresentada entre as prevalncias dos tipos de reao inflamatria entre os grupos, esta diferena no foi estatisticamente significante (p=0,2).




    Quanto ao estudo do grau de ossificao, o grupo controle apresentou ossificao grau 3 em 4 (50%) amostras e grau 4 (50%) em 4 amostras estudadas. No grupo cimento observou-se ossificao grau 1 em 1(12,5%) amostra e grau 2 em 7 (87,5%) amostras (Tabela 2).




    Atribuindo-se os pesos a cada animal de acordo com o grau de ossificao, vemos que o grau de ossificao mdio do grupo controle (3,5) foi maior que o verificado no grupo cimento (1,875). O grupo controle apresentou de maneira estatisticamente significante (p < 0,001) graus mais intensos de ossificao (mdia 3,5 0,5) do que o grupo cimento (1,9 0,4).


    DISCUSSO

    O guinea pig (cavia porcellus) possui um aerao celular do osso temporal composto pelas bulas timpnicas ventral e dorsal e as clulas retrotimpnicas. Fazendo uma analogia com o osso temporal humano, a bula timpnica dorsal seria o equivalente ao recesso epitimpnico e ao tico. Localiza-se pstero superiormente cavidade timpnica e possue relaes com a cavidade intracraniana superiormente, com a poro petrosa do osso temporal medialmente, e com a cavidade timpnica e o meato acstico externo inferiormente. A comunicao entre a bula timpnica dorsal e a cavidade timpnica atravs de um hiato localizado em sua poro inferior, no qual se projeta o complexo incudomaleolar (10,11). Quando realizado a retirada da parede superior do meato acstico externo, a bula timpnica se comunica com o meato acstico externo, formando uma cavidade nica, semelhante quela encontrada nas cavidade mastideas abertas.

    Diversos tipos de materiais tm sido utilizados para a obliterao da cavidade mastidea aberta. Os materiais mais empregados so os autlogos como cartilagem, osso, gordura, msculo e pat de osso que apresentam a vantagem de no sofrerem rejeio e podem ser conseguidos durante a cirurgia (5,12,13). A desvantagem a dificuldade de obteno de material em quantidade suficiente para o procedimento.

    Assim, desde 1962 com os experimentos de MAHONEY et al. (6), que utilizaram o metilmetacrilato, vrios materiais sintticos tm sido testados. Os materiais sintticos teriam a vantagem de ser facilmente obtidos, alm da vantagem de no submeter o paciente ao risco de transmisso de doenas infecciosas. Por outro lado, apresentam problemas quanto biocompatibilidade com altos nveis de rejeio.

    Entre os materiais sintticos que foram estudados para esta finalidade podemos citar o silicone, o proplast, o cimento ionomrico e o cimento de vidro bioativo (14,15,16,17).

    O silicone, o proplast e o cimento ionomrico no so mais utilizados devido incidncia de complicaes e o cimento de vidro bioativo encontra-se ainda em fase de estudo experimental (18).

    Mais recentemente, tm sido utilizados materiais sintticos a base de clcio e fosfato que apresentam estrutura bioqumica semelhante fase mineral do osso humano. Os implantes aloplsticos de clcio e fosfato so aqueles compostos de clcio e fosfato na forma de apatita. Apatita um composto em forma de cristais que possui estrutura qumica representada pela frmula Ca5(X)(PO4)3. Nesta estrutura a posio X pode seu ocupada por ons flor (F), cloro (Cl), hidrxido (OH), ou meio carbonato (CO3) (19).

    O primeiro material deste grupo estudado foi a hidroxidoapatita. Este material tem apresentado bons resultados quando utilizado na reconstruo do MAE ou obliterao da cavidade mastidea (20,21,22). A partir do estudo da hidroxidoapatita novos tipos de materiais foram desenvolvidos.

    O cimento de osso alfa-triclcio-fosfato um produto composto de 3 solutos: alfa-triclcio-fosfato, carbonato de clcio e fosfato de monoclcio (23). Quando esses componentes so misturados a uma soluo de fosfato de sdio formam uma estrutura cristalina de carbonato apatita semelhante fase mineral do osso, o dahllite (24,25).

    O tempo de preparo do material, que consiste na mistura da fase slida com a soluo de fosfato de sdio de aproximadamente 2 minutos, e o tempo para manipulao do material de 5 minutos. Aps a colocao do material, ocorre o seu endurecimento com a formao de dahllite. O tempo de endurecimento na temperatura corprea normal de 10 minutos (24,26,27). Aps 12 horas, entre 85 a 90% do material dahllite e a sua fora compressiva mxima de 55 megapascals (24). CONSTANTZ et al. estudaram a composio bioqumica e a estrutura cristalina do dahllite formado nesta reao, e constataram que semelhante ao dahllite naturalmente presente no osso (24). Este material tem sido amplamente utilizado no preenchimento de defeitos sseos em cirurgias ortopdicas, neurocirurgias e cirurgias bucomaxilofaciais. Estudos em cirurgias de reconstruo de cadeia ossicular em cobaias com o cimento alfa-triclcio-fosfato demonstraram bons resultados com baixos nveis de inflamao e reao de corpo estranho (28,29).

