Corticocancellous Bone Graft, Demineralized Bone Matrix ve S Sentetik Seramik Biyocam Rats'ta Defective Bone Fractures için Açıklama

Giriş Giriş

iskelet sistemi, insan vücudunun organlarının ve sistemlerinin düzgün çalışmasını sağlayan hayati bir yapıdır. Bu sistem çevresel faktörler ve insan faktörleri ile sık sık yaralanmaya maruz kalıyor (1)iskelet sistemi yaralanmalar, travmanın şiddetine bağlı olarak, ciddi bir yumuşak doku yaralanmasından değişebilir. (2)Bir kırıkdan elde edilen patoloji kemik dokusu ile sınırlı değildir. çevreleyen yumuşak dokular ve organ sistemleri olumsuz etkilenecek (3, 4)kırıklığın iyileşme sürecini etkileyen iki önemli faktör kan tedariki ve kırıklığın stabilitesidir. (5)Diğer birçok faktör de kemik dokusunun durumu ve konfigürasyonu, periosteum ve çevreleyen kas/yumuş dokular gibi bir kemik kırılmasının iyileşme sürecini etkiliyor. Bu faktörlerin sağlıklı fonksiyonu ve birbirleriyle olan ilişkileri kırıklığın iyileşmesini etkileyecektir. (6)kırık iyileşme çalışmaları, kırıklık, elektrik ve ses uyarılarını etkileyen sistemik ve yerel faktörlere odaklanır ve hiperbarik oksijen uygulamaları. Birçok bilim insanı, kemikin iyileşme sürecini daha iyi anlamak için yeni yaklaşımlar geliştirmeye çalışıyor ve iskelet sistemi sisteminin sağlıklı iyileşmesini sağlıyor. (5, 7).

Kemik dokusu geniş bir yenilenme kapasitesine sahiptir; orijinal yapısını ve işlevini tamamen restore edebilir (8)Ancak, travma, enfeksiyon, cysts ve tümörler gibi bazı durumlarda, kemik kusurları tamamen iyileşmeyebilir. Bu durumlarda, kemik kusurlarının, iyileşme sürecine başlamak, hızlandırmak veya kolaylaştırmak için kemik filtleriyle değiştirilmesi gerekebilir. (9)Bu çalışmada, sıçanların sağ femurları bir kemik kusuru oluşturmak için kırıldı, intramedüllerasyonu takip etti. Altıncı haftada, kırıklar farklı greftlerle tedavi edildi. Farklı greft tedavinin histopolojik ve biyomekanik yönleri araştırıldı.

Malzemeler ve Yöntemler

Çalışma Tasarımı

Bu deneysel çalışmada, kusurlu sıçan femur kırıklarının iyileşme sürecinde farklı greft materyallerin etkilerini araştırdık. Çalışma, Enstitü Laboratuvar Hayvanlar ve Araştırma Laboratuarı'ndan elde edilen toplam 80 erkek Wistar-Albino sıçanı olan Deneysel Hayvan Araştırma Laboratuvarımızda gerçekleştirilmiştir. Çalışma, Mustafa Kemal Üniversitesi Tıp Fakültesi'nin deneysel hayvanların kullanımı ile ilgili Araştırma ve Sınav Komitesi tarafından onaylanmıştır (25.12.2016 - 2014/11/1). Wistar Albino sıçanları 12 haftadan daha yaşlıydı ve 280-320 gram (Figure-1).

Deneysel Gruplar

sıçanlar rastgele 4 gruba bölünmüştü. Grup-1, Cancellous allograft (TranZgret®, TBI/Tound International, USA) ile tedavi edildi (DBM) (SureFuse®, Hans Biomed Corp., Seul, Kore), ve grup-3 biyoaktif camik-ceramic (BonAlive Biomaterials Ltd, Turku, Finlandiya). Kontrol (The control)sham grubu) herhangi bir greft materyali ile tedavi edilmedi. sıçanların diyetlerinde sınırlama yoktu. Konular en uygun sıçan barınakında tutuldu, ortalama 22^OC sıcaklık ve 12 saat ışığı/12 saat karanlık döngü. Konular kuru sıçan yemekleri ile beslendi.

Konuların bakımı ve beslenmesi belirli personel tarafından sağlanır ve bir veteriner tarafından izlendi. 6 hafta sonra, tüm sıçanlar ketamin (100 mg/kg/ketamin) ve cervical dislokasyon ile kurban edildi. fedakârlık konularının femurları önceki kesik sitesinden kaldırıldı ve (Figure-2). Femurs, histopolojik ve biyomekanik muayeneye kadar% 10 tampon bir çözümde tutuldu.

