Kemik defektlerinde rekonstrüksiyon amacıyla kullanılan masquelet tekniğinde sement içeriğindeki uygun östrojen dozunun belirlenmesi
Determination of the appropriate dose of estrogen in the cement in the masquelet technique used for reconstruction of bone defects
Yazar: MEHMET UTKU ÇİFTÇİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÖKHAN BİLGİLİ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / İstanbul Bakırköy Dr. Sadi Konuk Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Kemik defektleri = Bone defects ; Kemik greftleri =   ; Kemik uzatma = Bone lengthening ; Kemik çimentoları = Bone cements ; Reseptörler-östrojen = Receptors-estrogen

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı, etiyolojisi ne olursa olsun meydana gelen kemik defektlerinin rekonstrüksiyonunda kullanalan tekniklerden biri olan Masquelet tekniğinde kaliteli bir membran elde edebilmek için, bu tekniğin ilk aşamasında kullanılan sement içeriğine değişen dozlarda östrojen ekleyerek östrojen dozunun histopatolojik ve immünohistokimyasal etkilerini araştırmak ve bu sayede daha kısa sürede daha kaliteli bir indüklenmiş membran oluşmasını sağlayarak tekniğin geliştirilmesidir.
Materyal Metod: Araştırma laboratuar ortamında kemik defekti oluşturulan Wistar Hannover cinsi ratlar üzerinde yapıldı. Vücut ağırlığı 300-350 gram olan 28 adet rat dört gruba ayrıldı ve deneysel çalışma planlandı.   Östrojenin alt tipi olan östrodiolün kemik sement içerisine farklı dozlarda eklendiği 3 grup ve  herhangi bir katkının olmadığı bir kontrol grubu olacak şekilde deneysel model oluşturuldu. Araştırma sonuçları histolojik ve immünohistokimyasal olarak değerlendirildi.
Uygun anestezi uygulaması sonrasında her bir ratın tek femuruna kemik defekti oluşturuldu ve defekte yerleştirilecek olan sement için 0,2-0,3 g PMMA'nın içerisine sırasıyla 1 mg (0,001 g), 2 mg (0,002 g) ve 4mg (0,004 g) estradiol (Estrofem® 2mg tablet – Estradiol hemihidrat) eklenerek homojen bir şekilde karışım hazırlandı. İki aşamalı bir teknik olarak tanımlanan Masquelet tekniğinin ilk aşamasında kemik defektine yerleştirilen sement içeriklerine göre gruplandırmalar yapıldı. Herhangi bir katkının olmadığı grup K grubunu, 0,001 gram estradiolün olduğu grup E1 grubunu, 0,002 gram estradiolün olduğu grup E2 grubunu, 0,004 gram estradiolün olduğu grup E3 grubunu oluşturdu.  Anestezi işlemini takiben ratların sağ femuru üzerinden    insizyon uygulandı. Cilt ve cilt altı dokular geçildikten sonra kas planları arasından femura ulaşıldı. Femura yerleştirilen 6 delikli plak proksimalden 2 adet ve distalden 2 adet vida ile fikse edildi. Ortada kalan 2 adet vida deliği oyucu yardımıyla zayıflatılarak osteotomize edildi. Hazırlanan kemik sementi oluşturulan kemik defekte yerleştirildi. Ardından insizyon kapatılarak operasyona son verildi. Deney hayvanları anesteziden uyandırıldı ve barınacağı ortama alındı. Masquelet Tekniğinde membran oluşumu için 6 hafta beklendi. Daha sonra deney hayvanlarına uygulanan anestezinin ardından önceki insizyon yerinden giriş yapıldı. Oluşan indüklenmiş membranlar %10'luk formol içerisine alınıp histolojik analizleri yapıldı. Son olarak denekler sakrifiye edildi.                                                                          
Bulgular: Tüm alt gruplardan elde edilen indüklenmiş membranların histolojik ve immünohistokimyasal değerlendirmeleri sonucunda, tüm alt gruplarda kemik yapımı bulguları görüldü. E1, E2 ve E3 gruplarında doz artımıyla beraber kemik yapımı bulgularında belirgin artış olduğu görüldü (p<0.05). Östrojen dozu arttıkça çalışma gruplarına ait histolojik skor değerlerinde istatistiksel açıdan anlamlı ölçüde yükseklik saptandı (p<0.05). Yine immünohistokimyasal incelemeler sonucunda BMP-4 ve IGF-1 ekspresyonunun IRS skorlamasında da E3 grubunda anlamlı ölçüde yükseklik saptandı (p<0.05).
Bu çalışmada elde edilen bulgular PMMA sement içerisine eklenen östrojen dozu artışıyla beraber İM kalitesinin arttığını ve İM oluşumunun daha kısa sürede tamamlanabileceğini gösterdi.
Sonuç: Masquelet tarafından tarif edilen indüklenmiş membran tekniğinin ilk aşaması olan kemik defektlerine kemik çimento yerletirilmesi aşamasında içeriğin östrojenle zenginleştirilmesi İM kalitesini arttırmaktadır. Bu çalışmanın sonuçları uygulanan tedavinin etkinliğinin arttırılabileceğini ve tedavi süresinin kısaltılabileceğini de göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: indüklenmiş membran, kemik defekti, Masquelet tekniği, östrojen, PMMA, yabancı cisim reaksiyonu

