CHIP FREEZE DRIED CANCELLOUS BONE ALLOGRAFT AS SCAFFOLD

TO FILL SMALL BONE DEFECT IN LONG BONE

Ronald Vinantius Munthe*

Heri Suroto**

*Resident of Orthopaedic and Traumatology Department ,

**Senior Consultant of Orthopaedic and Traumatology Department, Medical Faculty

of Airlangga University/ Dr Soetomo General Hospital

SURABAYA-INDONESIA

Introduction: The using of bone allograft in Indonesia is increasing. Based on data

retrieved from Tissue Bank of Dr. Soetomo Hospital Surabaya, there 62 orders on

2010, 75 in 2011 and 178 in 2012. Incidence of bone defect in all fracture cases is

almost 0,4% based on Edinburgh Orthopaedic Trauma Unit, which is mostly at Tibial

bone 68% and femoral bone 22%. Bone graft is one of modalities to fill the bone

defect. Autobone graft is the optimal standard for bone graft, because it has

osteoconductive, osteoinductive, and osteogenic. On the other hand, its availability is

limited and has donor site morbidity 5 – 20%. Another modality of bone graft is bone

allograft. Chip freeze dried cancellous bone allograft is available in any size and

shape, so it can fill in any size of the bone defect.

Method: A Retrospective study based on data from Tissue Bank Dr. Soetomo

General Hospital of chip freeze dried cancellous bone allograft’s requirement. This

study design using Cohort study, using 20 samples which is 10 patients using chip

freeze dried cancellous bone allograft and 10patients with autobone graft and we

evaluated the outcome from 20 – 52 weeks post operatively using Hammer’s

Classification.

Result: From radiological evaluation using hammer classification, we found that

using chip freeze dried cancellous bone allograft, the bone healed on grade III (40%),

grade II (30%) and grade I (30%). Meanwhile, autobone graft reached Hammer grade

II (70%), grade I (20%) and 3 (10%). Therefore based on Independent T Test, there is

no significant difference of bone healing in both groups (p=0.553).

Conclusion: Chip freezed dried cancellous bone allograft can be used as the main

alternative to fillsmall bone defect in long bone.

Keywords: Bone defect, chip freeze dried cancellous bone allograft, Hammer’s

classification

PENDAHULUAN

Penyembuhan fraktur secara

umum dapat berlangsung secara alami.

Namun kemampuannya dapat

terganggu misalnya pada keadaan

trauma yang berat disertai defek

jaringan lunak dan hilangnya sebagian

besar tulang. Defek tulang dapat terjadi

akibat ekstrusi fragmen tulang pada

saat trauma atau setelah tindakan

debridemen pada kasus fraktur terbuka,

dimana bagian tulang yang tidak sehat

dibuang.1,2

Seiring berkembangnya ilmu

kedokteran, modalitas terapi untuk

rekonstruksi defek tulang juga tersedia

sehingga lebih banyak lagi anggota

anggota gerak yang bisa

diselamatkan.Tiap tiap modalitas

rekonstruksi memiliki masalah-

masalahnya tersendiri dan hasil klinis

yang berbeda. Modalitas tersebut

antara lain transport tulang lokal,

pemanjangan atau pemendekan tulang

dan cangkok tulang (Bone Graft).

Transport tulang lokal dengan metode

Ilizarov telah banyak digunakan.

Metode ini memang memiliki angka

keberhasilan yang cukup tinggi dengan

angka deformitas yang rendah, namun

memiliki resiko komplikasi yang

cukup besar seperti infeksi, masalah

dari implant (patahnya wire, wire yang

lepas), delayed union, dan masalah dari

jaringan lunak seperti kontraktur sendi.

Semua komplikasi ini akibat dari

lamanya waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai penyembuhan dan

menutupnya defek luas pada tulang.

Kerugian lain ialah teknik ini

membutuhkan intervensi yang

berulang-ulang.3,4,5,6

Bone graft sendiri terdiri dari

autograft (tulang yang diambil dari

tubuh pasien sendiri), allograft (tulang

yang diambil dari tubuh manusia lain

atau spesies yang sama) dan xenograft

(tulang yang diperoleh dari tubuh

binatang atau spesies yang berbeda).

Bone autograft merupakan standard

optimum sebagai pembanding untuk

setiap bahan pengganti, karena dia

memiliki 3 sifat sebagai

osteokonduktif, osteoinduktif dan

osteogenesis. Adapun kelemahan dari

penggunaan autograft antara lain nyeri

dari tempat donor dan berpotensial

terjadinya komplikasi lokal seperti

hematoma, fraktur dan ketersediaan

jumlahnya yang terbatas1,3,4,5.