Cerrahi Teknik Teknik

ilacın dozu bireysel olarak her konunun ağırlığıyla belirlenir. 50 mg/kg Ketamine HCl (Ketalar®, Pfizer, ABD) ve 10 mg/kg Xylazine (Rompun ®, Bayer, Türkiye) sağdan uygulandı. Estetik ilacın yönetiminden sonra, yerel alan bir Betadin zeminiyle sterilize edildi (10% povidoneiod, Merkez-Türkiye). Ameliyattan sonra antibiyomoterapi uygulandı (IV 50 mg/kgCefazolin sodyum). Deri, 3cm uzunluğundaki bir kesir ile milinin daha sonrakinden habersizdi. Kaslar, femoral mili açığa çıkarmak için şaşkınlık gösterdi. Hata (2 defa milinin büyüklüğü) ortadaki femoral miliyi bir güçle kesmekle yaratıldı. Femur, 2 mm Kirschner teliyle kusurlu bir şekilde düzeltildi (retrograd intramedullary). Dışarıda kalan telin parçası bir chisel ile kesildi. Kontrol grubunda, oluşturulan hatalı bölge bir graft ile doluydu. Grup-1'de, ayıplı kırılmış kırıklık bir kan hücresi ile tedavi edildi (yetersiz) allograft; grup-2'de, demineralize kemik matrisi ile ve grup-3'te biyoaktif cam-ceramic. İntraksiyon alanı, 2/0 ipek iplik ile temel bir su ile 10cc ile yıkandı. Yara povidone-iodine ile silindi.

Biyomekanik Değerlendirmeler

İlk adımda, kas dokusu femurlardan tamamen kaldırıldı, çünkü bu doğru bir ölçüm için gereklidir. Yumuşak doku kemik reraktürünü değiştirebilir. Kemikler ilk kırılma çizgisinden denendi ve kırıldı. Kırılma ile sonuçlanan değerler dijital olarak kaydedildi. Çalışmadan iki sıçan dışlandı. Allograft grubundan bir sıçan osteomyelitis vardı ve cam-ceramik gruptan başka bir sıçan iyileşmedi ve bir abscess geliştirdi. Kurban sıçanlarından elde edilen kemikler bir zamanlar üç nokta bükme yöntemiyle test edildi, oda sıcaklığı 23 °C). Bu test ZWICK/Z100 çizimbench (Zwick Roell AG, Ulm, Almanya). Femurlar bir anteroposterior bükme kuvveti sağlamak için daha düşük eke yerleştirildi. Etkili zaman 20 mm idi. Çekiş gücü, callus hattında sıçan femur merkezine simetrik olarak uygulandı. İlk çekme kuvveti 0 Newton idi ve femur kırılmaya kadar 20 mm/min yükseldi. kırılma noktasındaki nihai yük, bir bilgisayar tarafından dijital olarak kaydedildi.

Histopathological Evaluation

10 sıçan grubuna bölünmüş toplam 40 sıçan vardı. çevreleyen yumuşak doku her bir femurdan kaldırıldı ve femurlar 48 h için% 10 tarafsız bir formalin çözümünde tutuldu. Daha sonra, örnekler,mik asit çözümü için% 10 ile genişletildi. Bir haftalık decalcification sonrasında, bir oto-techniconhidrat için kullanıldı, net ve paraffin'deki femurları gömdü. Uzun kesitler (5-6 μm) kırık çizgisine ve callus'a yakın olarak dikildi. Daha sonra hematoxylin ve eosin ile lekelendiler (HE). Hazırlanan slaytların mikrografları bir bin göz araştırma mikroskopu ile bir patoloji uzmanı tarafından değerlendirildi. Kanatlar fibrous doku, kartilage, yeni kemik ve olgun kemik içeriği ile Huo ve al tarafından bildirilen ölçekle değerlendirildi. (10)(Table-1).

İstatistiksel Analiz

Normal olarak dağıtılan verileri rapor etmek için ortalama ve standart sapma kullanılır. Analizin başlangıcında,% 5 veya daha eksik verilerle herhangi bir değişkenin dışlanacağı kabul edildi. Elde edilen veriler SPSS v21 İstatistik Paketi (IBM Inc., Chicago, Illinois, ABD), Kruskal Wallis analizi aracılığıyla analiz edildi. Gruplar Mann- Whitney U-test ile çiftlerle karşılaştırıldı. Tüm karşılaştırmalarda, <0.05 değeri önemli olarak kabul edildi.

