Перебудова кісткової тканини навколо титанових імплантатів після застосування низькоінтенсивного імпульсного ультразвуку на різних стадіях остеорепарації (експериментальне дослідження)

Abstract

to perform a comparative analysis of the structural organization of the femur with titanium implant in rats after exposure to pulsed ultrasound with intensity 0.4 W/cm2 applied at different stages of osteoreparation. Methods: In 20 rats six months of age (group 1) effect of ultrasound (10 sessions 5 min) we started from the 3rd day after the implantation of titanium samples (BT 16), i.e. at the end stage of traumatic inflammation, and in the remaining 20 animals (group 2) — on the 7th day, at the stage of tissue structures regenerate formation and differentiation of different types of connective tissue. The animals were taken out of the experiment after 7, 14, 30 and 45 days after implantation in terms that correspond to different stages of reparative osteogenesis. Dedicated femur fragments with titanium implants studied by the methods of histology with histomorphometry (thickness of connective tissue capsule around the implant perimeter, area of newly formed tissue around it, the length of the surface of the bone trabeculae occupied by active osteoblasts, the rate of osseointegration, which characterizes the length of the direct contact with the surface of the implant with bone). Results revealed that the use of pulsed ultrasound on the 3rd day after the operation positively influents on the recovery of bone around titanium implants that appears with more active restructuring of granulation tissue to fibroretykular and bone in the early stages of osteoreparation, and determines on the later stages faster formation of mature bone with plate structure than in the case of ultrasound using on the 7th day. On the 45th day of the study it was not found expressed preferences between the groups according to bone morphometric parameters while osseointegration rate in group 1 was 7.5 % higher than in the second. Thickness of dense connective tissue formed on the edge of contact with the implant in all periods of observation was lower in animals of group 1.

Цель: провести сравнительный анализ структурной организации бедренных костей крыс с титановым имплантатом после воздействия импульсного ультразвука интенсивностью 0,4 Вт/см2, примененного на разных стадиях остеорепарации. Методы: у 20 крыс шестимесячного возраста (группа 1) действие ультразвуком (10 сеансов по 5 мин) начинали с 3-го дня после имплантации титановых образцов, т. е. в конце стадии травматического воспаления, у остальных 20 животных (группа 2) — с 7-х суток, на стадии формирования тканевых структур регенерата и дифференциации различных видов соединительной ткани. Животных выводили из эксперимента через 7, 14, 30 и 45 суток после имплантации — сроки, соответствующие различным стадиям репаративного остеогенеза. Выделенные фрагменты бедренных костей с титановыми имплантатами изучали с помощью методов гистологии с гистоморфометрией (толщина соединительнотканной капсулы по периметру имплантата, площадь новообразованных тканей вокруг него, длина поверхности костных трабекул, занятых активными остеобластами, показатель остеоинтеграции, характеризующий длину непосредственного контакта поверхности имплантата с костью). Результаты: установлено, что применение импульсного ультразвука с 3-х суток после операции положительно влияет на восстановление кости вокруг титановых имплантатов, что проявляется более активной перестройкой грануляционной ткани в фиброретикулярную и костную на ранних стадиях остеорепарации и обусловливает на поздних стадиях быстрое формирование зрелой костной ткани пластинчатого строения, чем в случае использования ультразвука с 7-го дня. На 45-е сутки исследования не обнаружено выраженного преобладания между группами по морфометрическим показателям костеобразования, одновременно показатель остеоинтеграции в группе 1 был выше на 7,5 %, чем во второй. Толщина сложившейся на грани контакта с имплантатом плотной соединительной ткани на все сроки наблюдения была меньше у животных группы 1.

Мета: провести порівняльний аналіз структурної організації стегнових кісток щурів із титановим імплантатом після впливу імпульсного ультразвуку інтенсивністю 0,4 Вт/см2, застосованого на різних стадіях остеорепарації. Методи: у 20 щурів шестимісячного віку (група 1) дію ультразвуком (10 сеансів по 5 хв) починали з 3-ї доби після імплантації титанових зразків, тобто наприкінці стадії травматичного запалення, у решти 20 тварин (група 2) — з 7-ї доби, на стадії формування тканинних структур регенерату та диференціації різних видів сполучної тканини. Тварин виводили з експерименту через 7, 14, 30 та 45 діб після імплантації — терміни, які відповідають різним стадіям репаративного остеогенезу. Виділені фрагменти стегнових кісток із титановими імплантатами вивчали за допомогою методів гістології з гістоморфометрією (товщина сполучнотканинної капсули по периметру імплантата, площа новоутворених тканин навколо нього, довжина поверхні кісткових трабекул, зайнятих активними остеобластами, показник остеоінтеграції, що характеризує довжину безпосереднього контакту поверхні імплантата з кісткою). Результати: встановлено, що застосування імпульсного ультразвуку з 3-ї доби після операції, позитивно впливає на відновлення кістки навколо титанових імплантатів, що проявляється активнішою перебудовою грануляційної тканини у фіброретикулярну та кісткову на ранніх стадіях остеорепарації й обумовлює на пізніших стадіях швидше формування зрілої кісткової тканини пластинчастої будови, ніж у разі використання ультразвуку з 7-ї доби. На 45-у добу дослідження не виявлено вираженої переваги між групами за морфометричними показниками кісткоутворення, водночас показник остеоінтеграції в групі 1 був вищий на 7,5 %, ніж у другій. Товщина сформованої на межі контакту з імплантатом щільної сполучної тканини на всі терміни спостереження була меншою у тварин групи 1.