Karena tingginya angka

morbiditas dan ketersediaannya yang

terbatas inilah yang kemudian

dipertimbangkan untuk mencari

sumber pengganti. Bone allografts

telah lama digunakan sebagai bahan

alami pengganti untuk menutup defek

tulang. Mereka sebagai alternatif

pengganti bone autograft yang

ketersediaanya terbatas. Mereka

memungkinkan perbaikan struktural

tulang dan permukaannya mendukung

untuk pembentukan tulang. Tujuan

penggunaan bone allograft adalah

untuk menginisiasi respons

penyembuhan dari permukaan dasar

resepien yang akan menghasilkan

tulang tulang baru pada permukaan

host-graft dan di dalam pori-pori

allograft. Selain itu vaskularisasi dasar

permukaan resepien dan stabilitas

mekanik juga penting. Untuk

penyatuan optimum dengan graft,

dasar permukaan resepien juga harus

mengandung sel sel pre-osteogenic dan

osteogenic yang cukup, atau harus

diperkaya dengan sumber-sumber sel

lainnya seperti sumsum tulang

autograft. Dasar permukaan harus

dipersiapkan mendarahi tulang. Kontak

host-graft harus stabil sehingga

memungkinkan pembuluh darah

bertumbuh kedalam graft3,6,7.

Di Indonesia sendiri kebutuhan

akan allograft mulai meningkat

terutama untuk menutup defek tulang

pada kasus kasus trauma dengan bone

loss atau pada kasus reseksi tumor

tulang1,5,8. Berdasarkan data Bank

Jaringan RSU Dr.Soetomo Surabaya

pemakaiannya tahun 2010 sebanyak

62, 2011 sebanyak 75 dan 2012

sebanyak 178. Namun sampai sekarang

belum ada penelitian yang

mengevaluasi efektifitas bone

allograft dibandingkan autobone graft

di Indonesia dan Surabaya khususnya.

Berdasarkan keadaan tersebut

maka penulis melakukan evaluasi

terhadap keberhasilan dari chip freeze

dried bone allograft dalam mengisi

defek tulang yang kecil. Penelitian

berdasarkan pada evaluasi pasien-

pasien yang mendapatkan chip freeze

dried bone allograft yang diambil dari

Bank Jaringan RSU dr.Soetomo,

Surabaya. Penelitian ini harusnya

dilakukan berkesinambungan demi

kemajuan ilmu pengetahuan dan

teknologi dibidang bone tissue

engineering.

Penelitian ini bertujuan untuk

mengevaluasi penyembuhan radiologis

dari fraktur pada pasien yang

menggunakan chip freeze dried

cancelous bone allograft dibandingkan

dengan autobonegraft untuk mengisi

defek tulang yang kecil pada daerah

diafisis dan metafisis tulang panjang

berdasarkan data dari Bank Jaringan

RSU dr.Soetomo, Surabaya.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini merupakan

penelitian Cohort yang dilakukan pada

pasien. Rancangan penelitian yang

dipakai menggunakan data

retrospektif. Dari total sampel dicari

sampel yang mendapat perlakuan. Dari

perlakuan pada sampel tersebut

kemudian diperiksa outcomenya.

Rancangannya tampak seperti

bagan berikut :

Populasi penelitian ini adalah

semua pasien yang dioperasi dengan

menggunakan chip freeze dried bone

allograft yang dipesan dari Bank

Jaringan RS Dr Soetomo dan auto

bonegraft dengan kriteria inklusi:

pasien dengan bone defek akibat

trauma, pasien dengan bone defek

paska osteomyelitis, pasien dengan

bone defek paska koreksi osteotomy,

dan bersedia mengikuti penelitian.

Kriteria inklusi: pasien trauma dengan

defek jaringan lunak yang luas, tidak

ada penyakit penyerta ataupun

gangguan sistemik yang

mempengaruhi penyembuhan tulang,

fraktur patologis, dan infeksi tulang

aktif. Sampel dibagi menjadi 2

kelompok. Jumlah sampel minimal

setiap kelompok adalah 10. Sehingga

jumlah total sampel adalah 20 sampel.

Setiap pasien dievaluasi berdasarkan

klasifikasi Hammer. Penelitian ini akan

dilakukan pada bulan Juli 2013 sampai

dengan September 2013.

HASIL

Pada   penelitian   ini   didapatkan  

frekuensi tertinggi resipien graft pada

kelompok 20-30 tahun dan 40-50

Kriteria  inklusi    &  eksklusi  

sampel  Radiologis  Klasifikasi  Hammer:  

• Callus  • Garis  

Fraktur  

Populasi  

       

 

Evaluasi  

PENELITIAN  DISINI  

Chip  freeze  dried  bone  graft  

Auto  Bonegraft  

tahun, dimana khusus pada kasus non

union fracture, penggunaan allograft

lebih banyak dibandingkan autograft.

