Міцність кістково-металевого блоку для різних типів поверхонь імплантатів за умов нормального стану кісткової тканини та остеопорозу в щурів

Abstract

Fixing the acetabular component of prosthesis in the conditions of osteoporosis and changes in acetabulum anatomy is an actual problem of modern orthopedics.The goal: to perform a comparative analysis of the strength of bone-metal block for the different type of implant surfaces in the conditions ofnormal bone and in the simulation of osteoporosis in rats.The methods: experimental studies of femur strength were carried in 60 laboratory animals (rats). The animals were divided into two groups of 30 animals each: I — relatively healthy, II — osteoporosis induced by ovariectomy. 6 subgroups were formed in each group of animals. Implants of such differentmaterials as porous titanium, tantalum porous Trabecular Metal (Zimmer), titanium coated with Gription (DePuy), Stiktite (Smith & Nephew), Trabecular Titanium (Lima), Tritanum (Stryker) were used to fill a hole-like defect in distal metaphysis of femur. The animals were taken out of experiment 14 days after implanta­tion and biomechanical investigation was performed to assess the strength of operated and contralateral femurs. Longitudinal axial load using a metal rod was applied to femoral head. Load value gradually increased to complete destruction of anatomical specimen and measured.The results: femurs with implants from porous tantalum Trabecular Metal and Stiktitewith stood the maximum load in the conditions of normal bone density. Specimen of femurs with implanted porous titanium (the most weak) and tantalum Trabecular Metal (the most solid) composed separate subsets in the conditions of simulated osteoporosis.The conclusions: the comparative analysis of biomechanical investigation revealed that bone with implants from porous tantalum withstands the maximum breaking load in the conditions of normal and osteoporotic bone.

Фиксация ацетабулярного компонента эндопротеза в условиях остеопороза и изменений анатомии вертлужной впадины является актуальной проблемой современной ортопедии.Цель: провести сравнительный анализ прочности костно-металлического блока для различных типов поверхностей имплантатов в условиях нормального состояния костной ткани и при моделировании остеопороза у крыс.Методы: проведены экспериментальные исследования прочности бедренной кости 60 лабораторных крыс. Животных разделили на две группы по 30 в каждой: I — условно здоровые, II — с моделированным остеопорозом методом овариоэктомии. В каждой группе сформировано по 6 подгрупп животных, которым в дырчатый дефект дистального метафиза бедренной кости (БК) устанавливали имплантаты из различных материалов: пористый титан, пористый тантал Trabecular Metal (Zimmer), титан с покрытием Gription (DePuy), Stiktite (Smith & Nephew), Trabecular Titanium (Lima), Tritanum (Stry-ker). Через 14 дней после имплантации животных выводили из эксперимента и проводили биомеханические исследования прочности оперированных и контралатеральных БК. Препарат БК фиксировали на устройстве головкой вверх. К головке БК прикладывали продольную осевую нагрузку с помощью металлического штока. Величину нагрузки увеличивали до полного разрушения препарата и измеряли.Результаты: при нормальной плотности костной ткани наибольшие разрушающие нагрузки выдерживали БК с имплантатами из пористого тантала Trabecular Metal и Stiktite. В условиях моделированного остеопороза отдельные подмножества составили препараты БК с имплантированным пористым титаном (самые слабые) и танталом Trabecular Metal (самые прочные).Выводы: сравнительный анализ биомеханического исследования показал, что при нормальной плотности костной ткани и в условиях моделирования остеопороза наибольшие разрушающие нагрузки выдерживает костная ткань с имплантатами из пористого тантала.

Фіксація ацетабулярного компонента ендопротеза в умовах остеопорозу і змін анатомії кульшової западини є актуальною проблемою сучасної ортопедії.Мета: провести порівняльний аналіз міцності кістково-металевого блоку для різних типів поверхонь імплантатів в умовах нормального стану кісткової тканини і моделювання остеопорозу в щурів.Методи: проведені експериментальні дослідження міцності стегнової кістки 60 лабораторних щурів. Тварин розділили на дві групи по 30 у кожній: I — умовно здорові, II — з модельованим остеопорозом методом оваріоектомії. У кожній групі сформовано по 6 підгруп тварин, яким у дірчастий дефект дистального метафіза стегнової кістки (СК) встановлювали імплантати з різних матеріалів: шпаристий титан, шпаристий тантал Trabecular Metal (Zimmer), титан із покриттям Gription (DePuy), Stiktite (Smith & Nephew), Trabecular Titanium (Lima), Tritanum (Stry-ker). Через 14 днів після імплантації тварин виводили з експерименту і виконували біомеханічні дослідження міцності оперованих і контралатеральних СК. Препарат СК фіксували на пристрої головкою догори. До головки СК прикладали поздовжнє осьове навантаження за допомогою металевого штока. Величину навантаження збільшували до повного руйнування препарату і вимірювали.Результати: у разі нормальної щільності кісткової тканини найбільші руйнівні навантаження витримували СК з імплантатами з пористого танталу Trabecular Metal і Stiktite. В умовах модельованого остеопорозу окремі підмножини склали препарати СК з імплантованим шпаристим титаном (найслабші) і танталом Trabecular Metal (найміцніші).Висновки: порівняльний аналіз біомеханічного дослідження свідчить, що за нормальної щільності кісткової тканини і в умовах моделювання остеопорозу найбільші руйнівні навантаження витримує кісткова тканина з імплантатами із шпаристого танталу.