Injerto de Hueso Particulado

El injerto de hueso particulado del defecto del hueso con los allografts de partículas es un procedimiento clínico comúnmente realizado. Sin embargo, el tamaño ideal de las partículas óseas utilizadas para llenar los defectos óseos está mal definido. Por esta razón el estudio de la biología de los allografts del hueso con diversos tamaños de partícula se ha realizado. Los defectos óseos de tamaño estándar en el fémur y la tibia de los animales experimentales fueron llenos de allografts corticales liofilizados del hueso con tamaños de partícula de 1-2m m, de 800-500 μm, de 500-300 μm, de 300-90 μm, de 250-125 μm, de 125-106 μm, de 106 a 75 μm y de 75-25 μm. Los defectos sin llenar y los llenos con el hueso autólogo sirvieron como controles. El hueso cortical fue elegido porque produjo mejores resultados clínicos que hizo el hueso esponjoso. Asimismo el hueso de partículas liofilizado efectuó una curación más rápida que el hueso congelado. Las puntuaciones numéricas se asignaron a cada defecto basándose en los estudios brutos, radiográficos y histomorfométrico. Las partículas en la gama de 300 a 90 micrones produjeron la curación rápida por la osificación directa. Las partículas debajo de 100 µm tenían un potencial osteogénico perceptiblemente reducido. Las partículas en el rango de 75-25 μm no pudieron curar los defectos todos juntos. La cicatrización de defectos envasados con partículas mayores de 300 μm fue más lenta que con injertos de 300 – 90 μm. La curación rápida de los defectos del hueso llenos con los allografts del hueso de partícula en la gama de 300 a 90 μm indica tales allografts se puede utilizar con eficacia en el relleno de los defectos del hueso. Esto es de relevancia clínica.

Introducción

El relleno de los quistes del hueso unicameral y del aneurysmal con el allograft del hueso fue estudiado por Spence y otros que compararon partículas de hueso de la canceladura y corticales y la superioridad demostrada del hueso cortical versus esponjoso en la curación de los quistes. En estos estudios se utilizó hueso liofilizado. En estudios experimentales, cuando el hueso liofilizado fue comparado a su contrapartida congelada produjo una curación más rápida y uniforme. El hueso particulado liofilizado también fue utilizado en borrar defectos después de la supresión de los tumores malos de la calidad benigna y baja. Spence empleó partículas óseas de 2-4 mm de tamaño. Otros investigadores han utilizado partículas de injerto óseo de varios tamaños sin unanimidad de opinión con respecto al tamaño óptimo de las partículas. Algunos autores de estudios experimentales indican que las partículas más pequeñas inducen más formación ósea que las más grandes. Otros sostienen una visión opuesta. Desde el punto de vista práctico sería ventajoso utilizar polvo extremadamente pequeño como el injerto de hueso particulado ya que se compacta fácilmente y por lo tanto borraría toda la cavidad. Sin embargo, no se ha demostrado si el polvo óseo verdadero es eficaz en la promoción de la curación rápida de los defectos óseos. Sin importar si un allograft es cortical o esponjoso se acuerda generalmente que el tamaño del injerto correlaciona con la incorporación del injerto, la curación del hueso y las características biomecánicas del injerto. Sin embargo, no se sabe qué tamaños de partícula inducen las tasas más altas de curación. Por lo tanto hemos realizado un estudio animal comparativo en el cual llenamos defectos oseos estándar con las partículas del hueso de diversos tamaños y determinamos el efecto del mismo sobre la inducción, la osteoconducción y la rapidez de la curación de defectos óseos. Presumimos que puede haber una relación entre el tamaño de partícula del allograft y su capacidad de promover el hueso que cura. Para este estudio empleamos allografts corticales liofilizados porque iguales fueron demostrados clínico eficaces, y porque los allografts liofilizados del hueso de partícula curaron más rápidamente que hicieron sus contrapartes congeladas. En la planificación de esta investigación se seleccionó un modelo de primate no humano, y se utilizó una técnica combinada de defectos cortico-esponjosos bien descrita y validada. Los primates no humanos, incluidos los babuinos, se han utilizado extensivamente en estudios de trasplante musculoesquelético debido a sus similitudes anatómicas con los humanos.

Materiales y métodos

El diseño del estudio incluyó el embalaje de defectos intraóseos estándar con los allografts del hueso compuestos de diversos tamaños de partícula y de la curación cuantificación de los defectos por medidas radiográficas, gruesas, y histomorfométrico. 38 sanos, jóvenes y maduros, machos y hembras babuinos (Papio Hamadryas) con un peso promedio de 8,35 kg SD = 0.69 fueron utilizados en los experimentos. La madurez esquelética fue determinada por el encierro de la placa epifisaria en el fémur distal. Los animales se mantuvieron en colonias en los recintos de aire abierto. Solamente un defecto por animal fue llenado de un allograft específico que era probado. En total hubo 68 defectos. 59 se encontraban en animales sacrificados a las 6 semanas y representados en el cuadro 22. Estos eran 6 controles sin llenar, 6 llenos de autoinjerto, 6 llenos de cubos de 1-2mm, 7 llenos de 500-800 partículas de µm, 4 llenos de 500-300 µm partículas 9 llenas de 300-90 partículas µm, 5 llenas de 250-125 partículas µm, 6 llenas de 125-106 µm partículas, 4 con 106-75 µm partículas, y 6 con 75 a 25 µm.

