Морфологічні особливості остеоінтеграції пористих танталових імплантатів у щурів

Abstract

Among the metallic materials, porous tantalum attracts grow­ing attention of orthopedics and traumatologists. The purpose of the study is to investigate osseointegration by using a porous tantalum implants in rats with normal bone health and osteopo­rosis simulated background. Methods:the study was performed in 18 laboratory rats weighing 250–350 g. Osteoporosis modeled in 9 animals with the help of ovariectomy in 3 months prior to implantation. 3 mm diameter defect produced in the distal femoral metaphysis in normal rats (control) and with osteopo­rosis (experimental), porous tantalum pins implanted. After 14, 30 and 90 days postoperatively the material was examined by using a histology techniques. Re­sults:it was found that the orientation of osteoreparation pro­cess was identical for both groups of animals, ie at all stages of monitoring, the formation of bone around the implant. However, in comparison with the control group osteoporosis animals had larger areas of direct contact with the tantalum implant intertrabecular spaces of the bone marrow and the formation of the parent bone connective tissue sections. In control and ex­perimental animals 90 days postoperatively bone tissue formed around the implant was presented collagen type I with a different refraction of collagen fibers. It is proved a good biologi­cal compatibility of porous tantalum implants with bone tissue and bone marrow, as well as higher quality of osseointegration. In animals with a normal structure of the bone implant 73.1 % of the perimeter was surrounded by mature bone tissue. In rats with osteoporosis this value was also quite high and amount­ed to 57.7 %. Conclusions:the study has evidence indicating that tantalum implants can be used in orthopedics and trauma­tology in patients with normal bone health and osteoporosis.

Среди металлических материалов пористый тантал привлекает все большее внимание ортопедов и травматологов. Цель: исследовать остеоинтеграцию при использовании имплантатов из пористого тантала у крыс с нормальным состоянием костной ткани и на фоне моделированного остеопороза. Методы: исследование выполнено на 18 белых лабораторных крысах массой 250–350 г. Остеопороз моделировали у 9 животных с помощью овариоэктомии за 3 мес. до имплантации. Дефект диаметром 3 мм воспроизводили в дистальном метафизе бедренной кости крыс с нормальным состоянием костной ткани (контроль) и остеопорозом (опыт) и имплантировали штифты из пористого тантала. Через 14, 30 и 90 дней после операции материал исследовали с помощью методов гистологии. Результаты: установлено, что направленность процесса остеорепарации была идентична в обеих группах животных, т. е. на всех сроках наблюдения отмечено формирование костной ткани вокруг имплантата. Однако у животных с остеопорозом зафиксированы большие по сравнению с контролем площади непосредственного контакта танталового имплантата с костным мозгом межтрабекулярных пространств материнской кости и формирование участков соединительной ткани. У контрольных и опытных животных через 90 сут. после операции сформированная вокруг имплантата костная ткань была представлена коллагеном I типа с разной рефракцией коллагеновых волокон. Доказана хорошая биологическая совместимость имплантатов из пористого тантала с костной тканью и костным мозгом, а также высокие остеоинтегративные качества. У животных с нормальным строением кости 73,1 % периметра имплантатов было окружено зрелой костной тканью. У крыс с остеопорозом этот показатель был также достаточно высоким и составил 57,7 %. Выводы: проведенное исследование свидетельствует, что имплантаты из тантала могут быть использованы в ортопедии и травматологии у пациентов с нормальным состоянием костной ткани и с остеопорозом.

Серед металевих матеріалів пористий тантал привертає все більшу увагу ортопедів і травматологів. Мета: дослідити остеоінтеграцію за умов використання імплантатів із пористого танталу в щурів із нормальним станом кісткової тканини і на фоні модельованого остеопорозу. Методи: дослідження виконано на 18 білих лабораторних щурах масою 250–350 г. Остеопороз моделювали у 9 тварин за допомогою оваріоектомії за 3 міс. до імплантації. Дефект діаметром 3 мм відтворювали в дистальному метафізі стегнової кістки щурів із нормальним станом кісткової тканини (контроль) і остеопорозом (досвід) й імплантували штифти із пористого танталу. Через 14, 30 і 90 днів після операції матеріал досліджували за допомогою методів гістології. Результати: встановлено, що спрямованість процесу остеорепарації була ідентичною в обох групах тварин, тобто на всіх термінах спостереження визначено формування кісткової тканини навколо імплантата. Однак у тварин із остеопорозом зафіксовано більші порівняно з контролем площі безпосереднього контакту танталового імплантата з кістковим мозком міжтрабекулярних просторів материнської кістки і формування ділянок сполучної тканини. У контрольних і дослідних тварин через 90 діб після операції сформована навколо імплантата кісткова тканина була представлена колагеном I типу з різною рефракцією колагенових волокон. Доведено добру біологічну сумісність імплантатів із пористого танталу з кістковою тканиною та кістковим мозком, а також високі остеоінтегративні якості. У тварин із нормальною будовою кістки 73,1 % периметра імплантатів було оточено зрілою кістковою тканиною. У щурів з остеопорозом цей показник був також досить високим і становив 57,7 %. Висновки: проведене дослідження свідчить, що імплантати з танталу можуть бути використані в ортопедії і травматології в пацієнтів із нормальним станом кісткової тканини та остеопорозом.