Sonuçlar Sonuçlar Sonuçlar Sonuçlar

Biomechanical Finds

Altı hafta içinde kurban edilen sıçanlardan elde edilen femurlar üç nokta bükme testi testi ile test edildi. (11)Grup 1'den 9 kadın, grup 3'ten 10 kadın, grup 3'ten 10 kadın, grup 2 ve 8 femurs olduktan sonra, grup 3. Biyomekanik testten gelen veriler Şekil-3'te sunulmaktadır. Kontrol grubundaki callus oluşumu çoğunlukla normal bir görünüme sahipti. Çalışma gruplarının örnekleri fibrous doku oluşumu vardı, ancak bazı örneklerde, bu görünüm kartilage ve olgunlaşmamış kemik oluşumu ile değiştirildi. Histolojik değerlendirmelerin ortalama puanları aşağıdaki gibidir: Grup-1'de 5.5±1.64, Grup-2'de 6.9±1.19 ve grup-3'te 7.4±1.17. Histopolojik puanların dağılımı Şekil-4'te sunulmaktadır.

Histoloji bulguları arasında önemli bir fark vardı (p=0,041). Grup çiftleri için değerler aşağıdaki gibidir: kontrol grubu ve grup 1, 0.857; kontrol grubu ve grup 2, 0.049; kontrol grubu ve grup 3, 0.011; gruplar 1 ve 2, 0.22; gruplar 1 ve 3, 0.087; gruplar 2 ve 3, 0.37. Analizler, farkın sadece kontrol grubu ve gruplar 2 ve 3 (Figure-5) arasında önemli olduğunu ortaya koydu.

Tartışma Tartışma Tartışma

Kemik kırıklarının ortopedi iyileşme sürecini geliştirmek için çeşitli yöntemler geliştirildi. Kemik iyileşmesini geliştirmek için bulunan uygulamalar genellikle klinik uygulamada kullanılmaya başlandı. (12)Ayrıca, iyileşme sürecini biyolojik olarak geliştirmek için geliştirilmiş olan gret uygulamaları da vardır. (13). Uygulamalar 2 önemli amaçlara hizmet eder: kayıp bir kemiğin değiştirilmesi ve kemik deformitelerinin bütünlüğü ve işlevi geri yüklemesi. Çalışmamızda, femurda kusurlu bir kırık yarattık ve onu intramedüllerce düzeltme ile stabilize ettik. Amaç, farklı tür greftler dahil tedavilerin biyomekanik ve histopolojik sonuçlarını karşılaştırmaktı. Bulguların cerrahlar tarafından yapılan rutin greft uygulamalarına katkıda bulunacağına inanıyoruz.

Yakın zamana kadar, ortopedik cerrahlar sadece tedavi sırasında kemikleri değiştirmek için otolog kemik gretleri ve tümografları kullanabilirler. Kemik otoskobu, düşük bağışıklık yanıtı nedeniyle kemik kusurlarının tedavisi için altın standart olarak kabul edilir. (14)Bununla birlikte, doku mühendisliği uygulamalarındaki gelişmeler, artık birçok farklı seçenek arasında seçim yapmak mümkündür; seramikler, demineralize kemik matrisi, kemik iliği, otologik büyüme faktörleri ve kompozit grets. Kemik dokusu mühendisliğinin temeli, istenen anatomik alanda iyileşmeye yol açacak bir yanıt oluşturmaktır. Tedavi, kemik dokusunu hücrelerin bir kombinasyonunun ve faktörleri azaltmak için yeniden üretim ve onarım etmeyi amaçlamaktadır. Doku mühendisliği, fonksiyonel canlı dokular oluşturmak için vücudun doğal doku formasyon sürecini taklit etmeye çalışır (15). Bu süreci etkileyen farklı faktörler var, örneğin yaralanma sitesinde hücre çeşitliliği ve farklı faktörlerin seviyeleri. (16, 17)Kapalı kırıklar açık kırıklardan daha kolay olduğu görülüyor, çünkü hematoma tükenmedi ve çevreleyen yumuşak dokuya daha az hasar var. Deney çalışmaları da kapalı kırık yöntemleri kullandı. Açık kırık modelde, şifa süreci daha uzun ve dolayısıyla farklı gruplar arasındaki iyileşme oranını belirlemek daha kolaydır. (16) Çalışmamızda, bir kemik kusurunu oluşturabilmek için osteotomi ile deney yapmak ve gretleri kırık çizgisine uygulamak için seçtik. Kemik iyileşmesi ile ilgili deneysel çalışmalar, köpekler, sıçanlar, tavşanlar, koyunlar ve domuzlar gibi farklı hayvan modellerini kullanır. Genel olarak, büyük hayvan modellerinin yeni cihazlar geliştirmek için kullanıldığı söylenebilir ve küçük hayvan modelleri, moleküler mekanizmaları ve iyileşme genetiklerini daha iyi anlamak için kullanılır. Biyolojik iyileşme konusundaki çalışmaların çoğu sıçanlarda gerçekleştirilmiştir, bu kararı bize verdi (18). Üniversitemizin deneysel hayvan araştırma laboratuvarından elde ettiğimiz kanserli fareler kullanmaya karar verdik. Kemik kırıklığı üzerinde yapılan çalışmalar, sıçanları çoğunlukla tibia veya femur üzerinde deneyen, manipülasyonun, maruz kalmanın ve slaytların hazırlanması nedeniyle iyileşmektedir. (19)Ayrıca, Wistar tipi sıçanların morfolojisi de insan ırkının buna benzerdir. (20)Bu nedenle, Wistar tipi sıçanlar kırık iyileşme çalışmalarında tercih edildi.