Para determinar un tamaño de muestra apropiado para el análisis de la energía del estudio fue realizado usando el software de computadora de los applets de Java de lenth para la energía y el tamaño de la muestra. Se consideró significativo una puntuación de 45, asignada bajo el sistema de puntuación utilizado y derivado de la comparación de preparaciones de control con muestras de 1-2mm, ya que se indicó un poco de curación ósea inicial. Este valor refleja una diferencia fácilmente identificable entre las preparaciones del control que no demuestran ninguna curación (cuenta asignada de 0) y el inicio de la osteogénesis inducida por el hueso cortical clínico aceptado 1-2m m. Por lo tanto un tamaño del efecto de 45 como el estándar para la significación fue fijado. Asumiendo una diferencia en los valores de la media = 45 con un estándar para la desviación de significancia de 10, para alcanzar la significación estadística de p < 0.05, una muestra de n = 4 daría 99,5% de potencia. Usando los mismos supuestos, una muestra mínima de 2 produciría una potencia de 64,6%. Puesto que la intención del estudio era identificar las partículas del hueso que conducen a la curación óptima del hueso, estas condiciones revelarían efectos relevantes al resultado.

Los animales fueron alimentados con una dieta estándar purina Monkey Chow (PMI Nutrition International, LLC, Brentwood, MO) suplementada con frutas. Antes de que se iniciaran los procedimientos quirúrgicos, los protocolos de investigación fueron aprobados por el Comité de uso y cuidado animal institucional. Todos los procedimientos quirúrgicos se llevaron a cabo en una sala de operaciones. A lo largo de los experimentos, los animales estaban bajo el cuidado de los veterinarios de acuerdo con las regulaciones del USDA y recomendaciones del NIH.

El hueso aséptico suprimido de extremidades más bajas de seis animales no incluidos en el grupo de 38 animales experimentales fue utilizado para la preparación de allografts. El hueso fue limpiado de los tejidos suaves, lavado con la agitación con salino caliente para quitar la médula y la grasa, envuelta en las toallas de algodón, y selladas en las bolsas de plástico. El lavado del injerto con el retiro de la médula y de la grasa extraósea permitió para compactar del material del injerto en el defecto [11]. El hueso entonces fue congelado rápidamente en el vapor líquido del nitrógeno. Se colocaron alícuotas de hueso congelado de nitrógeno líquido en una cámara de liofilización utilizando precauciones asépticas. Los compartimientos del helada-secador fueron esterilizados con el óxido de etileno y después aireados. El hueso fue liofilizado durante 5 días con un condensador de liofilizador a-50 ° a-60 ° c y estantes a-30 ° a-20 ° c. Antes de retirar el hueso liofilizado del aparato, los estantes se calentaron a 25 ° c. El régimen de liofilización utilizado produjo un producto con humedad residual determinada gravimétricamente del 3% al 5%. El hueso liofilizado se molió de forma gradual en una amoladora industrial (Mill-Tek, TEKMAR Dohrman, Cincinnati, oh) sin sobrecalentamiento. El hueso entonces fue tamizado a través de los tamices de prueba estándar de los e.e.u.u. Las preparaciones con tamaño de partícula fueron producidas como sigue: 800-500 µm, 500-300 µm, 300-90 µm, 250 to125 µm, 125 a 106 µm, 106 a 75 µm, y 75 a 25 µm. Éstos fueron comparados con el "hueso machacado 1 a 2m m de tamaño. 80 a 85% de las partículas en estas preparaciones estaban dentro del rango especificado. El 15% a 20% eran más pequeños.

Los animales inmovilizados con ketamina (5 mg/kg de peso corporal) fueron intubados y anestesiados con isoflurano. Los signos vitales se monitorearon durante los procedimientos quirúrgicos realizados asépticamente. Preoperatively, los animales fueron dados 25 mg/kg de cefazolina. Cefazolina también fue administrado dos veces al día durante 3 días de postoperatorio. Después de la operación, los animales fueron mantenidos individualmente en jaulas por 3 a 4 días. Se proporcionó analgesia con burprenorphine (0,01 mg/kg de peso corporal) cada 12 horas durante 1 a 2 días. Los animales fueron devueltos a sus respectivas colonias. La comida y el agua se dieron a voluntad.