Faza chirurgiczna
Należy zaznaczyć, że oba modele zwierzęce wykorzystane w niniejszym badaniu wykazują pewne ograniczenia wynikające z indukowanych chorób. Ograniczenia te w zakresie manipulacji tkankami twardymi i miękkimi objawiają się podczas procedury chirurgicznej.
W modelu cukrzycowym szczur jest większy, co utrudnia stabilizację kończyn podczas procedur chirurgicznych. Zwiększa to czas trwania operacji, a w konsekwencji czas znieczulenia, co wydłuża okres rekonwalescencji i wymaga zatem większej czujności w okresie pooperacyjnym.
W przypadku modelu osteoporotycznego wymagania były zupełnie inne, koncentrując się bardziej na etapie manipulacji kostnej. W tym przypadku można zaobserwować silniejsze krwawienie podczas procedury wiercenia. Ponadto proces osadzania implantu staje się trudniejszy. Mogą wystąpić pewne powikłania, takie jak niewielkie pęknięcia w kości, co zmienia przebieg wprowadzania implantu i czyni go bardziej niestabilnym ze względu na brak oporu kostnego na bocznych ściankach implantu. Ograniczenie to wymaga większego nacisku manualnego i stabilizacji podczas osadzania, co utrudnia kontrolę do momentu uzyskania prawidłowego położenia implantu.
W odniesieniu do maksymalnego momentu obrotowego wprowadzenia implantu, dla obu jednostek chorobowych zaobserwowano stosunkowo różne wartości (Tabela 1). Ogólnie rzecz biorąc, maksymalny średni moment obrotowy wprowadzenia zaobserwowany w modelu osteoporozy był wyższy niż w modelu cukrzycy. W świetle tych wyników interesujące jest zrozumienie wpływu cukrzycy na gęstość kości oraz odporność kości na wprowadzenie implantu, ponieważ stan ten wydaje się mieć bardziej znaczący wpływ na właściwości mechaniczne kości w porównaniu z osteoporozą.
Analiza pooperacyjna
Prawidłowe umiejscowienie implantów tytanowych po 4 i 12 tygodniach od implantacji przeanalizowano za pomocą obrazowania mikro-CT. Reprezentatywne obrazy przedstawiono dla szczurów z osteoporozą (Rycina 9) oraz z cukrzycą (Rycina 10). Ogólnie implanty zostały prawidłowo osadzone w korowej i beleczkowej części kości piszczelowych, wykazując ścisły i ciągły kontakt z częścią korową, bez żadnych oznak stanu zapalnego czy reakcji niepożądanych, co potwierdziło skuteczność protokołu chirurgicznego dla obu modeli patologii.
Łącznie analiza obrazów pozwoliła również na obliczenie stosunku powierzchni kości (mm2)2) w stosunku do powierzchni implantu (mm2), określane jako V(BIC), w obszarze kory, oraz porównując efektywność procedury chirurgicznej w czasie i pomiędzy modelami. Jak pokazano w Rysunek 11Wartości V(BIC) pozostały stałe dla modelu osteoporotycznego w 4. i 12. tygodniu, co wskazuje na stabilną integrację implantu w czasie i podkreśla, że ścisłe połączenie z kością jest zapewnione już w 4. tygodniu. Warto odnotować, że uzyskano bardzo podobne wartości dla modelu cukrzycowego, co wykazuje adekwatność protokołu badania dla obu modeli patologii.