Graft banyak diaplikasikan pada

pemakaian implan plate and screw.

Autograft belum pernah diaplikasikan

pada nail-plate.

Nilai evaluasi radiologis pada

kelompok autograft sebanyak 7 sampel

(70%) berada pada grade 2 klasifikasi

hammer, grade 1 sebanyak 2 sampel

(20%) dan grade 3 sebanyak 1 sampel

(10%). Sedangkan pada kelompok

allograft didapatkan sebanyak 4

sampel (40%) pada grade 3 klasifikasi

hammer, grade 1 dan 2 masing-masing

sebanyak 3 sampel (30%). Dari data

tersebut didapatkan nilai evaluasi

radiologis terbanyak didapatkan pada

grade 2 pada kelompok autograft dan

grade 3 pada kelompok allograft .

Pada penelitian ini

dibandingkan bone healing pada dua

kelompok perlakuan yang dievaluasi

dengan Hammer Score. Karena data

berbentuk Ordinal maka uji statistic

yang dgunakan adalah uji Mann

Whitney.

Tabel 5.5 Uji statistik

N Mean Std.

Deviation

P

AutoGraft 10 1,90 ,568 0,579

AlloGraft 10 2,10 ,876

Dari uji statistika didapatkan

bahwa penyembuhan tulang antara

kelompok kontrol Auto bone graft dan

kelompok perlakuan allo bone graft

tidak ada perbedaan bermakna

(p=0,579).

PEMBAHASAN

Pencapaian akhir dari

penyembuhan fraktur adalah

tercapainya union. Proses

penyembuhan tulang dapat tercapai

apabila tidak ada permasalahan

mekanik dari fiksasi fragmen fraktur

dan tidak ada problem biologis dari

jaringan disekitar fragmen fraktur.

Fraktur dengan small bone defect

memiliki potensi untuk mengalami

gangguan penyembuhan tulang

meskipun tidak ada problem mekanik

maupun biologis pada fraktur. Adanya

gap (jarak) antar fragmen tulang dapat

mengakibatkan delayed union bahkan

non-union oleh karena strain ratio

yang besar antar fragmen fraktur.

Bone graft memiliki memiliki fungsi

sebagai gap filler (pengisi celah) pada

fraktur dengan small bone defect. Pada

saat bone graft bertaut dengan

permukaan tulang maka jarak antar

fragmen tulang menjadi lebih kecil.

Fiksasi yang stabil dan menurunnya

gap antar fragmen tulang akan

menurunkan strain ratio pada fracture

gap sehingga penyembuhan tulang

dapat tercapai.

Auto bone graft dan chip freeze

dried cancellous bone allograft

memiliki perbedaan karakteristik di

mana autograft memiliki ketiga

karakteristik osteoinduktif,

osteokonduktif dan osteogenesis,

sedangkan allograft hanya memiliki

sifat osteokonduktif dan osteoinduktif.1

Autobone graft merupakan gold

standard dalam bone grafting.

Meskipun allograft tidak mempunyai

sifat osteogenesis, proses

penyembuhan tulang pada allograft

masih dapat terjadi melalui proses

osteokonduksi dan osteoinduksi. Pada

proses osteoinduksi terjadi stimulasi

dari sel progenitor yang akan

berdiferensiasi mejadi osteoblast yang

berperan dalam pembentukan tulang

baru. Karakteristik osteokonduksi

allograft akan berperan sebagai

scaffold untuk kerangka terjadinya

tulang. Kedua proses ini akan

bersinergi dalam menyediakan

komponen dan lingkungan yang

optimal untuk proses penyembuhan

alamiah tulang.2 Komponen penting

yang berperan dalam proses

pembentukan tulang baru pada

allograft yaitu BMP (Bone

Morphogenetic Protein). BMP ini yang

akan mengirimkan sinyal yang akan

menarik growth factors ke lokasi graft

yang kemudian akan memulai proses

penyembuhan alamiah tulang. BMP

inilah yang memberikan karakteristik

osteoinduktif pada allograft maupun

autograft.1

Dari hasil evaluasi radiologis

post operatif menggunakan Klasifikasi

Hammer, menunjukkan bahwa tidak

ada perbedaan bermakna antara

penyembuhan tulang dengan

menggunakan bone autograft dan chip

freeze dried cancellous bone allograft.

Hasil uji statistika yang menunjukkan

penyembuhan tulang antara kelompok

kontrol Auto bonegraft dan kelompok

perlakuan allo bonegraft tidak ada

perbedaan bermakna (p=0,579).

