First experience with the use of a partially bioresorbable bone substitution material in a patient with 34-year old chronic osteomyelitis of the tibia

Introduction The most common approach to the treatment of osteomyelitic cavities (Cierny – Mader type  III) is a two-stage approach proposed by Masquelet, the main shortcoming of which is the need to  perform a  second surgical intervention which results in a longer rehabilitation period, increased economic costs  and  additional emotional distress of the patient. In electronic databases, we found 17 publications devoted to the use of partially bioresorbable materials for filling in uncomplicated bone defects. The experience of treatment of chronic osteomyelitis (Cierny – Mader type III) using such materials has not been described.

Purpose Demonstration of the first use of a partially bioresorbable osteosubstituting material in a one‑stage treatment of a patient with a long-term osteomyelitic process after failures of conventional surgical treatment methods.

Materials and methods We present a case of a 54-year old patient with a diagnosis of chronic post-traumatic osteomyelitis of the right leg, fistulous form, associated with contracture of the right ankle joint, 2-cm shortening of the right lower limb. A one-stage treatment technique was used using a partially bioresorbable osteosubstituting material for the first time in combination with antibacterial drugs, preselected in accordance with the patient's microbial cultures.

Results The study evaluated the use of a partially bioresorbable material impregnated with antibacterial drugs in the treatment of a patient with osteomyelitic cavity Cierny – Mader type III that achieved stable arrest of purulent and inflammatory process.

Discussion The mandatory two-stage Masquelet approach increases the surgical aggression, requires collection of an autologous bone graft, thus the risk of possible complications becomes higher. The obvious advantages of bioresorbable materials impregnated with antibacterial drugs to fill in bone defects are: no need to collect an autograft, a reduction in the number of surgical interventions to one, the possibility of gradual natural degradation of the implant from the patient's body due to bioresorption. Conclusion The study demonstrates the potential use of partially bioresorbable materials in a one-stage technology for treating patients with Cierny – Mader type III osteomyelitic cavities.

1. Винник Ю.С., Шишацкая Е.И., Маркелова Н.М. и др. Применение биодеградируемых полимеров для замещения костных полостей при хроническом остеомиелите. Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2013;6(1):51-57. doi: 10.18499/2070-478X-2013-6-1-51-57.

2. Губин А.В., Клюшин Н.М. Проблемы организации лечения больных хроническим остеомиелитом и пути их решения на примере создания клиники гнойной остеологии. Гений ортопедии. 2019;25(2):140-148. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-140-148.

3. Конев В.А., Божкова С.А., Нетылько Г.И. и др. Результаты применения фосфомицина для импрегнации остеозамещающих материалов при лечении хронического остеомиелита. Травматология и ортопедия России. 2016;22(2):43-56. doi: 10.21823/2311-2905-2016-0-2-43-56.

4. Morelli I, Drago L, George DA, et al. Masquelet technique: myth or reality? A systematic review and meta-analysis. Injury. 2016;47 Suppl 6:S68-S76. doi: 10.1016/S0020-1383(16)30842-7.

5. Дзюба Г.Г., Резник Л.Б., Ерофеев С.А., Одарченко Д.И. Эффективность использования локальных цементных армирующих антибактериальных имплантов в комплексе оперативного лечения больных хроническим остеомиелитом длинных костей. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2016;(5):31-36. doi:10.17116/hirurgia2016531-36.

6. Пугаев Э.М., Кондратенко А.А., Кривенцов А.В. Возможные стратегии остеопластики длинных трубчатых костей. Известия Российской военно-медицинской академии. 2020;39(S3-5):114-117.

7. Bor N, Dujovny E, Rinat B, et al. Treatment of chronic osteomyelitis with antibiotic-impregnated polymethyl methacrylate (PMMA) - the Cierny approach: is the second stage necessary? BMC Musculoskelet Disord. 2022;23(1):38. doi: 10.1186/s12891-021-04979-y.

8. Штофин А.С., Щеголев М.Б., Трушин П.В. и др. К выбору пломбирующего секвестральную полость материала у больных хроническим остеомиелитом. Acta biomedica scientifica. 2017;2(6):76-81. doi: 10.12737/article_5a0a8717eae886.30878537.

