CC BY
28
I
Орипнальы дозддження
Original Researches
Травма
УДК 611.718.5:004.932.2 DOI: 10.22141/1608-1706.5.20.2019.185559
Шимон В.М.1, Алфелдй С.П.1, Шимон М.В.1, Карпнський М.Ю.2, Карпнська О.Д.2, Суббота I.A.2
1ДВНЗ «Ужгородський нац1ональний ун1верситет» МОН Укра'ни, м. Ужгород, Укра'на
2ДУ «¡нститутпатологИхребта та суглоб!в 1м. проф. M.I. Ситенка НАМН Укра'ни», м. Харк1в, Укра'на
шш я я я я
Експериментальне досодження мщност юсток щурiв iз дефектом, заповненим бiосклом
Резюме. Актуальнсть. Одним з перспективних матералв для замщення юсткових дефект е боскло — активний матерал, що складаеться з1 склопод1бно/ матриц\ й мкрокристалв. Бюактивне скло належить до класу керамки, що здатна взаемод1яти з тканинами организму. Але навть при довол/ значному поширенн воскла вплив його на м1цн1сн1 характеристики юстки псля замщення дефекту мало вивчений. Мета: вивчити в експеримент механчну м'цн'ють кюток лабораторних щурв ¡з дефектом, заповненим босклом. Матерали та методи. Материалом дослдкення були 40 самок щурв вком 3 м1сяц1. Уперш1й груп юстковий дефект заповнювали босклом, у другй — склокерамкою. Тварин виводили з експерименту через 1, 2, 4 \ 12 тижн1в п1сля операцИ, по 5 щурв ¡з кожно/ групи. Як групу контролю використовували контралатеральн неоперован юнц1вки тварин. Результати. Проведений аналз показав, що при заповненн Истового дефекту склом м'1цн'1сть оперовано/ та ¡нтактно/ юсток статистично не вдр1зняються (р = 0,171), у той же час юстки з дефектами, заповненими склокерамкою, були за м1цн1стю значущо пршими (р = 0,010), нж ¡нтактн1. Аналогична динамка простежуеться / на терм1н спостереження 2 тижн1, тобто юстки з дефектами, заповненими склом, хоч / мали меншу м1цн1сть (142 ± 50 Н), нж ¡нтактн1 (200 ± 29 Н), але рзниця була статистично не значущою (р = 0,063). М1цн1сть юсток ¡з дефектами, заповненими склокерамкою, на 2-й тиждень експерименту (146 ± 49 Н) була статистично значущо меншою (р = 0,010), нжм1цн1сть ¡нтактнихксток (200 ± 41Н). Через 1 мсяць псля операцИ спостергали ¡нвераю процесу, тобто м1цн1сть ¡мплантованих юсток перевищи-ла показники ¡нтактних препарат / становила 44 ± 31Н. При цьому для препарат ¡з дефектом, заповненим склом, рзниця з ¡нтактними юстками була статистично значущою (р = 0,035). Препарати з дефектами, заповненими склокерамкою, хоча й витримували б!льш високе навантаження, н1ж ¡нтактн1 юстки, у середньому 28 ± 56 Н, але рзниця не набувала статистично/ значущост (р = 0,332). Аналогична тенденция збергалася й через 12 тижнв псля операцИ. Висновки. Використання боскла й склокерамки для заповнення юсткових дефект дозволяе у в1ддленому пер1од1 статистично значимо пдвищити м1цн1сть тако/ юстки до показниюв, бльших за показники ¡нтактно/ юстки.
Ключовi слова: механчна м1цн1сть юсток; боскло; навантаження
Вступ
Сучасш технологй' замщення ысткових дефекпв дозволяють значно покращити й прискорити процес загоення ушкоджень. Сьогодш в медичнш практищ застосовують велику кшьысть матерiалiв замщення — вщ алоыстки до рiзноманiтних штучних матерiалiв, таких як метал [1, 2], вуглець [3—8], полiмери [9, 10] та шше [11-15].