    Para o estudo da biocompatibilidade as amostras foram estudadas utilizando-se de parmetros clnicos e histopatolgicos. A classificao em 5 graus de reao inflamatria utilizada neste estudo para mensurao do grau de reao inflamatria, foi criada a partir da adaptao da classificao utilizada por HOFFMAN et al., que estudaram o grau de reao inflamatria em cirurgia de reconstruo de cadeia ossicular em cobaias com uso do cimento alfatriclcio-fosfato (28). Esta classificao que foi utilizada por HOFFMANN et al. era dividida em 4 graus. Como esta classificao era inadequada nos casos de presena de reao inflamatria aguda, acrescentamos um quinto grau (grau 5). A partir desta classificao em 5 graus subdividimos em 3 grupos que denominamos tipos 1, 2 e 3. O tipo 1 corresponde, histopatologicamente, presena de reao inflamatria que normalmente ocorre em tecidos submetidos a trauma cirrgico e engloba os graus I e II (Figura 6). O tipo 2 corresponde, histopatologicamente, presena de reao inflamatria tipo corpo estranho e engloba os graus III e IV. O tipo 3 corresponde, histopatologicamente, presena de reao inflamatria aguda com possvel infeco.


    Figura 6. Corte histolgico da bula timpnica corado com azul de toluidina (200x) mostrando trabcula ssea nova. Note presena de ostecitos no interior da trabcula (seta branca) e osteoblastos na periferia da mesma (ponta de seta). Ausncia de neutrfilos e clulas gigantes multinucleadas tipo corpo estranho.



    Em nosso estudo observamos que no houve sinais clnicos de rejeio ao material como presena de sinais de reao inflamatria granulomatosa e sinais de extruso do implante. A anlise histopatolgica, todas as amostras que receberam o cimento alfa-triclcio-fosfato, no apresentaram sinais de reao inflamatria tipo corpo estranho, que normalmente ocorre nos processos de rejeio ao material.

    Este estudo tambm demonstrou que o uso do cimento de osso alfa-triclcio-fosfato no apresentou complicaes quando utilizado para obliterar a cavidade mastidea da cobaia. A ausncia de efuso em orelha mdia, sinal de que houve preservao da fisiologia da orelha mdia.

    Quanto ao grau de ossificao encontramos ossificao significativamente menor no grupo com o cimento em comparao com o grupo sem cimento (Figura 7). Este dado confirma os estudos que demonstram que este material no osteocondutivo. O cimento de osso alfa-triclcio-fosfato microporoso, o que no permite o crescimento sseo interno (24). Porm, houve sinais de reabsoro e crescimento sseo na periferia do implante (Figura 8), mostrando que com maior tempo o material poder ser reabsorvido e substitudo por osso novo. Estudos em animais demonstram que o cimento de osso alfatriclcio-fosfato sofre remodelao ssea semelhante ao que ocorre no osso normal. Este material sofre reabsoro osteoclstica seguida de migrao osteoblstica e formao de osso novo (24). As propriedades de secagem mesmo em ambiente mido e aderncia ao osso podem constituir em vantagens em relao a hidroxidoapatita. A cavidade mastidea mida e muitas vezes com presena de sangue. Alm disso, o fato do material se aderir ao osso adjacente um fator que pode representar maior estabilidade no leito cirrgico. Em todas as amostras estudadas, o cimento estava firmemente aderido no interior da bula timpnica.


    Figura 7. Corte histolgico da bula timpnica do grupo controle corado com azul de toluidina (12,5x) mostrando intensa ossificao da cavidade (pontilhado).


    Figura 8. Corte histolgico da bula timpnica do grupo cimento corado com azul de toluidina (100x) mostrando trabcula ssea nova (seta) invadindo o cimento de osso alfatriclcio-fosfato (substncia amorfa preta).



    CONCLUSO

    O cimento de osso alfa-triclcio-fosfato biocompatvel em cavidade mastidea de cobaias.

    O cimento de osso alfa-triclcio-fosfato sofre remodelao ssea, porm no apresenta propriedade de osteoconduo.


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    1. Doutor em Medicina pela Faculdade de Medicina da USP. Mdico Assistente do Grupo de Otologia do Departamento de Otorrinolaringologia do HCFMUSP.
    2. Doutora em Nefrologia pela Faculdade de Medicina da USP. Mdica Assistente do Departamento de Nefrologia do Hospital das Clnicas de So Paulo.
    3. Professor Livre Docente pela Faculdade de Medicina da USP. Professor Titular da Disciplina de Otorrinolaringologia da Faculdade de Medicina da USP.
    4. Professor livre docente pela Faculdade de Medicina da USP. Mdico Assistente do Departamento de Otorrinolaringologia da USP.

    Instituio: Hospital das Clnicas da Faculdade de Medicina da USP. So Paulo / SP - Brasil.

    Endereo para correspondncia:
    Robinson Koji Tsuji
    Alameda Ibrica 285, Casa 312 - Bairro Tambor
    Santana de Parnaba / SP - Brasil - CEP 06543-502
    E-mail: rktsuji@uol.com.br

    Suporte finaceiro FAPESP.

    Artigo recebido em 18 de setembro 2008.
    Artigo aprovado em 30 de setembro de 2008.
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