9. Taylor BC, Hancock J, Zitzke R, Castaneda J. Treatment of Bone Loss With the Induced Membrane Technique: Techniques and Outcomes. J Orthop Trauma. 2015;29(12):554-557. doi: 10.1097/BOT.0000000000000338.

10. Борзунов Д.Ю., Гильманов Р.Т. Перспективные костно-пластические материалы и хирургические технологии при реконструктивно восстановительном лечении больных с псевдоартрозами и дефектами костной ткани. Гений ортопедии. 2024;30(2):263‑272. doi: 10.18019/1028-4427-2024-30-2-263-272.

11. Osaki T, Hasegawa Y, Tamura R, et al. Combined treatment using cross-leg free flap and the Masquelet technique: a report of two cases. Case Reports Plast Surg Hand Surg. 2022;9(1):99-104. doi: 10.1080/23320885.2022.2039667.

12. Klein C, Monet M, Barbier V, et al. The Masquelet technique: Current concepts, animal models, and perspectives. J Tissue Eng Regen Med. 2020;14(9):1349-1359. doi: 10.1002/term.3097.

13. Masquelet A, Kanakaris NK, Obert L, et al. Bone Repair Using the Masquelet Technique. J Bone Joint Surg Am. 2019;101(11):1024-1036. doi: 10.2106/JBJS.18.00842.

14. Andrzejowski P, Masquelet A, Giannoudis PV. Induced Membrane Technique (Masquelet) for Bone Defects in the Distal Tibia, Foot, and Ankle: Systematic Review, Case Presentations, Tips, and Techniques. Foot Ankle Clin. 2020;25(4):537‑586. doi: 10.1016/j.fcl.2020.08.013.

15. Toth Z, Roi M, Evans E, et al. Masquelet Technique: Effects of Spacer Material and Micro-topography on Factor Expression and Bone Regeneration. Ann Biomed Eng. 2019;47(1):174-189. doi: 10.1007/s10439-018-02137-5.

16. Li Z, Tang S, Wang J, et al. Masquelet technique combined with tissue flap grafting for treatment of bone defect and soft tissue defect. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2016;30(8):966-970. (In Chin.) doi: 10.7507/1002-1892.20160196.

17. Mathieu L, Mourtialon R, Durand M, et al. Masquelet technique in military practice: specificities and future directions for combatrelated bone defect reconstruction. Mil Med Res. 2022;9(1):48. doi: 10.1186/s40779-022-00411-1.

18. Ren C, Li M, Ma T, et al. A meta-analysis of the Masquelet technique and the Ilizarov bone transport method for the treatment of infected bone defects in the lower extremities. J Orthop Surg (Hong Kong). 2022;30(2):10225536221102685. doi: 10.1177/10225536221102685.

19. Ступина Т.А., Дюрягина О.В., Моховиков Д.С. и др. Гистоморфометрические изменения синовиальной оболочки коленного сустава при комбинированном применении несвободной костной пластики по Илизарову и технологии Masquelet (экспериментальное исследование). Гений ортопедии. 2021;27(2):249-253. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-2-249-253.

20. Щербаков Д.А., Красножен В.Н., Покровская Е.М. Восстановление крючковидного отростка решетчатой кости биоматериалом "Рекост". Практическая медицина. 2019;17(1):64-66. doi: 10.32000/2072-1757-2019-1-64-66.

21. Колмогоров Ю.Н., Успенский И.В., Маслов А.Н. и др. Костнозамещающие имплантаты из материала «рекост-м» на основе 3d-моделирования для закрытия посттрепанационных дефектов черепа: доклинические и клинические исследования. Современные технологии в медицине. 2018;10(3):95-103. doi: 10.17691/stm2018.10.3.11.

22. Смоленцев Д.В., Лукина Ю.С., Бионышев-Абрамов Л.Л. и др. Модели создания гнойно-септического воспаления большеберцовой кости у крысы для оценки действия биорезорбируемых материалов с антимикробными препаратами. Гений ортопедии. 2023;29(2):190-203. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-2-190-203.

23. Афанасьев А.В., Божкова С.А., Артюх В.А. и др. Применение синтетических заменителей костной ткани при одноэтапном лечении пациентов с хроническим остеомиелитом. Гений ортопедии. 2021;27(2):232-236. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-2-232-236.