Одним з перспективних матер1аив для замщення шсткових дефекпв е бюскло. Це бюлопчно активний матер1ал, що складаеться зi склоподiбноl
матриц й мiкрокристалiв. Бюактивне скло належить до класу керамши, що здатна взаeмодiяти з тканинами оргашзму. Але навпь при доволi значному поширенш бюскла вплив його на мщшсш характеристики ыстки шсля замщення дефекту мало вивчений.
Великий досвщ вивчення мехашчно! взаемоди ыст-ково! тканини зi штучними матерiалами шсля заповнення дефекпв мае лабораторiя бюмехашки ДУ «1н-ститут патологи хребта та суглобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН Укра!ни» (1ПХС) [1-15].
© «Травма» / «Травма» / «Trauma» («Travma»), 2019
© Видавець Заславський О.Ю. / Издатель Заславский А.Ю. / Publisher Zaslavsky O.Yu., 2019
Для кореспонденци: Шимон В.М., доктор медичних наук, професор, медичний факультет, Ужгородський нацюнальний ушверситет, пл. Народна, 1, м. Ужгород, 88000, УкраТна; e-mail: [email protected]
For correspondence: V.M. Shimon, MD, PhD, Professor, medical faculty, Uzhhorod National University, Narodna Sq., 3, Uzhhorod, 88000, Ukraine; e-mail: [email protected]
Рисунок 1. Експериментальн1 дослдження: а) схема навантаження; б) стенд для б'юмехан'чних
дослджень
Мета: вивчити в експеримент мехашчну мщшсть исток лабораторних щурiв iз дефектом, заповненим бiосклом.
Мaтерiaли та методи
У лаборатори бiомеханiки ДУ «1нститут патологи хребта та суглобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН Укра-1ни» були проведет експериментальш дослiдження мiцностi стегнових исток лабораторних щурiв попу-ляци 1ПХС iз модельованим остеопорозом пiсля за-повнення исткового дефекту штучним матерiалом. Матерiалом дослiдження були 40 самок щурiв вiком 3 мiсяцi. Ушм тваринам пiд загальним наркозом за до-помогою стоматологiчного бору створювали дефект у проксимальному вiддiлi лiвоl стегново'1 кiстки, пiсля чого дефект заповнювали штучним матерiалом, а рану ушивали.
Уш тварини були подiленi на двi групи, по 20 тварин у кожнш. У першу групу увiйшли щури, у яких истко-вий дефект заповнювали бiосклом, у другу — п, яким його заповнювали склокерамшою. Тварин виводили з експерименту через 1, 2, 4 i 12 тижшв пiсля операци, по 5 щурiв iз кожно'1 групи. Як групу контролю використо-вували контралатеральнi неоперованi кiнцiвки тварин.
Препарати стегнових исток щурiв випробували на мiцнiсть пiд впливом стискаючого осьового наванта-ження. Схеми навантаження наведено на рис. 1.
Препарат стегново! истки закр^ювали в кулачковому патрош за дiафiзарну частину нижче вщ рiв-ня дефекту. Навантаження прикладали за допомогою металевого штоку до головки й великого вертлюга. Навантаження здшснювали до руйнування прокси-
мального вщдту стегново1 истки. Навантаження, при якому здшснилося руйнування препарату, вимiрювa-ли за допомогою тензометричного датчика SBA-100L, результати фшсували пристроем реестраци' CAS типу CI-2001A (рис. 2).
Данi експерименту були оброблеш статистично. Для порiвняння даних рiзних груп використовували Т-тест для незалежних вибiрок, для порiвняння даних контралатеральних кiнцiвок використовували Т-тест для парних вибiрок. Для порiвняння трьох груп (скло, склокерамiка, штакт) використовували однофакторний дисперсiйний aнaлiз ANOVA з апос-терiорним тестом Дункана. Порiвняння динамiки процесiв для рiзних iмплантатiв проводили за допомогою загально1 лiнiйноï моделi для повторних ви-мiрювань [16].
