Hidroksiapatit kaplı güçlendirilmiş non-absorbable polifilaman sütür materyalinin kemik – tendon iyileşmesindeki etkisi
The effect of hydroxyapatite coated reinforced non-absorbable polyfilament suture material on tendon - bone healing
Yazar: MUSTAFA ÖZKAYA
Danışman: PROF. GÖKHAN POLAT
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology

Özet:
Giriş: Ön çapraz bağ (ÖÇB) yaralanmaları sporcu popülasyonun yanısıra normal po-pülasyonda da sıklığı her geçen gün artmakta ve tedavi sürecinde ön çapraz bağ rekonstrük-siyonu (ÖÇBR) ameliyatı ön plana çıkmaktadır. ÖÇBR sonrasında kullanılan tendon grefti ile kemik tünel arayüzündeki iyileşmeyi arttırıcı tıbbi uygulamalar günümüzde araştırılmak-tadır. Hidroksiapatit(HAp) kemik defektlerinde, artroplasti ve diş hekimliği implantlarında kullanılan fakat kemik – tendon iyileşmesini (KTİ)  arttırmaya yönelik uygulamaları kısıtlı olan bir materyal. Biz bu çalışmamızda ÖÇBR'de tendon grefti hazırlığında kullanılan güç-lendirilmiş non-absorbable sütür materyalinin HAp ile kaplanmasının KTİ üzerindeki etkile-rini araştırmayı amaçladık.
Materyal ve Metot: Sütür materyalinin kaplanması prosedüründe HAp'ın sütür ma-teryaline stabil ve yaygın bir katman oluşturarak kaplanması için jelatin ile hazırlanan çö-zelti ve HAp kristallerinin çözünmesini sağlayan HAp ile hazırlanan çözelti kullanıldı. Kap-lama işlemi sonrasında kaplı sütür materyallerinin taramalı elektron mikroskobu (TEM) ve enerji dağıtıcı spektrum (EDS) analizleri yapıldı. Hayvan deneyi için 16 adet Yeni Zelanda tavşanı kullanılması planlandı ve her iki (sağ – deney grubu, sol – kontrol grubu) dizde de ekstraartiküler KTİ hayvan modeline yönelik cerrahi prosedür uygulandı. Tavşanların 4 ta-nesi 6'ncı haftada erken dönem histolojik değerlendirme, geri kalanları ise 12'nci haftada (n=4) histolojik, radyolojik ve biyomekanik değerlendirme için sakrifiye edildi. HAp kaplı sütür materyalinin KTİ üzerine etkisini değerlendirmek için histomorfometrik analizler, histolojik kesitlerde KTİ karakterizasyonu, mikro bilgisayarlı tomografi (Mikro – BT) ile  yeni oluşan kemik miktarı, kemik mineral yoğunluğu (KMY), kemik tünelin daralması ve çekme testi ile de kopma kuvveti, sertlik, deplasman vb. parametreler değerlendirildi.
Bulgular: Histolojik değerlendirmelerde 6 ve 12'nci haftada histomorfometrik analiz-ler sonucu deney grubunda kemik/fibröz interzon oranı (alan oranı 6'ncı hafta 1.24±0.14, 12'nci hafta 2.07±0.47; derinlik oranı 6'ncı hafta 1.12±0.18, 12'nci hafta 1.87±0.42) Kontrol Grubuna kıyasla (alan oranı 6'ncı hafta 0.45±0.18, 12'nci hafta 0.74±0.11; derinlik oranı 6'ncı hafta 0.46±0.26, 12'nci hafta 0.71±0.21) anlamlı olarak  daha yüksek (alan oranı 6'ncı hafta p=0.011, 12'nci hafta p=0.013; derinlik oranı 6'ncı hafta p=0.022, 12'nci hafta p=0.017), yeni oluşan çevresel kemik miktarı (%) ise sadece 6'ncı haftada deney grubunda (89.17±5.97)  kontrol grubuna kıyasla (29.66±10.05) anlamlı olarak daha yüksek (p=0.012) görüldü. Ayrıca histolojik kesitlerde KTİ karakterizasyonu sonucu 6 ve 12'nci haftada da fibrokartilaj tabaka, Sharpey lifleri, tendondan kemiğe doku olarak geçişin belirsizliği, in-terdijitasyon, tidemark vb. kriterlere göre deney grubunda kontrol grubundan daha iyi sonuç-lar (6'ncı haftada daha belirgin olmak üzere) görüldü. Radyolojik değerlendirmelerde ise mikro – BT analizleri sonrasında Deney Grubunda KMY'nin (2.09±0.41) Kontrol Grubuna kıyasla (1.35±0.36) anlamlı olarak daha fazla (p=0.037) olduğu, kemik tünel çevresinin de (sırasıyla 1551±49.6, 1707.6±42.38) anlamlı olarak daha az olduğu (p=0.004) yani daha faz-la daraldığı görüldü. Biyomekanik değerlendirmeler sonrasında ise Deney Grubunda Kontrol Grubuna kıyasla kopma kuvveti (sırasıyla 23.91±15.03, 29.63±15.25) ve deplasman miktarı-nın (sırasıyla 10.83±4.86, 12.6±4.58) daha az olduğu görüldü fakat anlamlı değildi (sırasıyla p=0.069, p=0.148). Sertlik değerlendirmesinde ise Deney Grubu (4.22±1.33) Kontrol Gru-bundan (3.18±0.76) anlamlı olarak daha yüksekti (p=0.044). Numunelerin kopma yerlerine baktığımızda ise Deney grubunun tamamı kemik tendon bileşkesinden koparken, kontrol grubunda ise bir numune hariç tendonlar tünelden sıyırıldı.
