El presente artículo pretende describir los principios fisiológicos, biomecánicos y clínicos en los que se basa la distracción del esqueleto facial, centrándonos en el tercio medio. Se mostrarán sus principales indicaciones y aplicaciones, además de las diferentes alternativas quirúrgicas y dispositivos de distracción y mencionando sus principales complicaciones.
This article aims to describe the physiological, biomechanical and clinical principles on which the distraction of facial skeleton is based, focusing on the midface, specifying its main indications and applications, showing different surgical alternatives and distraction devices and mentioning its major complications.
El empleo de fuerzas mecánicas como: tracción y tensión ha sido descrito en distintos campos de la cirugía plástica para obtener una hiperplasia de tejidos1. Esta estrategia es considerada por algunos como una de las primeras formas de aplicación clínica de la ingeniería tisular y ha sido clave para el desarrollo de distintos dispositivos para dirigir dichas fuerzas como: expansores cutáneos, distractores óseos o sistemas de presión negativa, siendo el más reciente de ellos el BRAVA2. El principio de distracción osteogénica fue inicialmente descrito por Codivilla en 1905 para cirugía ortopédica3, sin embargo, es Illizarov quien mediante meticulosos experimentos en huesos largos, a lo largo de 35 años de estudios clínicos, sistematiza los efectos del crecimiento e hiperplasia ósea en respuesta a la tensión4,5.
El primero en llevar los principios de distracción a la cara y específicamente a la mandíbula fue McCarthy en 1992, describiendo técnicas que se ocupan ampliamente hasta el día de hoy en los distintos segmentos del macizo facial6,7. Los principios de distracción osteogénica se basan en tres fases: latencia, activación y consolidación. La latencia se define como el periodo inmediatamente posterior a la osteotomía, que permite el desarrollo del callo blando, generalmente considerado entre 5 a 7 días. Se caracteriza por la formación de un hematoma, sobre el que se produce una invasión de células inflamatorias, seguida de la aparición de células osteoprogenitoras y de la formación de neovasculatura. Los fibroblastos proliferan y producen colágeno. Posteriormente, se continua con la fase de activación, en la cual se manipula el dispositivo de distracción, generando mediante una tracción secuencial y progresiva, el movimiento deseado, generalmente a la velocidad de 1mm al día, hasta lograr la distancia requerida. La tercera y última fase es la consolidación, que se caracteriza por la mantención de la separación entre ambos segmentos de la osteotomía para permitir que el tejido óseo neoformado entre ellos adquiera madurez histológica y mecánica. En esta fase el callo óseo se mineraliza, osifica y es reemplazado por hueso nuevo. Típicamente, la fase de consolidación contempla el doble de tiempo requerido para la activación. Las tres fases anteriores constituyen el protocolo de Ilizarov diseñado para el alargamiento de huesos endocondrales de la extremidad inferior4,5.
En el esqueleto craneofacial el protocolo óptimo de distracción no está totalmente definido8,9, existiendo múltiples dispositivos que se ocupan con protocolos de distracción distintos10. El presente artículo pretende revisar los principios fisiológicos, biomecánicos y clínicos en los cuales se basa la distracción del esqueleto facial, mostrar un ejemplo y mencionar sus principales complicaciones.
PRINCIPIOS BIOMECÁNICOSLa distracción ósea se basa en el uso de fuerzas mecánicas, aportadas por un instrumento denominado distractor, sobre una osteotomía o fractura ósea controlada, para inducir la formación de hueso nuevo. A diferencia de la distracción de tejidos blandos, una vez producida, este no se contrae, ya que el hueso tiene una estructura rígida y responde a las fuerzas de tracción y compresión a las cuales está sometido11,12. Este proceso se conoce como distracción osteogénica y se acompaña de una expansión simultánea de los tejidos blandos circundantes (incluidos vasos, nervios, músculo, piel, mucosa, fascia, ligamentos, cartílago y periostio), denominado histiogénesis por distracción13.
Para lograr este crecimiento óseo, el distractor empleado debe transmitir fuerzas de tracción sobre el callo óseo en desarrollo para que este se elongue14. La relación entre el diámetro elongado y el diámetro del callo inicial se conoce como tensile strain (TS). En la mayoría de los casos una osteotomía genera un rasgo de fractura de 1mm donde se forma el callo óseo inicial. A su vez los protocolos clásicos de distracción generan un avance de 0,25mm, 4 veces al día, o sea 1mm/día. Esto genera el día 1 de distracción un 100% de TS (1mm de distracción a un callo de 1mm); el día 2, un 50% de TS (1mm de distracción a un callo de 2mm); el día 3, un 33% de TS (1mm de distracción a un callo de 3mm); y así sucesivamente hasta alcanzar una TS de un 1 a 2% (ultimate tensile strain)15, rango en el cual fisiológicamente se puede osificar el callo como parte de la cicatrización normal del hueso, esto se da aproximadamente a la 4 semana de distracción16.