Результати та обговорення
У результaтi проведених експериментальних до-слiджень були отримaнi даш щодо величин макси-мальних навантажень, яи могли витримати препарати стегнових исток лабораторних щурiв, iз дефектами, заповненими штучними мaтерiaлaми, у рiзнi термiни пiсля проведення оперативного втру-чання. Усi дaнi були оброблеш методами описово!' статистики. Результати статистично!' обробки наведет в табл. 1.
Проведений aнaлiз показав, що при заповне-ннi исткового дефекту склом мiцнiсть оперовано1 та штактно1 кiсток статистично не вiдрiзняеться (p = 0,171), у той же час истки з дефектами, заповненими склокерамшою, були за мщшстю значущо
пршими (р = 0,010), нiж штактш. Аналогiчна ди-намiка простежуеться й на термш спостереження 2 тижш, тобто кiстки з дефектами, заповненими склом, хоч i мали меншу мiцнiсть (142 ± 50 Н), шж iнтактнi (200 ± 29 Н), але рiзниця також була ста-тистично не значущою (р = 0,063). Мщшсть кiсток iз дефектами, заповненими склокерамiкою, на 2-й тиждень експерименту (146 ± 49 Н) була статистич-но значущо меншою (р = 0,010), шж мiцнiсть штак-тних кiсток (200 ± 41 Н).
Через 1 мюяць пiсля операци спостерiгали ш-версiю процесу, тобто мiцнiсть исток з iмпланта-
Рисунок 2. Пристрй для реестрацИ величини навантаження CAS типу CI-2001A з тензометричним датчиком SBA-100L
том перевищила показники штактних препарапв i становила 44 ± 31 Н. При цьому для препарапв iз дефектом, заповненим склом, рiзниця з iнтактними була статистично значущою (р = 0,035). Препара-ти з дефектами, заповненими склокерамшою, хоч i витримували бiльш високе навантаження, нiж ш-тактнi истки, у середньому (28 ± 56 Н), але рiзни-ця не набувала статистично! значущост (р = 0,332). Аналопчна тенденцiя зберiгалася й через 12 тижшв пiсля операци.
Наступний крок — ми порiвняли результати випро-бувань оперованих исток обох груп шддослщних тва-рин на предмет того, чи не е отримаш даш результатом невдалого моделювання остеопорозу або рiзних умов утримання тварин. Результати порiвняльного аналiзу наведено в табл. 2.
Бiльш наочно порiвняти результати аналiзу мщнос-тi оперованих кiсток мiж групами пiддослiдних тварин можна за допомогою дiаграми, що наведена на рис. 3.
Результати порiвняльного статистичного аналiзу величин максимальних навантажень, при яких руй-нуються оперованi истки щурiв з модельованим ос-теопорозом, залежно вiд тривалостi експерименту показали, що на вшх етапах дослщження статистично значущо! рiзницi мiж препаратами першо! i друго! груп не спостерналося. Це свiдчить про те, що за кри-терiем мiцностi кiстково! тканини обидвi групи були щентичними. Тому для подальшого дослiдження всi данi препаратiв оперованих исток були об'еднаш в одну групу.
