Біомеханічне експериментальне обґрунтування методики фіксації кісткового алоімплантата і кістки реципієнта

Abstract

A technique combining bone allografting and arthroplasty — allocomposite replacement (ACR), is widely used in orthopedic oncology. However, the risk of complications after this surgical intervention remains high — non-union of the allograft with the recipient's bone, its lysis, infection.Objective: to substantiate ACR techniques biomechanically using segmental bone allografts with intramedullary fixation in the recipient’s bone. Methods: the experiment was performed on 28 male rats (age 5 months, body weight 350–400 g). ACR of the femur was modeled with transverse (I group) and stepcut (II) osteotomy. The strength of the isolated preparations of the operated animal femurs was examined on a biomechanical stand after 3 and 6 months after the surgery. Digital indicators are processed statistically.Results: in the Ist group of animals (3 months after surgery) the strength of the operated bones was statistically significantly lower compared to the contralateral (t = –2.674; p = 0.037), and in rats with stepcut osteotomy the difference was not significant. In 6 months after surgery, bone strength with stepcut osteotomy was found to be (44.3 ± 15.6) N greater than with transverse (t = –2.838; p = 0.023). At the same time, the strength of the operated bones of animals of the Ist group was comparable with that of the contralateral limbs (t = –1.279; p = 0.248), and in the IInd exceeded them (t = 6,000; p = 0.001).Conclusions: stepcut osteotomy with subsequent fixation of the bone allograft to the recipient’s bone improves the conditions for reparative osteogenesis in the area of their contact and reduces the risk of ACR complications. Bioreconstructive surgical interventions in order to replace post-resection defects of long bones in patients with tumor lesions can improve orthopedic, functional and oncological treatment results.Методику, объединяющую костную аллопластику и эндопротезирование — аллокомпозитное эндопротезирование (АЭ), широко используют в онкоортопедии. Однако остается высоким риск развития осложнений этого хирургического вмешательства — несращение аллоимплантата с костью реципиента, его лизис, инфекция.Цель: биомеханически обосновать методики АЭ при использовании сегментарных костных аллоимплантатов с интрамедуллярной фиксацией в кости реципиента.Методы: эксперимент выполнен на 28 крысах-самцах (возраст 5 мес., масса тела 350–400 г). Моделировали АЭ бедренной кости с использованием поперечной (I группа) и ступенчатой (II) остеотомии. Через 3 и 6 мес. после операции исследовали прочность выделенных препаратов прооперированных бедренных костей животных на биомеханическом стенде. Цифровые показатели обработаны статистически.Результаты: у животных I группы через 3 мес. после операции прочность оперированных костей была статистически значимо меньшей по сравнению с контралатеральными (t = –2,674; р = 0,037), а у крыс со ступенчатой остеотомией разница была незначительной. Через 6 мес. после операции прочность костей со ступенчатой остеотомией оказалась больше на (44,3 ± 15,6) Н, чем с поперечной (t = –2,838; p = 0,023). При этом прочность оперированных костей животных I группы была сравнима с показателями контралатеральных конечностей (t = –1,279; p = 0,248), а II — превышала их (t = 6,000; p = 0,001).Выводы: использование ступенчатой остеотомии с последующей фиксацией костного аллоимплантата к кости реципиента позволяет улучшить условия для репаративного остеогенеза в зоне их контакта и уменьшить риск осложнений АЭ. Использование биореконструктивных хирургических вмешательств для замещения пострезекционных дефектов длинных костей у больных с опухолевыми поражениями позволяет улучшить ортопедические, функциональные и онкологические результаты лечения.Методику, яка поєднує кісткову алопластику й ендопротезування — алокомпозитне ендопротезування (АЕ), широко використовують в онкоортопедії. Проте залишається високим ризик розвитку ускладнень цього хірургічного втручання — незрощення алоімплантата з кісткою реципієнта, його лізис, інфекція.Мета: біомеханічно обґрунтувати методики АЕ в разі використання сегментарних кісткових алоімплантатов з інтрамедулярною фіксацією в кістці реципієнта.Методи: експеримент виконано на 28 щурах-самцях (вік 5 міс., маса тіла 350–400 г). Моделювали АЕ стегнової кістки з використанням поперечної (I група) і ступінчастої (II) остеотомії. Через 3 і 6 міс. після операції досліджували міцність виділених препаратів прооперованих стегнових кісток тварин на біомеханічному стенді. Цифрові показники оброблені статистично.Результати: у тварин I групи через 3 міс. після операції міцність оперованих кісток була статистично значуще меншою порівняно з контралатеральних (t = –2,674; р = 0,037), а у щурів зі ступінчастою остеотомією різниця була незначною. Через 6 міс. після операції міцність кісток зі ступінчастою остеотомією виявилася більшою на (44,3 ± 15,6) Н, ніж із поперечною (t = –2,838; p = 0,023). При цьому міцність оперованих кісток тварин I групи була порівнянна з показниками контралатеральних кінцівок (t = –1,279; p = 0,248), а II — перевищувала їх (t = 6,000; p = 0,001).Висновки: використання ступінчастої остеотомії з подальшою фіксацією кісткового алоімплантата до кістки реципієнта дозволяє поліпшити умови для репаративного остеогенезу в зоні їхнього контакту і зменшити ризик ускладнень АЕ. Використання біореконструктивних хірургічних втручань для заміщення післярезекційних дефектів довгих кісток у хворих із пухлинними ураженнями дозволяє поліпшити ортопедичні, функціональні й онкологічні результати лікування.