Kemik iliği ablasyonunun sıçan tibiasının bölgesel biyomekanik özellikleri üzerine etkileri

Amaç: Normal sıçan tibiasının bölgesel (metafiz-diyafiz) biyomekanik özellikleri ve bir kırık iyileşme modeli olan kemik iliği ablasyonu sonrası bu özelliklerde ortaya çıkan değişiklikler incelendi. Çalışma planı: Tibialarına kemik iliği ablasyonu uygulanan 24 adet Sprague-Dawley cinsi sıçan deney grubunu, hiçbir cerrahi işlem uygulanmayan sekiz adet sıçan kontrol grubunu oluşturdu. Tüm sıçanlardan proksimal metafiz, proksimal diyafiz, distal diyafiz ve distal metafiz örnekleri hazırlandı. Kontrol grubunda kompresif kuvvetler uygulanarak tibianın bölgesel segmentlerinde sertlik (E), güç (Smaks) ve dayanıklılık (toplam enerji absorbsiyonu, U) parametreleri ölçüldü. Deney grubunda ise ablasyonu takiben 1, 3, 7, 9 ve 15. günlerde kompresyon uygulanarak, ablasyonun tibianın bölgesel mekanik özelliklerinde meydana getirdiği değişiklikler incelendi. Sonuçlar: Normal sıçan tibiasında anatomik bölgeler arasında en düşük E, Smaks ve U ölçümleri proksimal metafiz bölgesinden elde edilirken, en yüksek değerler E ve Smaks ölçümlerinde distal diyafiz, U ölçümlerinde ise proksimal diyafiz bölgelerinden elde edildi. Kemik iliği ablasyonu sonrasında tüm test değerlerinde 1-7. günlerde düşüş, 7-9. günlerde hafif bir artış ve 9-15. günlerde yeniden bir düşüş saptandı. Mekanik ölçüm parametreleri açısından iki grup arasında belirgin istatistiksel fark saptanırken (p0.05). Çıkarımlar: Normal sıçan tibiasında biyomekanik açıdan diyafiz en dirençli, proksimal metafiz ise en zayıf anatomik bölgedir. Kemik iliği ablasyonu sonrası meydana gelen metabolik olaylar, tibianın bölgesel mekanik özelliklerinde değişikliklere neden olmaktadır. Ablasyona bağlı intramedüller hasardan en fazla etki lenen bölgeler tibianın metafizer segmentleridir.

The effect of bone marrow ablation on regional biomechanical properties of rat tibia

Objectives: Regional (metaphyseal-diaphyseal) biomechanichal properties of normal rat tibia, and changes on these biomechanichal properties after bone marrow ablation, a model of fracture healing, were examined. Methods: The study included 24 Sprague-Dawley rats that underwent tibial marrow ablation, and eight control rats with no surgical procedure. Proximal metaphyseal, proximal diaphyseal, distal diaphyseal, and distal metaphyseal samples were prepared from the tibias of all rats. In the control group, stiffness (elastic modulus, E), strength (maximum strength, Smax), and toughness (total energy absorption, U) parameters of the regional tibial segments were evaluated under compression loads. In the experimental group, compression was applied following bone marrow ablation on days 1, 3, 7, 9, and 15, and ablation-induced changes in the regional biomechanical properties were studied. Results: The lowest E, Smax, and U values were obtained from the proximal metaphysis. The highest E and Smax values were from the distal diaphyseal, and the highest U values were from the proximal diaphyseal regions. In ablation-induced rats, decreases were observed in all the mechanical test values during days 1 to 7, followed by slight increases on days 7 to 9, and eventual decreases on days 9 to 15. There were significant differences between the two groups with respect to biomechanical parameters (p<0.05), but no significant differences were found between the tibial regions (p>0.05). Conclusion: Biomechanically, the most resistant and the weakest anatomic regions of normal rat tibia are the diaphyseal region and proximal metaphysis, respectively. The metabolic changes occurring after bone marrow ablation lead to changes in the mechanical properties of the tibia. The most affected tibial segments from ablation- induced intramedullary injury are the metaphyseal segments.

___

  • 1. Gazit D, Shteyer A, Bab I. Further characterization of osteogenic-cell growth promoting activity derived from healing bone marrow. Connect Tissue Res 1989;23:153-61.
  • 2. Magnuson SK, Booth R, Porter S, Gorski JP. Bilateral tibial marrow ablation in rats induces a rapid hypercalcemia arising from extratibial bone resorption inhibitable by methylprednisolone or deflazacort. J Bone Miner Res 1997;12:200-9.
  • 3. Schwartz Z, Sela J, Ramirez V, Amir D, Boyan BD. Changes in extracellular matrix vesicles during healing of rat tibial bone: a morphometric and biochemical study. Bone 1989;10:53-60.
  • 4. Bayraktar HH, Morgan EF, Niebur GL, Morris GE, Wong EK, Keaveny TM. Comparison of the elastic and yield properties of human femoral trabecular and cortical bone tissue. J Biomech 2004;37:27-35.
  • 5. Ciarelli TE, Fyhrie DP, Schaffler MB, Goldstein SA. Variations in three-dimensional cancellous bone architecture of the proximal femur in female hip fractures and in controls. J Bone Miner Res 2000;15:32-40.
  • 6. Miller Z, Fuchs MB. Effect of trabecular curvature on the stiffness of trabecular bone. J Biomech 2005;38:1855-64.
  • 7. Pressel T, Bouguecha A, Vogt U, Meyer-Lindenberg A, Behrens BA, Nolte I, et al. Mechanical properties of femoral trabecular bone in dogs. Biomed Eng Online 2005;4:17.
  • 8. Currey J. Incompatible mechanical properties in compact bone. J Theor Biol 2004;231:569-80.
  • 9. Jiang Y, Zhao J, Genant HK, Dequeker J, Geusens P. Bone mineral density and biomechanical properties of spine and femur of ovariectomized rats treated with naproxen. Bone 1998;22:509-14.
  • 10. Ito M, Nishida A, Aoyagi K, Uetani M, Hayashi K, Kawase M. Effects of risedronate on trabecular microstructure and biomechanical properties in ovariectomized rat tibia. Osteoporos Int 2005;16:1042-8.
  • 11. Bayraktar HH, Keaveny TM. Mechanisms of uniformity of yield strains for trabecular bone. J Biomech 2004;37:1671-8.
  • 12. Dunham CE, Takaki SE, Johnson JA, Dunning CE. Mechanical properties of cancellous bone of the distal humerus. Clin Biomech 2005;20:834-8.
  • 13. Giesen EB, Ding M, Dalstra M, van Eijden TM. Reduced mechanical load decreases the density, stiffness, and strength of cancellous bone of the mandibular condyle. Clin Biomech 2003;18:358-63.
  • 14. Morgan EF, Keaveny TM. Dependence of yield strain of human trabecular bone on anatomic site. J Biomech 2001;34:569-77.
  • 15. Suva LJ, Seedor JG, Endo N, Quartuccio HA, Thompson DD, Bab I, et al. Pattern of gene expression following rat tibial marrow ablation. J Bone Miner Res 1993;8:379-88.
  • 16. Harkess JW, Ramsey WC. Principles of fractures and dislocations. In: Rockwood CA Jr, Green DP, Bucholz RW, Heckman JD, editors. Rockwood and Green’s fractures in adults. Vol. 1, 4th ed. Philadelphia: J. B. Lippincott; 1984. p. 4-120.
  • 17. Odgaard A, Linde F. The underestimation of Young’s modulus in compressive testing of cancellous bone specimens. J Biomech 1991;24:691-8.
  • 18. Keaveny TM, Pinilla TP, Crawford RP, Kopperdahl DL, Lou A. Systematic and random errors in compression testing of trabecular bone. J Orthop Res 1997;15:101-10.
  • 19. Acito AJ, Kasra M, Lee JM, Grynpas MD. Effects of intermittent administration of pamidronate on the mechanical properties of canine cortical and trabecular bone. J Orthop Res 1994;12:742-6.
  • 20. Brzoska MM, Majewska K, Moniuszko-Jakoniuk J. Weakness in the mechanical properties of the femur of growing female rats exposed to cadmium. Arch Toxicol 2005;79:277-88.
  • 21. Giavaresi G, Fini M, Gnudi S, Mongiorgi R, Ripamonti C, Zati A, et al. The mechanical properties of fluoride-treated bone in the ovariectomized rat. Calcif Tissue Int 1999;65:237-41.
  • 22. Gazit D, Karmish M, Holzman L, Bab I. Regenerating marrow induces systemic increase in osteo- and chondrogenesis. Endocrinology 1990;126:2607-13.
Acta Orthopaedica et Traumatologica Turcica-Cover
  • ISSN: 1017-995X
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: Türk Ortopedi ve Travmatoloji Derneği
Sayıdaki Diğer Makaleler

Travma şiddeti ile serum eser element düzeyi ilişkili mi?

Aykın ŞİMŞEK, Alpaslan ŞENKÖYLÜ, Erdal CİLA, Mahmut UĞURLU, AHMET BAYAR, Akif M. ÖZTÜRK, Sedat IŞIKLI, Yasin MUŞDAL, Haluk YETKİN

Femur başı avasküler nekrozu olan hastalarda çimentosuz total kalça artroplastisi

Levent ÇELEBİ, HASAN HİLMİ MURATLI, Ertuğrul AKŞAHİN, Mehmet Fırat YAĞMURLU, Halil Yalçın YÜKSEL, Ali BİÇİMOĞLU

Koroner arter baypas ameliyatı sonrası oluşan omuz sıkışma sendromunun tedavisi

Koray ÜNAY, Oğuz POYANLI, Kaya AKAN, Mehmet VESKE, Nadir ŞENER

Çarpık ayağın konservatif tedavisi: Fonksiyonel Yöntem ve uzun dönemli izlem

Henri BENSAHEL, Pascal JEHANNO, Jean-Pierre DELABY, Christine THEMAR-NOEL

Chevron osteotomisinin stabilizasyonu amacıyla kapsüloperiosteal flep uygulaması

BÜLENT ÖZKURT, Murat Altay, Cem Nuri AKTEKİN, Ali TOPRAK, Yalçın TABAK

Kemik iliği ablasyonunun sıçan tibiasının bölgesel biyomekanik özellikleri üzerine etkileri

Salim ERSÖZLÜ, Bartu SARIÖZEN, Reşat ÖZCAN, Özgür ÖZER, Rasim ŞERİFOĞLU

Superior labrum anterior posterior ve Bankart kombine lezyonlarının artroskopik tamiri

Mehmet Uğur ÖZBAYDAR, Çağrı TEKİN, Rıfat KOCABAŞ, MEHMET ALTUN

İki dizde farklı zamanlarda ortaya çıkan lipoma arboresan: Olgu sunumu

Yaşar SAĞLIK, RAMAZAN AKMEŞE, Yusuf YILDIZ, Kerem BAŞARIR

Elin duyu restorasyonu için pediküllü flep uygulamaları ve geç dönem sonuçlar

Türker ÖZKAN, Fatih KABAKAŞ, Atakan AYDIN, Bülent YAPRAK, Eftal GÜDEMEZ

Medial subtalar çıkık tedavisinden dokuz yıl sonra gelişen subtalar hareket kısıtlılığı

Feridun ÇİLLİ