Для порiвняння мiцностi исток — штактних i з iмплантатами — склом й склокерамiкою було прове-
Таблиця 1. Результати статистичного анал'1зуданих експерименту
Навантаження, Н
Дослщна група Термш спостереження KicTKa M ± SD Т-тест парний
M ± SD T, Р
1 тиждень 1мплантат 134 ± 36 -34 ± 45 t = -1,667
1нтакт 168 ± 16 p = 0,171
2 тижн 1мппантат 142 ± 50 -58 ± 50 t = -2,558
Скло 1нтакт 200 ± 29 p = 0,063
4 тижн 1мппантат 258 ± 08 44 ± 31 t = 3,143
1нтакт 214 ± 27 p = 0,035
12 тижж-мв 1мппантат 290 ± 42 64 ± 27 t = 5,297
1нтакт 226 ± 54 p = 0,006
1 тиждень 1мппантат 132 ± 32 -56 ± 27 t = -4,635
1нтакт 188 ± 13 p = 0,010
2 тижн 1мплантат 146 ± 49 -54 ± 27 t = -4,323
Склокерамка 1нтакт 200 ± 41 p = 0,012
4 тижн 1мппантат 246 ± 50 28 ± 56 t = 1,103
1нтакт 218 ± 80 p = 0,332
12 тижнiв 1мппантат 260 ± 76 28 ± 66 t = 0,947
1нтакт 232 ± 46 p = 0,397
Таблиця 2. Результати пор1вняльного аналзу м1цност1 оперованих ксток м'ж групами
п!ддосл!дних тварин
Термш спостереження Дослщна група п Навантаження, Н
M ± SD Т-тест (незалежний)
1 тиждень Скло 5 168 ± 16 t = -2,132 р = 0,066
Склокерамка 5 188 ± 13
2 тижн Скло 5 200 ± 29 t = 0,000 р = 1,000
Склокерамка 5 200 ± 40
4 тижн Скло 5 214 ± 27 t = -0,316 р = 0,760
Склокерамка 5 218 ± 08
12 тижыв Скло 5 226 ± 54 t = -0,189 р = 0,855
Склокерамка 5 232 ± 46
дено однофакторний дисперсшний аналiз ANOVA з апостерiорним тестом Дункана. Як показали ста-тистичнi дослщження, експеримент можна роздь лити на 2 частини. Перша — коли мщшсть проопе-рованих кiсток менша за iнтактну кiстку (табл. 3), i друга — коли ыстка з iмплантатом стае мiцнiшою за штактну (табл. 4).
Як показав апостерюрний порiвняльний аналiз через 1 i 2 тижнi пiсля операци, мiцнiсть оперованих кiнцiвок iз дефектами, заповненими як склом,
так i склокерамiкою, статистично значимо (на рiвнi р = 0,05) нижча за мщшсть штактних кiсток, про що свiдчить 1х розташування в окремих шдмножинах. Препарати стегнових кюток iз дефектами, заповненими склом i склокерамiкою, статистично значимо не вiдрiзнялися мiж собою (р = 0,898 через 1 тиж-день, р = 0,870 через 2 тижш), у результат чого вони потрапили в одну шдмножину. Наочно це показано на рис. 4. На дiаграмi наведено розподш препарапв за мiцнiстю на 1-му i 2-му тижнi спостереження.
250 200 150 -I-100 — 50 0
1 тиждень
2тижн1
4тижм
12 тижмв
Рисунок 3. Д'аграма м!цност! оперованих юсток у групах п!ддосл!дних тварин
Рисунок 4. Д'аграма пор!вняння м!цност! оперованих та iнтактних кюток на 1-му i 2-му тижнi спостереження
Таблиця 3. Результати дисперсйного аналзу ANOVA (апостерюрний тест Дункана) порiвняння м!цност1 штактних та оперованих юсток у групах препара^в стегнових кюток щур!в 1з дефектами, заповненими склом i склокерамкою, через 112 тижн! п'юля операци
Дослщна група п 1 тиждень 2 тижш
Пщмножина для альфа = 0,05
1 2 1 2
Склокерамка 5 132 142
Скло 5 134 146
1нтакт 10 178 200
Значущiсть, р 0,898 1,000 0,870 1,000
Таблиця 4. Результати дисперсшного аналзу (ANOVA, апостерорний тест Дункана) мiцностi нтактних та оперованих юсток у групах препаралв стегнових кюток щур!в 1з дефектами, заповненими склом I склокерам!кою, через 4112 тижн!в псля операцИ
Дослщна група n 4 тижш 12 тижшв
Пщмножина для альфа = 0,05
1 2 1 2
1нтакт 10 216 229
Склокерамка 5 246 246 260 260
Скло 5 258 290
Значущють, р 0,082 0,470 0,083 0,181
Результати апостерюрного множинного порiвняння ANOVA для препаратав у термш 4 i 12 тижшв пiсля опе-раци наведено в табл. 4.
