Femur diyafizer kırıklarında hidroksiapatit-borik asit ve hidroksiapatit- magnezyum kaplı kirschner telinin kırık iyileşmesi üzerine etkinliğinin histolojik, radyolojik ve biyomekanik olarak değerlendirilmesi

Amaç: Biyomedikal mühendisliği sayesinde üretilen, farklı bileşenlerin yer aldığı kaplama materyallerinin geliştirilmesini sağlayarak bunların kırık iyileşmesi üzerine olan etkilerini araştırmak amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda; ratların sağ femur kemiği diyafizer bölgesinde oluşturulan transvers kırıklarda, Hidroksiapatit (HA), Borik Asit (BA), Magnezyum (Mg) kombinasyonlarından üretilen Kirschner teli (K teli) ile kırık fiksasyonunun kırık iyileşmesi ve onarımına etkisi histolojik, radyolojik ve biyomekanik olarak araştırmaktır. Materyal Metod: Çalışmada ortalama yaşları 3 ay, ağırlıkları 250-300 mg olarak hesaplanan toplam 60 adet Wistar Albino türü rat kullanıldı. Deney hayvanları her grupta 12 adet rat olacak şekilde 5 gruba ayrıldı. Her grupta sağ femur diyafizer bölgesine transvers kırık oluşturuldu. Biyomedikal mühendisliği ile ortak çalışma sonrası çeşitli materyaller ile kaplanan K telleri her gruba özel olarak belirlendiği gibi intramedüller olarak uygulandı. Cerrahi sonrası kırık iyileşmesini değerlendirmek adına 6. hafta erken dönemde her gruptan 6 adet rat ve 12. hafta geç dönemde her gruptan 6 adet rat sakrifiye edildi. Deneklerin sayısı önceden yapılan çalışmalar ve istatistiksel anlamlarına göre grup başı en az 6 olarak hesaplandı ve güç analizi %95 olarak belirlendi. Kullanılan Wistar Albino türü denek hayvanlarının DNA benzerliği %99 olması çalışmamızın güç analizini kuvvetlendirmiştir. Gruplar, sakrifikasyon zamanlarına göre yüksek doz anestezik madde enjeksiyonu ile sakrifiye edildi. Sakrifikasyon sonrası ratlar radyolojik değerlendirmeye alındı. Radyolojik değerlendirmede Lane-Sandhu radyolojik skorlamasına göre değerlendirildi. Ardından ratların sağ femurları eksize edilerek histopatolojik çalışmaya tabii tutuldu. Materyaller %10'luk tamponlanmış formalinde 1 hafta süre ile fikse edildi. Fiksasyondan sonra materyaller %50'lik formik asit ve %20'lik sodyum sitrat çözeltilerinden hazırlanan solüsyonda dekalsifiye edildi. Dekalsifikasyon sonrası kemik doku örnekleri parafin bloklara gömülerek mikrotom ile 5-7 μm kalınlığındaki kesitler lamlar üzerine alındı. Bu kesitler Hematoksilen-Eozin ve Masson's Tricrom boyama yöntemiyle boyanıp, Huo ve Ark. kırık iyileşmesi skalasına göre değerlendirmeleri yapıldı. Tanımlayıcı analizler sunulurken ortalama, standart sapma, ortanca değerler kullanılmıştır. Normal dağılım göstermeyen (non-parametrik) değişkenler iki grup arasında değerlendirilirken Mann Whitney U Testi kullanılmıştır. İkiden fazla grupta normal dağılım göstermeyen sürekli değişken karşılaştırılmasında Kruskal-Wallis Testi kullanıldı. Kruskal-Wallis Testinin anlamlı bulunduğu durumlarda post-hoc analiz olarak Pairwise Comparisons testi kullanıldı. Bütün analizlerde IBM SPSS.23 programı kullanılmış ve anlamlılık düzeyi olarak p< 0.05 değeri kabul edilmiştir. Bulgular: Direk sitotoksisite testinde çalışmada kullanılan K teli materyallerinin