Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 20, №5, 2019

Back to issue

Experimental study of rat bone strength with a defect filled with bioglass

Authors: Шимон В.М. (1), Алфелдій С.П. (1), Шимон М.В. (1), Карпінський М.Ю. (2), Карпінська О.Д. (2), Суббота І.А. (2)
1 - ДВНЗ «Ужгородський національний університет» МОН України, м. Ужгород, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Одним з перспективних матеріалів для заміщення кісткових дефектів є біоскло — активний матеріал, що складається зі склоподібної матриці й мікрокристалів. Біоактивне скло належить до класу кераміки, що здатна взаємодіяти з тканинами організму. Але навіть при доволі значному поширенні біоскла вплив його на міцнісні характеристики кістки після заміщення дефекту мало вивчений. Мета: ­вивчити в експерименті механічну міцність кісток лабораторних щурів із дефектом, заповненим біосклом. Матеріали та методи. Матеріалом дослідження були 40 самок щурів віком 3 місяці. У першій групі кістковий дефект заповнювали біосклом, у другій — склокерамікою. Тварин виводили з експерименту через 1, 2, 4 і 12 тижнів після операції, по 5 щурів із кожної групи. Як групу контролю використовували контралатеральні неоперовані кінцівки тварин. Результати. Проведений аналіз показав, що при заповненні кісткового дефекту склом міцність оперованої та інтактної кісток статистично не відрізняються (p = 0,171), у той же час кістки з дефектами, заповненими склокерамікою, були за міцністю значущо гіршими (p = 0,010), ніж інтактні. Аналогічна динаміка простежується і на термін спостереження 2 тижні, тобто кістки з дефектами, заповненими склом, хоч і мали меншу міцність (142 ± 50 Н), ніж інтактні (200 ± 29 Н), але різниця була статистично не значущою (p = 0,063). Міцність кісток із дефектами, заповненими склокерамікою, на 2-й тиждень експерименту (146 ± 49 Н) була статистично значущо меншою (р = 0,010), ніж міцність інтактних кісток (200 ± 41 Н). Через 1 місяць після операції спостерігали інверсію процесу, тобто міцність імплантованих кісток перевищила показники інтактних препаратів і становила 44 ± 31 Н. При цьому для препаратів із дефектом, заповненим склом, різниця з інтактними кістками була статистично значущою (р = 0,035). Препарати з дефектами, заповненими склокерамікою, хоча й витримували більш високе навантаження, ніж інтактні кістки, у середньому 28 ± 56 Н, але різниця не набувала статистичної значущості (p = 0,332). Аналогічна тенденція зберігалася й через 12 тижнів після операції. Висновки. Використання біоскла й склокераміки для заповнення кісткових дефектів дозволяє у відділеному періоді статистично значимо підвищити міцність такої кістки до показників, більших за показники інтактної кістки.

Актуальность. Одним из перспективных материалов для замещения костных дефектов является биостекло — активный материал, состоящий из стекловидной матрицы и микрокристаллов. Биоактивное стекло относится к классу керамики, которая способна взаимодействовать с тканями организма. Но даже при довольно широком распространении биостекла влияние его на прочностные характеристики кости после замещения дефекта мало изучено. Цель: изучить в эксперименте механическую прочность костей лабораторных крыс с дефектом, заполненным биостеклом. Материалы и методы. Материалом исследования были 40 самок крыс в возрасте 3 месяца. В первой группе костный дефект заполняли биостеклом, во второй — стеклокерамикой. Животных выводили из эксперимента через 1, 2, 4 и 12 недель после операции, по 5 крыс из каждой группы. В качестве группы контроля использовали контралатеральные неоперированные конечности животных. Результаты. Проведенный анализ показал, что при заполнении костного дефекта стеклом прочность оперируемой и интактной костей статистически не отличается (p = 0,171), в то же время кости с дефектами, заполненными стеклокерамикой, были по прочности значимо хуже (p = 0,010), чем интактные. Аналогичная динамика прослеживается и на срок наблюдения 2 недели, то есть кости с дефектами, заполненными стеклом, хотя и имели меньшую прочность (142 ± 50 Н), чем интактные (200 ± 29 Н), но разница также была статистически не значимой (p = 0,063). Прочность костей с дефектами, заполненными стеклокерамикой, на 2-ю неделю эксперимента (146 ± 49 Н) была статистически значимо меньше (р = 0,01), чем прочность интактных костей (200 ± 41 Н). Через 1 месяц после операции наблюдали инверсию процесса, то есть прочность имплантированных костей превысила показатели интактных препаратов и составляла 44,0 ± 3,1 Н. При этом для препаратов с дефектом, заполненным стеклом, разница с интактными была статистически значима (р = 0,035). Препараты с дефектами, заполненными стеклокерамикой, хотя и выдерживали более высокую нагрузку, чем интактные кости, в среднем 28 ± 56 Н, но разница не приобретала статистической значимости (p = 0,332). Аналогичная тенденция сохранялась и через 12 недель после операции. Выводы. Использование биостекла и стеклокерамики для заполнения костных дефектов позволяет в отдаленном периоде статистически значимо повысить прочность такой кости до показателей, превышающих показатели интактной кости.