На 4-й тиждень тсля операци спостерiгаеться пере-вищення мiцностi кусток iз заповненим дефектом по-рiвняно з iнтактними препаратами. Однак препарати з дефектами, заповненими склокерамшою, не мали ста-тистично значущих (р = 0,082) вщмшностей вiд штак-
тних препаратiв, у результат чого потрапили з ними в одну тдмножину 1. Щ препарати також розташованi в одшй пiдмножинi 2 з препаратами стегнових исток, у яких дефект заповнений склом. Це е доказом вщ-сутносп статистично значущо! рiзницi (р = 0,470) мiж ними. Отже, потрапляння штактних кiсток i препара-тiв iз заповненням дефектiв склом до рiзних шдмно-жин дозволяе зробити висновок про наявшсть значущо! статистично! (на рiвнi р = 0,05) рiзницi мiж ними. На дiаграмi (рис. 5) показане сшввщношення мiцностi кусток дослiдних тварин на 4-й i 12-й тиждень спосте-реження.
Проведене статистичне моделювання за алгоритмом загально! лiнiйно! моделi для визначення ступеня рiзницi розвитку динамiчного процесу змiни мiцностi исток при рiзних видах iмплантату й змши мiцностi iнтактних кусток упродовж спостереження (табл. 5).
За результатами проведеного аналiзу було доведено, що з часом мщшсть исток статистично значущо змшюеться, це стосуеться як штактних, так i исток з iмплантатом. Отже, всi тести показали, що истки з часом змщнюються незалежно вiд умов проведення ек-сперименту.
Порiвняння кривих динамiки змiцнення кiсток (табл. 6) показало, що тип iмплантату не впливае на процес регенераци кiсток у чась
Рисунок 5. Пор'/вняння м!цност! оперованих та штактнихюстокна 4-му й 12-му тижш спостереження
Таблиця 5. Результати за даними загальноi лiнiйноi моделi для повторних вим1рювань
Ефект Значення F Знч.
Час • вид iмплантату Слщ Пшлая 0,710 2,935 0,021
Лямбда Ушкса 0,297 4,173 0,004
Слщ ХотеллЫга 2,343 5,466 0,001
Найбтьший корЫь Роя 2,333 12,440 0,001
Таблиця 6. Результати апостерюрного тесту Даннетта — порiвняння динам'1ки процес'в змни
мiцностi кюток у час
Пара дослщження Рiзниця середшх M ± SE Статистична значущють рiзницi
Скло 1нтакт 0,00250 ± 0,09396 1,000
Склокерамка 1нтакт -0,09750 ± 0,09396 0,510
Рисунок 6. Граф1к зм1ни м1цност1 стегнових ксток щур1в псля заповнення кСткових дефектов
штучними матер'алами
У даному розрахунку проводиться аналiз усеред-нених динамiчних кривих. З даних аналiзу можна зробити висновок, що динамша змiцнення кiсток е однаковою, тобто не юнуе статистично! рiзницi (р > 0,05) мiж видами iмплантованого матерiалу й iнтактом. Для наочного уявлення процесу змши мiцностi стегнових исток щурiв пiсля заповнення ысткових дефектiв штучними матерiалами подано графш (рис. 6).
