Регенерація кісткової тканини за умов імплантації сапфіру з титановим покриттям

Abstract

Hip replacement is the most effective method of treatment of coxarthrosis of stages III–IV allowing patients to improve quality of life and to restore the ability to work. However, term of service of the prosthesis is limited. Objective: To study regeneration of bone tissue using sapphire implants with titanium coating. Methods: Samples of pure titanium coated sapphire implanted into the distal metaphysis of the femur to 9 white laboratory rats, and without any coating — to 9 animals. At 7, 14 and 30 days after surgery the area of implantation were examined by standard methods of histology with morphometry. Results: Microscopic analysis of zone of the implantation of samples showed the formation of high-grade bone regeneration according to stage-temporal characteristics of reparative osteogenesis. After 7 days connective tissue and young bony trabeculae with high density of osteoblasts on the surface formed around implants. After 14 days in the animals of both groups there was mature connective tissue in the area of defect. The newly formed bone trabeculae in some places fitted snugly to the area of implantation. On the 30th day around zone of implantation we revealed mature bone tissue adherent to the maternal bone. In some areas between the bone and the implant we determined a thin layer of connective tissue. There were not found any toxic effects of the materials used. Morphometric analysis revealed a greater (to 1.99 times) area of bone regeneration around titanium coated sapphire implants compared to uncoated samples. Conclusions: High osteoinductive properties of titanium after implantation into the distal metaphysis of the femur of the rats were confirmed. However, the presence of the connective tissue layer around the testing samples with coating and without it does not allow to say about appearance of a complete bony fusion between the bone and the implant.Эндопротезирование тазобедренного сустава является самым эффективным методом лечения коксартроза III–IV ст., позволяющим больным улучшить качество жизни и восстановить трудоспособность. Однако срок службы эндопротеза ограничен. Цель: исследование регенерации костной ткани при использовании сапфировых имплантатов с титановым покрытием. Методы: образцы из чистого лейкосапфира с титановым покрытием имплантировали в дистальный метафиз бедренной кости 9 белым лабораторным крысам, без покрытия — 9 животным. Через 7, 14 и 30 суток после хирургического вмешательства область имплантации исследовали методами стандартной гистологии с морфометрией. Результаты: микроскопический анализ зоны имплантации образцов показал формирование полноценного костного регенерата согласно стадийно-временным характеристикам репаративного остеогенеза. Через 7 суток вокруг имплантатов формировалась соединительная ткань и молодые костные трабекулы с высокой плотностью остеобластов на поверхности. Через 14 суток у животных обеих групп в области дефекта располагалась зрелая соединительная ткань. Новообразованные костные трабекулы местами плотно прилегали к области имплантации. На 30-е сутки вокруг зоны имплантации выявлена зрелая костная ткань, плотно спаянная с материнской костью. На отдельных участках между костной тканью и имплантатом определяли тонкую прослойку соединительной ткани. Не обнаружено токсического действия использован­ных материалов. Морфометрический анализ выявил большую (в 1,99 раза) площадь костного регенерата вокруг сапфирового имплантата с титановым покрытием по сравнению с образцами без покрытия. Выводы: подтверждены высокие остеоиндуктивные свойства титана при имплантации в дистальный метафиз бедренной кости крысы. Однако наличие прослойки соединительной ткани вокруг исследуемых образцов с покрытием и без него не позволяет утверждать о возникновении полного костного сращения между костью и имплантатом.Ендопротезування кульшового суглоба є найефективнішим методом лікування коксартрозу III–IV ст., який дає змогу хворим покращити якість життя і відновити працездатність. Проте термін служби ендопротеза обмежений. Мета: дослідити регенерацію кісткової тканини за умов використання сапфірових імплантатів з титановим покриттям. Методи: зразки з чистого лейкосапфіру з титановим покриттям імплантували в дистальний метафіз стегнової кістки 9 білим лабораторним щурам, без покриття — 9 тваринам. Через 7, 14 і 30 діб після хірургічного втручання зону імплантації досліджували методами стандартної гістології з морфометрією. Результати: мікроскопічний аналіз зони імплантації зразків показав формування повноцінного кісткового регенерату відповідно до стадійно-тимчасових характеристик репаративного остеогенезу. Через 7 діб навколо імплантатів формувалася сполучна тканина і молоді кісткові трабекули з високою щільністю остеобластів на поверхні. Через 14 діб у тварин обох груп у ділянці дефекту розташовувалася зріла сполучна тканина. Новоутворені кісткові трабекули місцями щільно прилягали до зони імплантації. На 30-у добу навколо ділянки імплантації виявлена зріла кісткова тканина, щільно з’єднана з материнською кісткою. На окремих ділянках між кістковою тканиною та імплантатом визначали тонкий прошарок сполучної тканини. Не виявлено токсичної дії використаних матеріалів. Морфометричний аналіз показав велику (в 1,99 раза) площу кісткового регенерату навколо сапфірового імплантата з титановим покриттям порівняно зі зразками без нього. Висновки: підтверджені високі остеоіндуктивні властивості титану в разі імплантації в дистальний метафіз стегнової кістки щура. Однак наявність прошарку сполучної тканини навколо досліджуваних зразків із покриттям і без нього не дає змогу стверджувати про повне кісткове зрощення між кісткою та імплантатом.