Sin la tracción mecánica, en la zona osteotomizada se produciría la transición de callo blando a callo duro, con la posterior osificación con formación de trabéculas que se calcificarían y la remodelación ósea definitiva. La activación interrumpe esta secuencia lógica de tal forma que del punto de vista histológico, el callo óseo elongado consta de 5 zonas y 4 áreas de transición17–21 (Figura 1):
1. Zona central de fibrosis: zona de proliferación mesenquimal, de alta actividad metabólica compuesta por fibroblastos ahusados y haces de colágeno alineados paralelos al eje de distracción.
2. Dos zonas paracentrales o zonas de transición a cada lado (con zonas de apoptosis).
3. Dos zonas proximales - distales de remodelación cada lado.
Áreas de transición:1. Área de angiogénesis.
2. Frentes de mineralización (donde existe la mayor tasa de división celular en la fase de activación).
El hueso trabecular es el primer tipo en aparecer, siendo frágil en un comienzo. Dependiendo de las fuerzas de tracción y carga a la cual se somete este hueso, se genera una reorientación de las trabéculas para dar paso finalmente a un hueso más resistente.
El incremento de la actividad osteoformadora que resulta de la distracción se atribuye al efecto estimulador de la tensión mecánica sobre la formación de vasos sanguíneos y sobre células osteoformadoras. El resultado es la formación rápida de hueso y la estabilización de los dos segmentos óseos4,5,22.
PRINCIPIOS FISIOLÓGICOSLa distracción osteogénica comparte muchos elementos fisiológicos con la cicatrización normal de un fractura traumática23, sin embargo, difiere de esta en dos aspectos importantes: se produce por medio de un microtrauma controlado, sometiendo posteriormente al callo óseo a fuerzas de estiramiento (tensión); y el mecanismo de osificación predominante es de tipo membranoso y no endocondral, gracias a la importante contribución del periostio y de la neovascularización local24,25.
Inmediatamente después de la osteotomía se forma un hematoma y un infiltrado inflamatorio en el segmento interfragmentario. Hay una baja en la presión parcial de oxígeno y una caída del pH local, asociada a la secreción de factores de crecimiento y citoquinas. La secreción del mRNA del factor de crecimiento transformante b1 (TGF-b1) aumenta 2,5 veces 3 días después de la osteotomía y triplica sus valores normales durante la fase de activación, al igual que la expresión de las proteínas morfogénicas óseas (BMP), el factor de crecimiento análogo de la insulina (IGF) y los factores de crecimiento de fibroblastos (FGF). Todos estos elementos disminuyen e incluso se normalizan en la fase de consolidación26. La distracción también estimula la expresión de factores asociados a la angiogénesis, como el factor inducido por la hipoxia 1ª (Hif-1ª), la neuropilia 1 (NRP-1) y el factor de crecimiento endotelial vascular A (VEG-A), que aumentan inmediatamente tras cada activación27. Al quinto día este espacio se encuentra reemplazado por tejido de granulación, con células mesenquimales, fibroblastos, colágeno, una matriz rica en fibrina y vasos de neoformación. La orientación de estas estructuras es desordenada. De iniciarse la fase de activación inmediatamente después de la osteotomía, sin latencia, se produce un callo escaso y de mala calidad, con muy poca invasión vascular para desarrollo de hueso de calidad; por otro lado si se deja por un periodo muy prolongado de latencia, el callo pierde flexibilidad, generando mayores focos de apoptosis28. La importancia del periodo de latencia en la región craneofacial es aún tema de debate, especulándose que sería de menor trascendencia en este territorio por la rica vascularización de los huesos del macizo facial. Por el momento este concepto es sólo válido en niños29.
La elongación del callo por mecanismos de distracción induce respuestas biológicas de regeneración ósea, que se acompañan de una cascada de procesos biológicos que pueden incluir la diferenciación de tejidos pluripotenciales, la angiogénesis, la mineralización y la remodelación. La tensión mecánica mantiene el proceso de regeneración ósea por el mantenimiento del estado de proliferación de osteoprogenitores en la zona central del callo19; con niveles menores de tensión, las células evolucionan a un estado más diferenciado30. Además, la tensión genera que las células del callo se elonguen y que las fibras de colágeno que sintetizan se orienten paralelas al vector de distracción22. La tensión sobre el periostio provoca su diferenciación a osteoblastos31. Cuando se aplican fuerzas hiperfisiológicas sobre el callo, los vasos se rompen y se forman microhematomas. El proceso de curación se interrumpe. Este traumatismo provocado por la brusca activación del distractor, se minimiza cuando la frecuencia de distracción es alta y la tensión es baja, generando hueso de mejor calidad. Existe una correlación positiva entre una alta frecuencia de tracción mecánica y el aumento de expresión génica de los factores osteogénicos y los mediadores angiogénicos, lo que contribuye a la formación acelerada de masa ósea32,33.