Як видно на графшу (рис. 6), у першi 2 тижнi шс-ля операцп мiцнiсть оперованих кiсток нижча за мщшсть iнтактних, що обумовлено наявшстю по-рожнинного дефекту в них i слабким зрощенням штучного матерiалу з кiстковою тканиною. У тер-мiн 4 тижнi пiсля операцп спостерiгаеться переви-щення мiцностi оперованих шсток над iнтактними. Екстраполяцiя графшв змiни мiцностi iнтактних i оперованих исток дозволяе зробити припущення про те, що вирiвнювання мiцностi оперованих i не-оперованих кiсток вщбуваеться на третiй тиждень пiсля операцп. Стрибок мщносп оперованих кiсток у термш мiж другим i четвертим тижнями шсля операцп, можливо, пов'язаний з активним процесом регенерацп шстково! тканини. Надалi процес шст-коутворення уповiльнюеться, i мiцнiсть препарапв набувае максимально можливого значення. Змши мщносп iнтактних кiсток, скорiше за все, обумов-ленi вiковими змшами в органiзмi тварин. Переви-щення мiцностi оперованих кiсток над штактними можна пояснити ефектом бетону, колi в м'який цемент додають бiльш мiцний щебiнь, що шдвищуе його мiцнiсть.
Висновки
Використання бюскла й CKnoKepaMÎKM для заповнення юсткових дефектiв дозволяе у вщдтеному перiодi статистично значимо пщвищити мщшсть тако! кiстки до показникiв, бтьших за показники iнтактноï кустки.
Конфлжт iHTepeciB. Автори заявляють про вщсут-нiсть конфлiкту iнтересiв i власно'1' фiнансовоï защкав-леностi при шдготовщ дано! статтi.
Список лiтератури
1. Фшпенко В.А., Кармнський М.Ю., Бондаренко С.6., Жигун А.1., Танькут В.О., Аконджом М. Мщшсть шст-ково-металевого блока для р1зних munie поверхонь iMn-ланmаmiв за умов нормального стану кютково1 тканини та при моделюванш остеопорозу в екcnерuменmi на щурах. Травма. 2016. № 4. С. 60-65. DOI: 10.22141/16081706.4.17.2016.77491.
2. Фшпенко В.А., Кармнський М.Ю., Картнська О.Д., Танькут В.О., Аконджом М, Бондаренко С.6. Мщшсть кстково-металевого блоку для рiзнuх тишв поверхонь iмnланmаmiв за умов нормального стану ыстково1 тканини та остеопорозу в щурiв. Ортопедия, травматология и протезирование. 2016. № 1. С. 72-77. DOI: 10.15674/003059872016172-77.
3. Климовицький В.Т., Хадрi Вадид, Гончарова Л.Д., Гурт 1.В., Тяжелов О.А., Карпинский М.Ю., Суббота 1.А. ОбГрунтування використання нового iмnланmацiйного маmерiалу для фксаци меmафiзарнuх nереломiв. Травма. 2009. Т. 10. № 4.
4. Клiмовuцькuй В.Г., Хадрi Вадiд, Гончарова Л.Д., Гурт 1.В., Тяжелов О.А, Суббота 1.А Обгрунтування вико-
ристання нового iмплантацiйного матерiалу для фжсацн метаф1зарних переломiв. Травма. 2010. Т. 11. № 1. С. 27-30.
5. 1ванов Т.В., Картнський М.Ю. Картнська О.Д., По-шелок Д.М., Федак В.1. Вивчення впливу матерiалу iмn-лантатiв на деструктивш процеси у хребцевих сегментах. Зб. наукових праць XV зИзду ортопедiв-травматологiв УкраИни. Дшпропетровськ, 16—18 вересня 2010р. С. 95.
6. 1ванов Т.В., Карптський М.Ю, Картнська О.Д., Пошелок Д.М., Федак В.1., Суббота 1.А. Вивчення змн у сумiжних хребцевих сегментах при iмплантацu р1зних ма-терiалiв: Зб. наукових праць XVзИзду ортопедiв-травма-тологiв УкраИни. Дшпропетровськ, 16—18 вересня 2010 р. С. 96.
7. Ашукна Н.О., 1ванов Т.В., Картнський М.Ю. Картнська О.Д., Суббота I.A, Тяжелов О.А., Хадрi Вадiд. Вивчення реакци шшри та шстковог тканини на введення вуглецевого iмплантату. Зб. наукових праць XV зИзду ор-топедiв-травматологiв УкраИни. Дшпропетровськ, 16—18 вересня 2010р. С. 97.