Pada penelitian prospective

randomized study oleh Rajan et al,

2006, penggunaan cancellous allograft

pada fraktur kominutif distal radius,

didapatkan hasil yang tidak berbeda

secara signifikan dibandingkan auto

bone graft dalam hal penyembuhannya

Sedangkan penelitian

retrospektif yang dilakukan oleh Flierl

dkk tahun 2013 yang melibatkan

sebanyak 182 pasien, menunjukkan

bahwa penyembuhan tulang pada

kelompok kontrol Auto bonegraft dan

kelompok perlakuan allo bonegraft

menunjukkan perbedaan yang cukup

bermakna (p<0,01) di mana kelompok

auto bonegraft lebih baik. Pada

kelompok autograft mengalami waktu

penyembuhan tulang (union) lebih

cepat (198 ± 172 – 225 hari)

dibandingkan kelompok allograft (416

± 159 – 619 hari). Selain itu, autograft

mempunyai tingkat revisi pembedahan

dan revisi bone graft yang rendah

(17% dan 9%) , dibandingkan dengan

allograft (47% dan 32%).18 Sehingga,

adanya perbedaan hasil penelitian dari

beberapa studi yang sudah dilakukan

masih perlu dikembangkan.

KESIMPULAN

Dari hasil penilaian radiologis

post operatif terhadap10 sampel dari

masing masing kelompok

menggunakan Klasifikasi Hammer,

tidak terdapat perbedaan yang

bermakna penyembuhan tulang antara

kelompok yang mendapatkan bone

autograft dan kelompok yang

mendapatkan chip freeze dried

cancellous bone allograft.

SARAN

Chip freeze dried cancellous

bone allograft dapat digunakan sebagai

pilihan terapi untuk mengisi defek

tulang yang kecil karena dari hasil

penelitian tidak terdapat perbedaan

bermakna penyembuhan tulang yang

dibandingkan dengan auto bone graft.

Penggunaan chip freeze dried

cancellous bone allograft dalam

mengisi defek tulang dapat terus

dilanjutkan dan dikembangkan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Nather A, Yusaf N :Allograft

Procurement Processing and

Transplantation, World

Scientific Pub, Singapore,

Edisi 1, 2010.

2. Nyagam S, Warwick D :

Apley’s System of

Orthopaedics and Fracture,

Edisi 9, Hodder Arnold, UK,

2010.

3. Buckwalter J, Einhorn T,

Simon S : Orthopaedic Basic

Science, American Academy

of Orthopaedics Surgeons,

E@disi IIII, 2000.

4. Miller MD : Review of

Orthopaedic, Saunders

Elsevier, Edisi V, 2008.

5. Delloye C et al : Aspects of

Current Management

BoneAllograft, JBJS (Br),

2007, p.574-9

6. Bullens P : Reconstruction of

Segmental Long Bone Defects

(Thesis), Radboud University

Nijmegen, 2011.

7. Greenwald AS et al : Bone

Graft Substitutes : Facts,

Fictions & Applications,

AAOS, 2006.

8. Dion R, Sim FH : The Use of

Allograft in Orthopaedic

Surgery, JBJS, 2002 ; 84, p.44-

54

9. Canale ST, Beaty JH :

Campbell’s Operative

Orthopaedics, Mosby, Edisi

XI, 2008.

10. Hernigou P, Delepine G,

Goutallier D : Massive

Allografts Sterillised by

Irradiation, JBJS (Br), 1993,

p.904-13.

11. Lavernia CJ, Malinin TI,

Temple T : Bone and Tissue

Allograft Use by Orthopaedic

Surgeons, The Journal of

Arthroplasty, 2004, XIX,

p.430-35.

12. Borjian A, Nazem K, Yossine

H : Complications of Massive

Allograft Reconstruction For

Bone Tumours, JRMS, 2006;

11(4), 240-7.

13. Matejovsky Jr.Z, Matejovsky

Z, Kofranek I : Massive

Allograft in Tumour Surgery,

International Orthopaedics

(SICOT) 2006, 30 p.478-83.

14. Enneking WF, Gainesville,

Mindell ER: Observations on

Massive Retrieved Human

Allograft, JBJS, 1991, 73(8),

p.1123-42.

15. Rodl RW, Ozaki T et al :

Osteoarticular Allograft in

Surgery For High Grade

Malignant Tumour of Bone,

JBJS (Br) 2000; 82-B, 1006-

10.

16. Gouin F, Passuti N :

Histological Features of Large

BoneAllografts, JBJS (Br)

1996, 78 (B) p.38-41

17. Rabitsch K : Allograft

Reconstruction in The

Treatment of Musculoskletal

Tumours A Comparative

Analysis (Thesis), Medical

University of Graz, 2011

18. Flierl MA et al: Outcomes and

Complication rates of different

bone grafting modalities in

long bone fracture non unions:

a retrospective cohort study in

182 patients (Research

Article), Journal of

Orthopaedic Surgery and

Research, 2013.

http://www.josr-

online.com/content/8/1/33