hücre proliferasyonu üzerine toksik etki yaratmadığını saptandı. İndirek sitotoksisite testinde, çalışma sonuçlarına göre kontrol grubu içeren kuyucukların canlılık oranı % 100 olarak değerlendirildi. Bu verilerle çalışmada kullanılan K teli materyallerinin hücre proliferasyonu üzerine toksik etki yaratmadığı saptandı. Tüm gruplarda kırık iyileşmesinin histolojik skorlarında aynı grup içerisindeki 6. hafta ve 12. hafta deney grupları arasında anlamlı fark saptandı. Aynı gruplardaki 12.hafta deney gruplarının, 6.hafta deney gruplarına göre kırık iyileşmesinde anlamlı artış görüldü. Tüm gruplar 6. hafta ortalamaları ile karşılaştırıldığında HA + Mg kaplı K teli uygulanan 5. deney grubunun en yüksek değerde ve anlamlı olduğu görüldü. (p<0.001) Tüm gruplardaki 6. hafta deney gruplarının birbirleriyle ikili grup karşılaştırıldığında 5. grubun diğer gruplara nazaran kırık iyileşmesinde anlamlı fark oluşturduğu görüldü. Tüm gruplar 12. hafta ortalamaları ile karşılaştırıldığında kırık iyileşmesinin histolojik skorlarında 5. deney grubunun en yüksek değerde ve anlamlı olduğu görüldü. (p<0.001) Tüm gruplardaki 12. hafta deney gruplarının birbirleriyle ikili grup karşılaştırıldığında 5. grubun diğer gruplara nazaran kırık iyileşmesinde anlamlı fark oluşturduğu görüldü. Kırık iyileşmesinin radyolojik olarak değerlendirilmesinde ise tüm gruplarda, aynı grup içerisindeki 6. hafta ve 12. hafta deney grupları arasında anlamlı fark saptanmadı. Kırık iyileşmesinin radyolojik olarak değerlendirilmesinde tüm gruplar 6. hafta ortalamaları ile karşılaştırıldığında 4. ve 5. deney gruplarının en yüksek değerde, 3. deney grubunun ise en düşük değerde olduğu görüldü fakat anlamlı fark saptanmadı. (p=0.837) Kırık iyileşmesinin radyolojik olarak değerlendirilmesinde tüm gruplar 12. hafta ortalamaları ile karşılaştırıldığında 2. ve 5. deney grubunun en yüksek değerde, 1.deney grubunun ise en düşük değerde olduğu görüldü fakat anlamlı fark saptanmadı. (p=0.479) Tüm gruplarda histopatoloji ve radyoloji skorları karşılaştırıldığında birbirleri arasında korelasyon olduğu görüldü. (p<0.001 ve r= 0.438) 6. hafta ve 12. hafta deney gruplarının histopatoloji ve radyoloji skorları karşılaştırıldığında birbirleri arasında korelasyon olduğu görüldü.( 6. Hafta için p=0,047 ve r=0,365 , 12.hafta için p=0,019 ve r=0,426 ) Biyomekanik testlerde gruplarda yer alan ratların sol femurları deney sonrası kullanıldı. Elde edilen analiz verileri ışığında testler arası optimal şartlar sağlanamamış olup daha fazla materyal gereksiniminden dolayı deney gruplarında yer alan ratların sağ femurları biyomekanik testlere tabii tutulmadı. Sonuç: Yapmış olduğumuz deneysel çalışmadan elde edilen veriler ışığında erken ve geç dönem kırık iyileşmesinde Mg içeren implant kullanımı ile iyi histolojik sonuçlar elde edilebilir ve bununla birlikte kırık tespit materyallerinde Mg kaplama yapılmasının kırık iyileşmesinde olumlu sonuçlar doğuracağını düşüncesi ortaya çıkmaktadır. Kırık tespitinde kullanılan biyomateryallerde özellikle HA + Mg kaplama ile istenilen sonuçlar elde edilebilir. Anahtar Kelimeler: Kırık iyileşmesi, Magnezyum, Borik asit, Hidroksiapatit