8. Дедех Н.В., Чжоу Лу, Малышкина С.В. Регенерация и механическая прочность кости в условиях имплантации углеродного материала. Ортопедия, травматология и протезирование. 2016. № 3. С. 41-47. DOI: 10.15674/003059872016341-47.
9. Хвисюк О.М., Павлов О.Д., Картнський М.Ю, Картнська О.Д. До^дження тривалостi збереження жор-сткостi фжсаци шсткових уламшв бодеградуючими накстковими пластинами на основi полыактиду. Травма. 2018. Т. 19. № 5. С. 102-109. DOI: 10.22141/16081706.5.19.2018.146652.
10. Стойко И.В., Бэц Т.В., Бэц И.Г., Карпинский М.Ю. Исследование механических свойств материалов для
функциональной стабилизации при переломе пилона. Кл> нчна хiрургiя. 2014. С. 45-48.
11. Продан А.И., Грунтовский Г.Х., Попов А.И., Карпинская Е.Д., Суббота И.А. Биомеханическое обоснование оптимального состава композитного материала для чрес-кожной вертебропластики. Хирургия позвоночника. 2006. № 2.
12. Дегтярь В.А., Зацепин А.В., Карпинский М.Ю., Карпинская Е.Д., Суббота И.А. Экспериментальное исследование прочности костной ткани после заполнения костного дефекта биоимплантатами тутопласт. Медицина и... 2007. № 3-4(18). С. 31-35.
13. Карпинский М.Ю, Суббота И.А, Карпинская Е.Д., Попов А.И. Экспериментально-теоретическое обоснование состава композитного материала для заполнения костных дефектов. Медицина и... 2008. № 3 (21).
14. Карпинский М.Ю., Суббота И.А, Карпинская Е.Д., Зацепин А.В. Механические свойства метафизарной кости после заполнения дефекта имплантатом Тутопласт. Медицина и... 2008. № 3(21).
15. Карпинский М.Ю., Нехлопочин А.С., Нехлопо-чин С.Н., Карпинская Е.Д., Яресько А.В. Особенности напряженно-деформированного состояния шейного отдела позвоночника при замещении тел позвонков искусственными имплантатами разных конструкций. Травма. 2016. № 3. С. 22-23
16. Наследов А. SPSS 19: профессиональный статистический анализ данных. СПб.: Питер, 2011. 400с.
Отримано/Received 04.09.2019 Рецензовано/Revised 12.09.2019 Прийнято до друку/Accepted 12.10.2019 ■
Шимон В.М.1, Алфелдий СП.1, Шимон М.В.1, Карпинский М.Ю.2, Карпинская Е.Д.2, Суббота И.А.2
1ГВУЗ «Ужгородский национальный университет» МОН Украины, г. Ужгород, Украина
2ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины», г. Киев, Украина
Экспериментальное исследование прочности костей крыс с дефектом,
заполненным биостеклом
Резюме. Актуальность. Одним из перспективных материалов для замещения костных дефектов является биостекло — активный материал, состоящий из стекловидной матрицы и микрокристаллов. Биоактивное стекло относится к классу керамики, которая способна взаимодействовать с тканями организма. Но даже при довольно широком распространении биостекла влияние его на прочностные характеристики кости после замещения дефекта мало изучено. Цель: изучить в эксперименте механическую прочность костей лабораторных крыс с дефектом, заполненным биостеклом. Материалы и методы. Материалом исследования были 40 самок крыс в возрасте 3 месяца. В первой группе костный дефект заполняли биостеклом, во второй — стеклокерамикой. Животных выводили из эксперимента через 1, 2, 4 и 12 недель после операции, по 5 крыс из каждой группы. В качестве группы контроля использовали контралатеральные неоперированные конечности животных. Результаты. Проведенный анализ показал, что при заполнении костного дефекта стеклом прочность оперируемой и интактной костей статистически не отличается (р = 0,171), в то же время кости с дефектами, заполненными стеклокерамикой, были по прочности значимо хуже (р = 0,010), чем интактные. Аналогичная динамика прослеживается и на срок наблюдения 2 недели,
