Carbon-carbon composite nail for intramedullary osteosynthesis in rats with experimental osteoporosis

Abstract

ABSTRACT. Background. In Ukraine, there has recently been an increase in the number of limb bone fractures among the population, in particular, due to increase in the number of elderly people, which is associated with the development of age-related osteoporosis and fragility of bones. Therefore, the use of artificial implants in traumatology is becoming increasingly important. The search for new bioinert and biodegradable materials, that are capable of providing rapid fracture consolidation and do not require repeated surgical intervention, continues. Objective. To elaborate a model for the research of using carbon-carbon composite nail for intramedullary osteosynthesis in laboratory rats with fractures of femur and tibia in norm and with experimental osteoporosis. Methods. The work investigated the lower limbs of 6 groups of Wistar rats. The first part of the study involved 4 groups of rats with modeled tibial fracture with subsequent osteosynthesis in norm and with experimental osteoporosis. The second part of the research included two groups of laboratory rats with modeled femur fracture. In both parts we used metal injection needle, as well as carbon-carbon composite nail for osteosynthesis. Results. All animals underwent surgery well, stepped on the injured limb. X-ray examination after the osteosynthesis demonstrated satisfactory reposition of the fragments. One month after modeled fracture in rats with experimental osteoporosis a violation of the normal consolidation of the fracture was observed, especially in the group where carbon-carbon composite nails were used for osteosynthesis. Further, until the 180th day after the surgery there were no peculiarities, function of the limbs was restored, mainly without expressed angular deformities. Актуальність. В Україні протягом останнього часу спостерігається зростання кількості переломів кісток кінцівок серед населення, зокрема, через збільшення чисельності осіб похилого віку, що пов’язано із розвитком вікового остеопорозу та ламкості кісток. Тому застосування штучних імплантатів в травматології набуває все більшої актуальності. Продовжується пошук нових біоінертних та біорозкладаних матеріалів, які здатні забезпечити швидку консолідацію переломів та не потребують повторного оперативного втручання. Мета. Розробити модель для дослідження використання вуглець-вуглецевого композитного стрижня для інтрамедулярного остеосинтезу у лабораторних щурів з переломами стегна і гомілки в нормі і з експериментальним остеопорозом. Методи. В роботі досліджували нижні кінцівки 6 груп щурів лінії Вістар. У першій частині дослідження брали участь 4 групи щурів з модельованим пере-ломом великогомілкової кістки з подальшим остеосинтезом в нормі та з експериментальним остеопорозом. Друга частина дослідження включала дві групи лабораторних щурів з модельованих переломом стегнової кістки. В обох частинах використовувалася металева ін'єкційна голка, а також стрижень з вуглець-вуглецевого композиту для остеосинтезу. Результати. Всі тварини добре перенесли операцію, ступали на травмовану кінцівку. Рентгенологічне дослідження після остеосинтезу показало задовільну репозицію уламків. Через місяць після моделювання перелому у щурів з експериментальним остеопорозом спостерігалося порушення нормальної консолідації перелому, особливо в групі, де для остеосинтезу викорис-товувалися стрижні з вуглець-вуглецевого композиту. Надалі до 180-го дня після операції ніяких особливостей не відзначалося, функція кінцівок відновилася, в основному, без виражених кутових деформацій. Актуальность. В Украине в последнее время наблюдается рост числа переломов костей конечностей среди населения, в частности, из-за роста числа пожилых людей, что связано с развитием возрастного остеопороза и ломкости костей. Поэтому использование искусственных имплантатов в травматологии становится все более актуальным. Продолжаются поиски новых биоинертных и биоразла гаемых материалов, способных обеспечить быстрое сращение переломов и не требующих повторного хирургического вмешательства. Цель. Разработать модель для исследования использования углерод-углеродного композитного стержня для интрамедуллярного остеосинтеза у лабораторных крыс с переломами бедра и голени в норме и с экспериментальным остеопорозом. Методы. В работе исследовали нижние конечности 6 групп крыс линии Вистар. В первой части исследования участвовали 4 группы крыс с моделированным переломом большеберцовой кости с последующим остеосинтезом в норме и с экспериментальным остеопорозом. Вторая часть исследования включала две группы лабораторных крыс с моделированным переломом бедренной кости. В обеих частях использовалась металлическая инъекционная игла, а также стержень из углеродно-углеродного композита для остеосинтеза. Результаты. Все животные хорошо перенесли операцию, ступали на травмированную конечность. Рентгенологическое исследование после остеосинтеза показало удовлетворительную репозицию отломков. Через месяц после моделирования перелома у крыс с экспериментальным остеопорозом наблюдалось нарушение нормальной консолидации перелома, особенно в группе, где для остеосинтеза использовались стержни из углерод-углеродного композита. В дальнейшем до 180-го дня после операции никаких особенностей не отмечалось, функция конечностей восстановилась, в основном, без выраженных угловых деформаций.