Finalmente, en la fase de consolidación, madura el callo blando, osificándose y formando la nueva cortical ósea. En esta remodelación toman protagonismo los osteoclastos, cuya actividad aumenta notablemente en el periodo de consolidación temprano. En el territorio craneofacial, este periodo dura aproximadamente 2 a 4 veces el tiempo de activación34.
DISTRACCIÓN Y DISTRACTORESExisten tres tipos de distracción osteogénica: monofocal, bifocal y trifocal. La distracción monofocal consiste en una osteotomía con tracción de ambos segmentos y generación de hueso en el espacio interfragmentario. Este es el enfoque convencional para el avance del maxilar o del tercio medio facial y el cráneo. En la distracción bifocal la osteotomía moviliza un segmento óseo anexo a un defecto a cubrir y es generalmente utilizado tras pérdida ósea por resección tumoral o trauma. Finalmente la distracción trifocal crea simultáneamente dos segmentos óseos anexos a un defecto a cubrir, uno a cada lado del defecto, los que se movilizan con el distractor hasta entrar en contacto, generalmente es utilizada en grandes defectos35–37.
Todos los distractores tienen básicamente 3 elementos: un componente intraóseo que transmite la fuerza al callo óseo a distraer, un elemento de anclaje para empujar o traccionar (dependiendo del tipo de distractor) y finalmente un tornillo axial, que al girar genera el desplazamiento de los dos elementos previamente mencionados.
Los distractores, a su vez, se clasifican en internos y externos, existiendo una diferencia esencial en la forma en la cual ejercen tensión sobre los segmentos óseos. Mientras más próximo se encuentre el tornillo axial al callo óseo en elongación y al eje central de la fuerza, más efectiva es la tracción. Los distractores internos cuentan con este beneficio por sobre los distractores externos, sin embargo, la morbilidad local del dispositivo interno es considerablemente mayor al momento de su retiro. Remover el distractor externo toma menos tiempo y dificultad quirúrgica, además de permitir un mejor ajuste en la dirección de la distracción durante la misma. En la distracción de tercio medio facial, el distractor interno se debe fijar con un vector de distracción que no se modificará durante todo el proceso de distracción, en cambio, el distractor externo nos permite distraer en 3 planos, pudiéndose modificar la dirección del vector a medida que se va realizando la distracción. Este hecho incluso permite ajustar relaciones dentarias oclusales previo a la fase de consolidación.
Otra ventaja del uso de un distractor externo en el tercio medio facial es que permite rangos de distracción total mayores a un distractor interno. Un distractor externo permite 40mm o más de distancia avanzada de forma segura, a diferencia de los 25mm como máximo que se pueden obtener en promedio con un distractor interno. La principal desventaja de los distractores externos es que generan cicatrices faciales, las que serán más o menos evidentes dependiendo de la orientación del vector de tracción con la superficie de la piel.
Por lo general se preferirá el distractor interno en casos en que se requieran avances más moderados y en un solo eje, con la mínima secuela estética posible (Figura 2 y Figura 3).
Además los distractores se subdividen en distintos tipos según sea su vector de distracción único y múltiple. Por no ser la finalidad de este artículo sólo se mencionan:
Distractores externos:− Distracción externa unidireccional6,38.
− Distracción externa bidireccional39,40.
− Distracción multiplanar 41.
Distractores internos:− Distractores internos o sumergidos42.
− Dispositivos de distracción dentosoportados43.
DISTRACCIÓN DEL TERCIO MEDIO FACIALLa distracción osteogénica del tercio medio facial se ensayó por primera vez en animales empleando distractores externos en 1995 por Rachmiel y cols44. Ellos realizaron un avance total de 36mm en la unión nasofrontal y hasta 43mm en la parte lateral del maxilar a una tasa de activación de 2mm/día y consolidación de 6 meses. En 1997, John Polley desarrolla un sistema de fijación rígida externa (Rigid External Distraction - RED)45 para el avance del maxilar superior, estableciendo su uso en los casos de hipoplasia maxilar severa en que precisan grandes avances, y en fisuras faciales congénitas importantes. Este dispositivo una vez completada la osteotomía se fija de forma simétrica al cráneo mediante 2 a 3 tornillos. Así mismo se instalan 4 alambres de tracción desde el maxilar hasta la barra horizontal del distractor. Esta barra puede subir o bajar para conseguir una distracción multiplanar. La activación de estableció en 1mm/día con un período de consolidación de 2-3 semanas.