Rysunek 1: Pole operacyjne. Pole operacyjne ukazujące prawidłowe ułożenie szczura i odsłonięcie obszaru interwencji, dopasowanie stożkowego adaptora do dróg oddechowych w celu utrzymania anestezji podczas procedury, a także instrumenty niezbędne do zabiegu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 2: Nacięcie chirurgiczne. Prawidłowa stabilizacja łapy szczura oraz jednoczesne unieruchomienie cienkiej, ruchomej skóry w celu wykonania prawidłowego nacięcia. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3: Odsłonięcie kości i identyfikacja przyczepów mięśniowych. Po lewej stronie: całkowite oddzielenie tkanek z wynikającym odsłonięciem kości. Aby zachować i uniknąć uszkodzenia przyczepów mięśnia tibialis cranialis, mięśnia gracilis oraz bocznej głowy mięśnia gastrocnemius, ważne jest prawidłowe zidentyfikowanie włóknistej białej tkanki ściśle przylegającej do kości, widocznej na rycinie po prawej stronie. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 4: Kolejność wiercenia. Sekwencja procesu wiercenia rozpoczyna się od wiertła pilotującego po lewej stronie, a następnie od wiertła skręcanego po prawej stronie. Aby zapewnić stabilną i bezpieczną procedurę wiercenia, ważne jest utrzymanie stabilizacji zarówno kończyny, jak i tkanek miękkich podczas wiercenia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 5: Przygotowanie do osadzenia implantu. Implant jest mocowany do elementu pośredniego, który zostaje poddany procesowi czyszczenia roztworem soli fizjologicznej podczas obrotu implantu z prędkością 20 rpm. Element pośredni ten umożliwia wprowadzenie implantu do kości za pomocą urządzenia elektronicznego. Urządzenie to zapewnia kontrolę prędkości wprowadzania implantu i rejestruje moment obrotowy w czasie rzeczywistym. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 6: Umieszczenie implantu tytanowego. Wszczepienie implantu do kości wymaga jego umieszczenia na płaskiej powierzchni przyśrodkowej kości, z dala od proksymalnej krawędzi powierzchni przednio-przyśrodkowej kości. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 7: Zamknięcie rany. Kroki zamykania rany przedstawiono w dwóch różnych płaszczyznach. Po lewej: pierwsza, głębsza płaszczyzna jest zamykana prostymi szwami w celu zbliżenia brzegów tkanki mięśniowej. Po prawej: druga, bardziej powierzchowna płaszczyzna jest zamykana szwem wewnątrzskórnym w celu zbliżenia skóry przy jednoczesnym zapobieganiu zewnętrznemu położeniu węzła. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 8: Skan mikro-CT umiejscowienia implantu po zabiegu chirurgicznym. Rycina ilustruje ułożenie szczura w skanerze mikro-CT, a obrazy pozycji implantu są podzielone na trzy sekcje, odpowiadające odpowiednio widokom w osiach x, y i z. Implant jest wskazany czerwoną strzałką w różnych widokach. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 9: Skan micro-CT implantu umieszczonego w kości piszczelowej szczura z osteoporozą. Reprezentatywne obrazy micro-CT po operacji z implantami tytanowymi umieszczonymi w kościach piszczelowych szczurów z osteoporozą po (A) 4 tygodniach i (B) 12 tygodniach implantacji. Każdy obraz jest podzielony na trzy sekcje, odpowiadające odpowiednio widokom w osiach x, y i z. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 10: Skan mikro-CT implantu umieszczonego w kości piszczelowej szczura z cukrzycą. Reprezentatywne pooperacyjne obrazy mikro-CT implantów tytanowych umieszczonych w kościach piszczelowych szczurów z osteoporozą po (A) 4 tygodniach i (B) 12 tygodniach implantacji. Każdy obraz jest podzielony na trzy sekcje, odpowiadające odpowiednio widokom w osiach x, y i z. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 11: Analiza kontaktu kości z implantem (BIC). Wartości V(BIC) obliczone jako pole powierzchni kości (mm2) *100/ pole powierzchni implantu (mm2) na podstawie obrazów mikro-CT dla modeli z osteoporozą (Osteo) i cukrzycą (Diab) po 4 tygodniach (4 w) i 12 tygodniach (12 w) od implantacji. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
| Maksymalny moment obrotowy wkręcania implantu [N·cm] |
| Model | Prawa noga | Lewa noga |
| Osteoporoza | 6.11 ± 0.96 | 6.49 ± 1.34 |
| Cukrzyca | 4.79 ± 1.70 | 4.90 ± 1.76 |
Tabela 1: Maksymalny moment obrotowy podczas wkręcania. Różnice w wartościach maksymalnego momentu obrotowego uzyskane podczas wkręcania implantów u szczurów z cukrzycą oraz szczurów z osteoporozą. Szczury z cukrzycą wykazują niższe wartości maksymalnego momentu obrotowego niż szczury z osteoporozą.