Background. One of the promising materials for replacement of bone defects is bioglass, an active material consisting of a glassy matrix and microcrystals. Bioactive glass belongs to the class of ceramics, which is able to interact with body tissues. But even with fairly wide use of bioglass, its effect on the strength characteristics of the bone after defect replacement is poorly understood. The purpose was to study experimentally the mechanical strength of the bones of laboratory rats with a defect filled with bioglass. Materials and methods. The study material was 40 female rats at the age of 3 months. In the first group, the bone defect was filled with bioglass, in the second one — with glass ceramics. Animals were sacrificed 1, 2, 4 and 12 weeks after surgery, 5 rats from each group. The contralateral non-operated limbs of animals were used as a control group. Results. The analysis showed that when filling a bone defect with glass, the strength of the operated and intact bones did not differ statistically (p = 0.171), while bones with defects filled with glass ceramics had significantly lower strength (p = 0.010) than intact ones. A similar dynamics can be observed for the observation period of 2 weeks, that is, bones with defects filled with glass, although they had less strength (142 ± 50 N) than intact ones (200 ± 29 N), but the difference also was not statistically significant (p = 0.063). The strength of bones with defects filled with glass ceramics on week 2 of the experiment (146 ± 49 N) was statistically significantly lower (p = 0.010) than the strength of intact bones (200 ± 41 N). One month after the operation, there was an inversion of the process, that is, the strength of the implanted bones exceeded the indices of intact preparations and was 44 ± 3.1 N. Moreover, for preparations with a defect filled with glass, the difference with intact ones was statistically significant (p = 0.035). Preparations with defects filled with glass ceramics could withstand a higher load than intact bones, on average 28 ± 56 N, but the difference was statistically significant (p = 0.332). A similar trend was observed for 12 weeks after surgery. Conclusions. The use of bioglass and glass ceramics for filling bone defects allows us to increase statistically significantly the bone strength to indicators larger than those of intact ones in the long-term period.


Keywords

механічна міцність кісток; біоскло; навантаження

механическая прочность костей; биостекло; нагрузка

mechanical strength of bones; bioglass; load


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Філіпенко В.А., Карпінський М.Ю., Бондаренко С.Є., Жигун А.І., Танькут В.О., Аконджом М. Міцність кістково-металевого блока для різних типів поверхонь імплантатів за умов нормального стану кісткової тканини та при моделюванні остеопорозу в експерименті на щурах. Травма. 2016. № 4. С. 60-65. DOI: 10.22141/1608-1706.4.17.2016.77491.

2. Філіпенко В.А., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Танькут В.О., Аконджом М., Бондаренко С.Є. Міцність кістково-металевого блоку для різних типів поверхонь імплантатів за умов нормального стану кісткової тканини та остеопорозу в щурів. Ортопедия, травматология и протезирование. 2016. № 1. С. 72-77. DOI: 10.15674/0030-59872016172-77.

3. Климовицький В.Г., Хадрі Вадид, Гончарова Л.Д., Гурін І.В., Тяжелов О.А., Карпинский М.Ю., Суббота І.А. Обґрунтування використання нового імплантаційного матеріалу для фіксації метафізарних переломів. Травма. 2009. Т. 10. № 4.

4. Клімовицький В.Г., Хадрі Вадід, Гончарова Л.Д., Гурін І.В., Тяжелов О.А., Суббота І.А. Обгрунтування використання нового імплантаційного матеріалу для фіксації метафізарних переломів. Травма. 2010. Т. 11. № 1. С. 27-30.

5. Іванов Г.В., Карпінський М.Ю. Карпінська О.Д., Пошелок Д.М., Федак В.І. Вивчення впливу матеріалу імплантатів на деструктивні процеси у хребцевих сегментах. Зб. наукових праць XV з’їзду ортопедів-травматологів України. Дніпропетровськ, 16–18 вересня 2010 р. С. 95.