то есть кости с дефектами, заполненными стеклом, хотя и имели меньшую прочность (142 ± 50 Н), чем интактные (200 ± 29 Н), но разница также была статистически не значимой (р = 0,063). Прочность костей с дефектами, заполненными стеклокерамикой, на 2-ю неделю эксперимента (146 ± 49 Н) была статистически значимо меньше (р = 0,01), чем прочность интактных костей (200 ± 41 Н). Через 1 месяц после операции наблюдали инверсию процесса, то есть прочность имплантированных костей превысила показатели интактных препаратов и составляла 44,0 ± 3,1 Н. При этом для препаратов с дефектом, заполненным стеклом, разница с интактными была статистически значима (р = 0,035). Препараты с дефектами, заполненными стеклокерамикой, хотя и выдерживали более высокую нагрузку, чем интактные кости, в среднем 28 ± 56 Н, но разница не приобретала статистической значимости (р = 0,332). Аналогичная тенденция сохранялась и через 12 недель после операции. Выводы. Использование биостекла и стеклокерамики для заполнения костных дефектов позволяет в отдаленном периоде статистически значимо повысить прочность такой кости до показателей, превышающих показатели интактной кости. Ключевые слова: механическая прочность костей; биостекло; нагрузка
OpurmaAbHi AOOAÎA^eHHq / Original Researches |
V.M. Shimon1, S.P. Alfeldiy1, M.V. Shimon1, M.Yu. Karpinsky2, E.D. Karpinskaya2, I.A. Subbota2 Uzhhorod National University, Uzhhorod, Ukraine
2State Institution "Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine", Kharkiv, Ukraine
Experimental study of rat bone strength with a defect filled with bioglass
Abstract. Background. One of the promising materials for replacement of bone defects is bioglass, an active material consisting of a glassy matrix and microcrystals. Bioactive glass belongs to the class of ceramics, which is able to interact with body tissues. But even with fairly wide use of bioglass, its effect on the strength characteristics of the bone after defect replacement is poorly understood. The purpose was to study experimentally the mechanical strength of the bones of laboratory rats with a defect filled with bioglass. Materials and methods. The study material was 40 female rats at the age of 3 months. In the first group, the bone defect was filled with bioglass, in the second one — with glass ceramics. Animals were sacrificed 1, 2, 4 and 12 weeks after surgery, 5 rats from each group. The contralateral non-operated limbs of animals were used as a control group. Results. The analysis showed that when filling a bone defect with glass, the strength of the operated and intact bones did not differ statistically (p = 0.171), while bones with defects filled with glass ceramics had significantly lower strength (p = 0.010) than intact ones. A similar dynamics can be observed for the observation period of 2 weeks, that
is, bones with defects filled with glass, although they had less strength (142 ± 50 N) than intact ones (200 ± 29 N), but the difference also was not statistically significant (p = 0.063). The strength of bones with defects filled with glass ceramics on week 2 of the experiment (146 ± 49 N) was statistically significantly lower (p = 0.010) than the strength of intact bones (200 ± 41 N). One month after the operation, there was an inversion of the process, that is, the strength of the implanted bones exceeded the indices of intact preparations and was 44 ± 3.1 N. Moreover, for preparations with a defect filled with glass, the difference with intact ones was statistically significant (p = 0.035). Preparations with defects filled with glass ceramics could withstand a higher load than intact bones, on average 28 ± ± 56 N, but the difference was statistically significant (p = 0.332). A similar trend was observed for 12 weeks after surgery. Conclusions. The use of bioglass and glass ceramics for filling bone defects allows us to increase statistically significantly the bone strength to indicators larger than those of intact ones in the long-term period. Keywords: mechanical strength of bones; bioglass; load