Abstract:
Objective: The aim of this study was to investigate the histopathological and immunohistochemical effects of the estrogen dose by adding varying doses of estrogen to the cement used in the first stage of this technique in order to obtain a quality membrane in the Masquelet technique, which is one of the techniques used in the reconstruction of bone defects regardless of their etiology, and thus to improve the technique by providing a better quality induced membrane in a shorter time.

Materials and methods: The research was conducted on Wistar Hannover rats, in which bone defects were created in a laboratory environment. Twenty-eight rats with a body weight of 300–350 grams were divided into four groups, and the experimental study was planned. The experimental model was formed as 3 groups in which estrodiol, which is a subtype of estrogen, was added to the bone cement at different doses and a control group without any additive. The results were evaluated histologically and immunohistochemically. After appropriate anesthesia, a bone defect was created in the single femur of each rat, and a homogeneous mixture was prepared
by adding 1 mg (0.001 g), 2 mg (0.002 g), and 4 mg (0.004 g) of estradiol (Estrofem® 2mg tablet, Estradiol Hemihydrate) to 0.2–0.3 g of PMMA for cement to be placed in the defect. In the first stage of the Masquelet technique, which is defined as a two-stage technique, groupings were made according to the contents of the cement placed in the bone defect. The group without any additive was group K, the group with 0.001 gram of estradiol was group E1, the group with 0.002 gram of estradiol was group E2, and the group with 0.004 gram of estradiol was group E3. Following anesthesia, an incision was made over the right femur of the rats. After the skin and subcutaneous tissues were passed, the femur was reached through the muscle planes. The 6-hole plate placed on the femur was fixed with 2 screws proximally and 2 screws distally. The remaining 2 screw holes in the middle were weakened with the help of a reamer and osteotomized. The prepared bone cement was placed in the bone defect. Then
the incision was closed, and the operation was terminated. The experimental animals were awakened from anesthesia and taken to the housing environment. In the Masquelet Technique, 6 weeks were waited for membrane formation. Then, after the anesthesia was applied to the experimental animals, access was made through the previous incision. The induced membranes were placed in 10% formol, and histological analyses were performed. Finally, the animals were sacrificed.

Results: Histological and immunohistochemical analyses of the induced membranes obtained from all subgroups revealed signs of bone formation in all subgroups. In the E1, E2, and E3 groups, there was a significant increase in bone formation findings with increasing doses (p<0.05). As the estrogen dose increased, a statistically significant increase was detected in the histological score values of the study groups (p<0.05). Again, as a result of immunohistochemical examinations, IRS scoring of BMP-4 and IGF-1 expression was significantly higher in the E3 group (p<0.05).
The findings obtained in this study showed that with the increase in the dose of estrogen added to PMMA cement, the quality of IM improved and IM formation could be completed in a shorter time.

Conclusion: In the first stage of the induced membrane technique described by Masquelet, which is the placement of bone cement in bone defects, enriching the content with estrogen increases the quality of IM. The results of this study also show that the effectiveness of the treatment can be increased and the duration of treatment can be shortened.

Keywords: bone defect, foreign body reaction, induced membrane, Masquelet technique, estrogen, PMMA