Hatalı kırık çalışmada, amaç bu boşluğu tamamlamak için kırılma yerinde bir boşluk yaratmaktır. Deney çalışmaları için en yaygın kullanılan model tavşan ve sıçan kafatası kusurları (21, 22). Kliniğimizde, çoğunlukla uzun kemiklerde kusurlu kırıklarla karşılaşırız, ki bu içsel ya da dışsal bir şekilde düzeltilir. Literatür ışığında, femur ile çalışmayı seçtik ve femur kırıkları için altın standart olarak kabul edilen intramedül çivili çivi yöntemi kullandık. Hatalı kırılmanın oluşumundan sonra, kemik 2 mm K-wire'ın intramedüller uygulamaları ile düzeltildi. Tekniki uygulamak ve materyali elde etmek kolaydı, ancak katı olmayan yapılar vardı. Bu dezavantajları bir avantaj olarak kabul ettik, çünkü ikincil kemik iyileşmesi gözlemleriyle ilgili daha güvenilir veriler sağlayacaktır ve daha belirgin bir çağrışımları olmayan düzeltmelerde daha belirgin bir çağrı var. sıçan femur'ın küçük büyüklüğü nedeniyle, çalışmaların çoğu intramedüllerce düzeltmeyi seçer. intramedüllerce düzeltmeden sonra, femurlar daha düzeltmedi. Çalışmalar çoğunlukla altıncı haftada iyileşmeyi inceler. (23, 24)Bu, altı hafta içinde, callus şimdi tamamen kemik dokusu tarafından değiştirildi; ve mineralizasyon gözlemlenebilir. Böylece altıncı haftada kırıkları incelemek için seçildik.

Literatür, dokuyu incelemenin birkaç farklı yöntemi sunar. Allen et al. dokulara 0 ila 4 arasında bir puan verdi, callus dokusunun iyileşme süreci hakkında. Huo ve al., kırık sitedeki hücresel değişiklikleri belirlemek için 1 ila 10 arasında bir puan verdi. (10)Bu ölçek fibrous, kartilage, olgun ve olgunlaşmamış kemik dokularını iyileştirici alanı belirlemek için kullanır. Çalışmamızda, Huo ve al tarafından geliştirilen histologic değerlendirme ölçeği kullandık.

Farklı greftlerin şifa üzerindeki etkileri hakkında birkaç çalışma var. Tiedeman ve al., köpeklerin nüyum tibia kırıklarında demineralize matrisi kullandı. (25)Onların histolojik muayene 12'de yapıldı.^- 6. hafta yerine, birçok kartilage, izole edilmiş calcified cartilage bölgeleri ve endochondral osification yoluyla yeni kemik oluşumu gözlemlediler. Bernabe ve al., sıçan tibias iyileşmesinde biyoaktif cam ve kalsiyum sulfate etkilerini araştırdı. (26)10.^- postoperatif gün, çalışma grupları arasında fark yoktu. 30^- Ertesi gün, kemik oluşumu kalsiyum sulfate bariyer grubunda daha belirgindi. Rabie et al. implante edilmiş endochondral autojen gret, demineralize kemik ve bu iki greftin bir kombinasyonunu tavşan parietal kemiklerinin iyileşme sürecini gözlemlemek için (27)Kemik iyileşmesinin tüm gruplarda endochondral osifikasyon ile yapıldığını ve iyileşmenin birlikte kullanıldığı grupta önemli ölçüde iyileştiğini bildirdiler: demineralize kemik tozu hem alan hem de kemik gresyonunun osteonasyonu arttı.