6. Іванов Г.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д., Пошелок Д.М., Федак В.І., Суббота І.А. Вивчення змін у суміжних хребцевих сегментах при імплантації різних матеріалів: Зб. наукових праць XV з’їзду ортопедів-травматологів України. Дніпропетровськ, 16–18 вересня 2010 р. С. 96.

7. Ашукіна Н.О., Іванов Г.В., Карпінський М.Ю. Карпінська О.Д., Суббота І.А., Тяжелов О.А., Хадрі Вадід. Вивчення реакції шкіри та кісткової тканини на введення вуглецевого імплантату. Зб. наукових праць XV з’їзду ортопедів-травматологів України. Дніпропетровськ, 16–18 вересня 2010 р. С. 97.

8. Дедех Н.В., Чжоу Лу, Малышкина С.В. Регенерация и механическая прочность кости в условиях имплантации углеродного материала. Ортопедия, травматология и протезирование. 2016. № 3. С. 41-47. DOI: 10.15674/0030-59872016341-47.

9. Хвисюк О.М., Павлов О.Д., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д. Дослідження тривалості збереження жорсткості фіксації кісткових уламків біодеградуючими накістковими пластинами на основі полілактиду. Травма. 2018. Т. 19. № 5. С. 102-109. DOI: 10.22141/1608-1706.5.19.2018.146652.

10. Стойко И.В., Бэц Г.В., Бэц И.Г., Карпинский М.Ю. Исследование механических свойств материалов для функциональной стабилизации при переломе пилона. Клінічна хірургія. 2014. С. 45-48.

11. Продан А.И., Грунтовский Г.Х., Попов А.И., Карпинская Е.Д., Суббота И.А. Биомеханическое обоснование оптимального состава композитного материала для чрескожной вертебропластики. Хирургия позвоночника. 2006. № 2.

12. Дегтярь В.А., Зацепин А.В., Карпинский М.Ю., Карпинская Е.Д., Суббота И.А. Экспериментальное исследование прочности костной ткани после заполнения костного дефекта биоимплантатами тутопласт. Медицина и... 2007. № 3-4(18). С. 31-35.

13. Карпинский М.Ю., Суббота И.А., Карпинская Е.Д., Попов А.И. Экспериментально-теоретическое обоснование состава композитного материала для заполнения костных дефектов. Медицина и... 2008. № 3 (21).

14. Карпинский М.Ю., Суббота И.А., Карпинская Е.Д., Зацепин А.В. Механические свойства метафизарной кости после заполнения дефекта имплантатом Тутопласт. Медицина и... 2008. № 3(21).

15. Карпинский М.Ю., Нехлопочин А.С., Нехлопочин С.Н., Карпинская Е.Д., Яресько А.В. Особенности напряженно-деформированного состояния шейного отдела позвоночника при замещении тел позвонков искусственными имплантатами разных конструкций. Травма. 2016. № 3. С. 22-23

16. Наследов А. SPSS 19: профессиональный статистический анализ данных. СПб.: Питер, 2011. 400 с.

Similar articles

The Strength of Bone-Metal Block for Different Types of Implants Surfaces under the Conditions of Normal Bone and Osteoporosis in Experimental Rats
Authors: Філіпенко В.А., Бондаренко С.Є., Карпинський М.Ю., Жигун А.І., Танькут В.О., Аконджом М. - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
"Тrauma" Том 17, №4, 2016
Date: 2016.10.05
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Studying the duration of rigidity preservation in bone fragment fixation by biodegradable polylactide plates
Authors: Хвисюк О.М.(1), Павлов О.Д.(1), Карпінський М.Ю.(2), Карпінська О.Д.(2)
1 - Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 19, №5, 2018
Date: 2018.11.27
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Experimental study of the strength of bone cement depending on the antibiotic content
Authors: Дігтяр А.В.(1), Карпінський М.Ю.(2), Карпінська О.Д.(2)
1 - ДУ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України», м. Дніпро, Україна
2 - ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 20, №1, 2019
Date: 2019.03.26
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Experimental Study of Strength of Primary Stability of Bone Fragments When Using Different Types  of Intramedullary Anchors
Authors: Хмизов С.О.(1), Пашенко А.В.(1, 2), Тяжелов О.А.(1), Карпінський М.Ю.(1), Карпінська О.Д.(1), Суббота І.А.(1)
(1) — ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна
(2) — Харківська медична академія післядипломної освіти, м. Харків, Україна

"Тrauma" Том 17, №5, 2016
Date: 2016.12.02
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue