Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Тrauma" Том 22, №5, 2021

Back to issue

Studying the strength of the tibia during the replacement of a post-resection defect with a segmental allograft using locked intramedullary nailing (experimental clinical study)

Authors: Вирва О.Є., Головіна Я.О., Малик Р.В., Карпінський М.Ю., Карпінська О.Д.
ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України», м. Харків, Україна

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Актуальність. Для досягнення успіху в інкорпорації кісткових алоімплантатів та кістки реципієнта береться до уваги багато чинників, які можна розділити на дві основні групи — фактори, що стосуються стерилізації та обробки кісткового алоімплантату, та фактори, що впливають на надійність фіксації імплантату у кістці реципієнта. Другим важливим фактором є методика фіксації алоімплантатів та кістки реципієнта. Мета: визначити механічні властивості кістки після сегментарної кісткової алопластики. Матеріали та методи. Хвора Ш., 30 років, із діагнозом «остеогенна саркома дистального відділу лівої великогомілкової кістки T2N0M0 GIII, II стадія, II клінічна група», якій було проведено курси поліхіміотерапії, оперативне втручання за розробленою методикою. Видалено пухлини en block, заміщено післярезекційний дефект артикулюючим сегментарним кістковим алоімплантатом, який було фіксовано до кістки реципієнта через сходинкоподібну остеотомію, та інтрамедулярним блоківним стрижнем. У зоні контакту алоімплантату та кістки реципієнта додатково розміщено кіст-кові автотрансплантати. Через 2 роки пацієнтці було проведено оперативне втручання: ампутація лівої нижньої кінцівки на рівні н/3 стегна. Рентгенологічно відзначалося зрощення алоімплантату та кістки реципієнта. Проведено експериментальне дослідження межі міцності великогомілкової кістки після сегментарної алопластики післярезекційного дефекту із застосуванням розробленої методики оперативного втручання та сегментарного алоімплантату. Результати. Для порівняння результатів експериментального дослідження препарату великогомілкової кістки після сегментарної кісткової алопластики були відібрані дані про величини межі міцності кісткової тканини при навантаженнях на стиск і згин. Як показав проведений експеримент, межа міцності препарату великогомілкової кістки після її кісткової алопластики дорівнює 51,82 МПа. Це значення відповідає мінімальній величині межі міцності компактної кістки при згинанні — 51 МПа. Хоча це вдвічі поступається максимальному значенню межі міцності компактної кістки на згін (133 МПа), але треба зважати на те, що всі наведені довідкові показники були отримані при випробуваннях неушкоджених препаратів компактної кістки. Висновки. Застосування сегментарного кісткового алоімплантату для заміщення післярезекційного дефекту довгої кістки з фіксацією його до кістки реципієнта через сходинкоподібну остеотомію та інтрамедулярний блоківний остеосинтез із додатковою кістковою автопластикою у зоні контакту алоімплантату та кістки реципієнта дозволяє отримати в зоні остеотомії кістку, межа міцності якої відповідає неушкодженій компактній кістковій тканині.

Background. To achieve success in the incorporation of allografts and bone of the recipient, many factors are taken into account, which can be divided into two main groups: those related to sterilization and processing of the bone allograft and factors affecting the reliability of implant fixation in the bone of the recipient. The second important factor is the method for fixing the allografts and the bone of the recipient. The purpose was to determine the mechanical properties of bone after segmental bone alloplasty. Materials and methods. Female patient Sh., 30 years old, diagnosed with osteosarcoma of the left distal tibia T2N0M0 GIII, degree II, clinical group II, underwent polychemotherapy courses, surgical intervention according to the developed method. The tumor was removed en block, a post-resection defect was replaced with an articulating segmental bone allograft, fixed to the recipient’s bone through a stepped osteotomy and an intramedullary locked nail. Bone autografts were additionally placed into the area of the allograft contact with the recipient’s bone. After 2 years, the patient underwent surgery: amputation at the left third of the thigh. Radiographically, fusion of the allograft and the recipient’s bone was noted. An experimental study of the tensile strength of the tibia after segmental alloplasty of a post-resection defect was carried out using the developed surgical technique and a segmental allograft. Results. To compare the results of an experimental study of the tibia preparation after segmental bone alloplasty, data about the values of the ultimate strength of the bone tissue under compression and bending loads were selected. As shown by the experiment, the ultimate strength of the tibia preparation after its bone alloplasty was 51.82 MPa. This value corresponds to the minimum ultimate strength of a compact bone in bending — 51 MPa. Although this is twice as low as the maximum value of the ultimate strength of a compact bone in bending (133 MPa), it should be borne in mind that all the given reference values were obtained when testing intact preparations of a compact bone. Conclusions. The use of a segmental bone allograft to replace a post-resection defect in a long bone with its fixation to the recipient’s bone through a stepped osteotomy and locked intramedullary nailing with additional bone autoplasty in the area of the allograft contact with the recipient’s bone makes it possible to obtain in the osteotomy zone the bone, the ultimate strength of which corresponds to that of the intact tissue.


Keywords

великогомілкова кістка, остеосинтез, пухлини, межа міцності

tibia; osteosynthesis; tumors; ultimate strength


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Gautam D., Arora N., Gupta S., George J., Malhotra R. Megaprosthesis Versus allograft prosthesis composite for the management of massive skeletal defects: a meta-analysis of comparative studies. Current reviews in Musculoskeletal Medicine. 2021. Vol. 14(3). P. 255-270. doi: https://doi.org/10.1007/s12178-021-09707-6.
2. Gharedaghi M., Peivandi M.T., Mazloomi M., Shoorin H.R., Hasani M., Seyf P., Khazaee F. Evaluation of clinical results and complications of structural allograft reconstruction after bone tumor surgery. Arch. Bone Joint Surgery. 2016. Vol. 4(3). P. 236-242. Retrieved from https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27517069.
3. Вырва О.Е., Головина Я.А., Малык Р.В. Аллокомпозитное эндопротезирование при хирургическом лечении пациентов со злокачественными опухолями длинных костей (обзор литературы). Ортопедия, травматология, протезирование. 2015. № 2. C. 120-125. doi: https://doi.org/10.15674/0030-598720152120-125.
4. Nguyen H., Morgan D.A., Forwood M.R. Sterilization of allograft bone: effects of gamma irradiation on allograft biology and biomechanics. Cell and tissue banking. 2007. Vol. 8(2). 
P. 93-105. doi: https://doi.org/10.1007/s10561-006-9020-1
5. Вирва О.Є., Головіна Я.О., Малик Р.В., Головіна О.О. Системний огляд і метааналіз результатів модульного й алокомпозитного ендопротезування за умов кістково-суглобових дефектів після резекції пухлини. Ортопедія, травматологія і протезування. 2020. № 2. С. 5-15. doi: https://doi.org/10.15674/0030-5987202025-15.
6. Вирва О.Є., Бурлака В.В., Карпінський М.Ю. Напружено-деформовані стани в системі «ендопротез — променева кістка» (біомеханічне дослідження). Ортопедия, травматология и протезирование. 2012. № 3. С. 14-19. doi: 10.15674/0030-59872012314-19.
7. Vyrva O., Burlaka V., Karpinsky M. Tumor endoprothesis-radius bone system stress-deformity state. Biomechanical study. Muskuloskeletal Tumor Society: Annual Meeting, September, 20-22. 2012. 158.
8. Вирва О.Є., Міхановський Д.О., Карпінський М.Ю. Біомеханічне дослідження напружено-деформованих станів системи «ендопротез — плечова кістка» за умов резекції пухлини. Ортопедия, травматология и протезирование. 2015. № 3. С. 14-20. doi: 10.15674/0030-59872015314-20.
9. Вирва О.Є., Міхановський Д.О., Головіна Я.О., Нікольченко О.А., Карпінський М.Ю. Експериментальне обґрунтування комбінованої фіксації пухлинного ендопротеза для заміщення діафізарних дефектів довгих кісток у щурів. Ортопедия, травматология и протезирование. 2015. № 4. С. 49-54. doi: 10.15674/0030-59872015449-54.
10. Вирва О.Є., Міхановський Д.О., Карпінський М.Ю., Нікольченко О.А. Комбінована фіксація модульного пухлинного ендопротеза проксимального відділу плечової кістки (експериментально-клінічне дослідження). Ортопедия, травматология и протезирование. 2017. № 3. С. 99-104. doi: 10.15674/0030-59872017399-104.
11. Вирва О.Є., Головіна Я.О., Карпінський М.Ю., Яресько О.В., Малик Р.В. Дослідження напружено-деформованого стану в системі «імплантат — кістка» на моделі алокомпозитного ендопротеза проксимального відділу стегнової кістки. Травма. 2020. № 21(1). С. 38-48. doi: 10.22141/1608-1706.1.21.2020.197797.
12. Вирва О.Є., Головіна Я.О., Карпінська О.Д., Карпінський М.Ю. Біомеханічне експериментальне обґрунтування методики фіксації кісткового алоімплантата і кістки реципієнта. Ортопедия, травматология и протезирование. 2020. № 1. С. 40-45. doi: 10.15674/0030-59872020140-45.
13. Вирва О.Є., Головіна Я.О., Малик Р.В., Карпінський М.Ю., Яресько О.В. Порівняльний аналіз даних напружено-деформованого стану математичних моделей індивідуального ендопротеза й алокомпозитного ендопротеза у разі заміщення дефектів довгих кісток. Травма. 2021. № 22(4). С. 37-45. doi: 10.22141/1608-1706.4.22.2021.239708.
14. Патент України № 145498 «Спосіб алокомпозитного ендопротезування». Вирва О.Є., Головіна Я.О., Малик Р.В.; опубл. 10.12.2020.
15. Аврунин А.С. Механизм жесткости и прочности кости в норме и при старении организма. Наноуровневая модель. Гений ортопедии. 2008. № 3. С. 59-66.
16. Olson S.A. Designing a biomechanics investigation: choosing the right model. J. Orthop. Trauma. 2012 Dec. Vol. 26(12). P. 672-7.
17. Hart N.H., Nimphius S., Rantalainen T., Ireland A., Siafarikas A., Newton R.U. Mechanical basis of bone strength: influence of bone material, bone structure and muscle action. J. Musculoskelet Neuronal. Interact. 2017 Sep. Vol. 17(3). P. 114-139. PMID: 28860414
18. Dong X.N., Acuna R.L., Luo Q. et al. Orientation dependence of progressive post-yield behavior of human cortical bone in compression. J. Biomech. 2012. Vol. 45. P. 2829-2834. 
19. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 2000. 560 с. 
20. Nguyen H., Morgan D.A., Forwood M.R. Sterilization of allograft bone: effects of gamma irradiation on allograft biology and biomechanics. Cell and tissue banking. 2007. Vol. 8(2). P. 93-105. doi: https://doi.org/10.1007/s10561-006-9020-1.
21. Islam A., Chapin K., Moore E., Ford J., Rimnac C., Akkus O. Gamma radiation sterilization reduces the high-cycle fatigue life of allograft bone. Clinical Orthopaedics and Related Research. 2016. Vol. 474(3). P. 827-835. doi: https://doi.org/10.1007/s11999-015-4589-y.
22. Fatih Yıldız, Onder Kılıçoglu, Goksel Dikmen, Ergun Bozdag, Emin Sünbüloglu, Meral Tuna. Biomechanical comparison of oblique and step-cut osteotomies used in total hip arthroplasty with femoral shortening. http://dx.doi.org/10.1016/j.jos.2016.04.015. Journal of Orthopaedic. Science. 2016. Vol. 21. P. 640e646.
23. Brett M. Cascio, Kevin A. Thomas, Scott C. Wilson. A Mechanical Comparison and Review of Transverse, Step-Cut, and Sigmoid Osteotomies. Сlinical orthopaedics and related research. 2003. Vol. 411. P. 296-304. doi: 10.1097/01.blo.0000069895.31220.e8.

Back to issue