Demineralize kemik matrixinin uzun kemiklerin nonunionında otolog kemik greftine benzer sonuçlar verdiğini ve kırıklar nedeniyle meydana gelen kemik kayıpları olduğunu gösteren birçok çalışma vardır. Tiedeman ve al. (28) Kemik iliği ve DBM kompozit greft tedavisi ile karşılaştırıldığında (10 konu) ilac kriistae (8 konu). 12 aylık bir radyolojik takipten sonra, DBM tedavisi olan 10 hastadan 9'unun tamamen iyileştiğini bildirdiler, ancak 8 hastadan 6 tanesi tam bir kurtarma vardı. DBM, kemik morojenik proteinlerin (BMP) bir karışımıdır ve immünojendir. BMP karışımları temiz kemik ekstralarından elde edilir. Johnson ve al., kısmi veya tam bir segmental kusuru olan 25 hastaya dirençli nonunion tedavisi için bir insan BMP-DBM bileşik kullandı. (29)Ortalama takip 21 ay (5-82 ay) idi. 14 mükemmel, beş iyi ve beş orta sonuç elde ettiler. Amorosa ve al., tümograft, otograftın uygulamasını takip eden callus dokusuna fizyolojik yükü karşılaştırdı ve sıçan femur segmente kusurlu kırık kırık kırıklıklarına yol açtı. (9)Biyolojik sonuçların gruplar arasında farklı olduğunu buldular. sıçanlar dört gruba bölünmüştü ve otograftın biyomekanik sonuçlarını ve tümograf gruplarının şüphelilerden daha iyi olduğunu gözlemlendi. Çalışmamızda, farklı greft materyallerinin histopolojik ve biyomekanik sonuçlarını karşılaştırdık: donmuş cancellous allograft,demineralize kemik matrisi ve biyoaktif cam granüller.

Mevcut çalışmada, üç nokta bükme testinden elde edilen biyomekanik veriler dijital olarak ölçüldü ve kaydedildi. Kontrol ve çalışma grupları önemli ölçüde farklı bulundu. Ancak, callus dokusu daha büyük olduğu için makrooskopik olarak gözlemlendi; veriler çalışma grubunda daha yüksekti, bu da yanlış bir kemik iyileşme sürecindeki olumlu etkiyi göstermektedir. Daha genişletilmiş iyileşme dönemleriyle bir çalışmanın önemli sonuçlar verebileceğine inanıyoruz. Bir olgunlaşma kemik dokusunun kontrol grubu dışında tüm gruplarda geliştiğini gördük. Kontrol grubunda, karilaginous ve fibrous dokusu yaklaşık eşit bölümlerde mevcuttu. Histolojik bulguların ve puanların karşılaştırması kontrol grubu ve gret grupları arasında önemli bir fark ortaya çıkardı. Farklı greft gruplarının histolojik puanları da aralarında farklılık gösterdi. Bu fark, non-rigid düzeltmeden doğan farklı şifa oranları nedeniyle olabilir. Bununla birlikte, kontrol grubu ve greft grupları arasındaki önemli fark, bu materyallerin iyileşme sürecini geliştirdiğini göstermektedir.

Bu çalışmanın sınırlaması radyografik yol eksikliğidir. Benzer çalışmalar, bridging statüsü gibi radyolojik olarak değerlendirilen parametreleri, kırık çizginin prominasyonu ve callus'un genişliği. Bu parametrelerin ölçümde hataya yol açabileceğine inandığımız gibi, çalışmamıza dahil edilmedik.

Sonuç Sonuç Sonuç

Çalışmamızda, tümografın varlığını, demineralize kemik matrixinin ve biyoaktif cam-ceramicin kırık kemiklerin biyomekanik gücünü geliştirmediğini gördük; ancak histopatholojik bulgular, bu gretlerin iyileşme sürecini geliştirdiğini gösteriyor. Bu bulgular, greft materyallerin otograftları değiştirebileceğini, otograftın donör sitedeki morbiditeye yol açtığını veya büyük kemik kaybı nedeniyle yeterli malzemenin elde edilemeyeceğini göstermektedir. Bu malzemelerin daha uzun vadeli takip sonuçları daha anlamlı sonuçlar sağlayacaktır.