Se han diseñado diversos distractores internos para la distracción del maxilar superior aunque los principales problemas para su uso son: la dificultad para controlar la dirección de distracción, especialmente en relación a la oclusión; y la imposibilidad de modificar el vector de distracción durante la misma.
En el siguiente caso clínico podemos ver una paciente de género femenino, 17 años, con síndrome de Apert diagnosticado en la infancia. Había sido intervenida con múltiples cirugías reconstructivas, dentro de las cuales destacaba un avance fronto-orbitario realizado a los 2 años de vida. Además, en el periodo de los 12 a 13 años de edad, refería el antecedente de haber usado una mascara facial en dos oportunidades, con una evidente recidiva de la retrusión (Figura 4), y cantopexia medial con reconstrucción del nasion con injerto óseo de calota. Se objetiva al examen físico una importante retrusión del tercio medio facial asociado a una nariz inestética, lo que lleva a su estigmatización del punto de vista social. Se realiza planificación prequirúrgica con cefalometría (Figura 5) y reconstrucción 3D mediante tomografía computada de macizo facial recreando osteotomía a realizar (Figura 6).
Se plantea cirugía por etapas realizando la distracción del tercio medio facial con RED en la primera intervención con un protocolo de latencia de 7 días, activación de 1mm/día y consolidación de 6 semanas, con un avance total de 30mm (Figura 7) quedando con una sobrecorrección esperada y una oclusión clase II de Angle a corregir mediante ortodoncia.
Al cabo de 3 meses del retiro del distractor se procede a realizar rinoplastia con injerto de costilla (Figura 8).
DISCUSIÓN
La distracción osteogénica en el territorio maxilofacial es una técnica quirúrgica vigente y en desarrollo en cirugía plástica. Cuenta con ventajas importantes en comparación a otras técnicas, tales como generar tejido similar al que rodea al hueso transportado, de buena calidad, carece de zona donante y sus respectivas secuelas (colgajos óseos microvascularizados), es un proceso repetible y eventualmente posibilita el cierre de comunicaciones oroantrales. Su desarrollo inicial fue principalmente en relación a hipoplasias mandibulares de diversa severidad tales como en los síndromes de Goldenhar, de Treacher Collins, de Nager, escoliosis craneofacial, secuencia de Pierre Robin y la microsomia hemifacial38,46. Sin embargo, su aplicación al territorio maxilar superior fue precoz, encontrando su indicación principalmente en hipoplasias maxilares o maxilomandibulares, fisuras labiopalatinas, síndromes congénitos como Apert y Crouzon, y patologías neoplásicas con grandes defectos residuales del tercio medio47,48. Sus inconvenientes son relativos al tiempo que demora el proceso completo de planificación, cefalometría, ortodoncia preoperatoria, proceso completo de distracción y ortodoncia postoperatoria, con eventuales procedimientos de retoque, por lo que se debe transmitir al paciente que es un proceso lento que llevará varios meses, pero que brinda gran fiabilidad en sus resultados. Sus principales complicaciones radican en problemas oclusales secundarios a una mala planificación o a una alteración del vector de distracción que no siempre se debe a falla técnica, sino a la presencia de un hueso poco resistente o de la gran resistencia al movimiento que ofrecen las partes blandas en pacientes multi operados (pacientes fisurados). Por otra parte, se pueden presentar recidivas o retrocesos maxilares principalmente relacionados a una incorrecta aplicación del protocolo de distracción o a fenómenos de isquemia ósea. También se describen casos de insuficiencia velopalatina con alteración de la fonación producto de un avance excesivo, injuria nerviosa, infección de tejidos blandos o dolor relacionados a los elementos de fijación craneal (pins), disfagia, o incluso perforación craneal por un pin49.
CONCLUSIÓNLa distracción ósea del territorio cráneo-maxilofacial es un tema apasionante, de manejo multidisciplinario con un enfoque a largo plazo. Sus resultados impactan al paciente y a su familia ofreciendo reintegración social y mejor calidad de vida con buenos resultados estéticos y funcionales.
Los autores declaran no tener conflictos de interés, en relación a este artículo.
Las imágenes de este articulo han sido autorizadas por el paciente o sus padres para su publicación.