Sonuç: Hidroksiapatit kaplı güçlendirilmiş non-absorbable polifilaman sütür materya-linin normal sütür materyaline kıyasla KTİ'deki etkisinin erken dönemde belirgin olmak üzere olumlu yönde olduğu histolojik, radyolojik ve biyomekanik değerlendirmeler sonra-sında gösterildi. Çalışmamızın sonuçları doğrultusunda klinik uygulamalara geçilebilmesi adına daha ileri klinik çalışmaların yapılması önerilir.
Anahtar Kelimeler: Hidroksiapatit, Kemik – tendon iyileşmesi, Ön çapraz bağ re-konstrüksiyonu, Non-absorbable sütür

Abstract:
Introduction: Anterior cruciate ligament (ACL) injuries are increasing in frequency in the normal population as well as in the athletic population, and anterior cruciate ligament reconstruction (ACLR) surgery has come to the forefront in the treatment process. Medical applications to improve healing at the interface of the tendon graft and the bone tunnel after ACLR are currently being investigated. Hydroxyapatite (HAp) is a material used in bone defects, arthroplasty and dental implants, but its applications for enhancing tendon-bone healing (TBH) are limited. In ACLR, reinforced non-absorbable suture material is used in tendon graft preparation. In this study, we aimed to investigate the effects of coating this suture material with HAp on TBH.
Material and Method: In the suture material coating procedure, a solution prepared with gelatin was used to coat HAp by forming a stable and widespread layer on the suture material and a solution prepared with Hap to dissolve HAp crystals. Scanning electron mic-roscopy (SEM) and energy dispersive spectrum (EDS) analyses of the coated suture materi-als were performed after the coating process. For the animal experiment, 16 New Zealand rabbits were planned to be used and both knees (right - experimental group, left - control group) underwent surgical procedure for extra-articular TBH animal model. Four of the rab-bits were sacrificed at the 6th week for early histological evaluation and the rest were sacri-ficed at the 12th week (n=4) for histological, radiological and biomechanical evaluation. To evaluate the effect of HAp coated suture material on TBH, histomorphometric analyses and characterisation of TBH in histological sections were performed. In addition, the amount of newly formed bone, bone mineral density (BMD), narrowing of the bone tunnel were evalua-ted by micro-computed tomography (Micro-CT) and parameters such as failure load, stiff-ness, displacement etc. were evaluated by tensile test.
Results: In histological evaluations, as a result of histomorphometric analyses at 6 and 12 weeks, bone/fibrous interzone ratio in the experimental group (area ratio 1.24±0.14 at 6 weeks, 2.07±0.47 at 12 weeks; depth ratio 1.12±0.18 at 6 weeks, 1.87±0.42 at 12 weeks) The amount of newly formed circumferential bone (%) was significantly higher in the experi-mental group (area ratio 0.45±0.18 at week 6, 0.74±0.11 at week 12; depth ratio 0.46±0.26 at week 6, 0.71±0.21 at week 12) compared to the control group (area ratio p=0.011 at week 6, p=0. 013; depth ratio 6th week p=0.022, 12th week p=0.017), and the amount of newly for-med circumferential bone (%) was significantly higher in the experimental group (89.17±5.97) compared to the control group (29.66±10.05) only in the 6th week (p=0.012). In addition, as a result of CTT characterisation in histological sections, better results were observed in the experimental group than in the control group (more prominent in the 6th week) according to criteria such as fibre-cartilage layer, Sharpey fibres, uncertainty of the transition from tendon to bone as tissue, interdigitation, tidemark, etc. at 6 and 12 weeks. In radiological evaluations, after micro-CT analyses, BMD in the experimental group (2.09±0.41) was significantly higher (p=0.037) compared to the control group (1.35±0.36) and bone tunnel circumference (1551±49.6, 1707.6±42.38, respectively) was significantly less (p=0.004), i.e. more narrowed. After the biomechanical evaluations, it was observed that the rupture force (23.91±15.03, 29.63±15.25, respectively) and displacement (10.83±4.86, 12.6±4.58, respectively) were less in the Experimental Group compared to the Control Group, but not significantly (p=0.069, p=0.148, respectively). In the hardness evaluation, the Experimental Group (4.22±1.33) was significantly higher than the Control Group (3.18±0.76) (p=0.044). When we look at the rupture sites of the specimens, all of the speci-mens in the experimental group ruptured from the bone tendon junction, while in the control group, except for one specimen, the tendons were stripped from the tunnel.
Conclusion: After histological, radiological and biomechanical evaluations, it was shown that hydroxyapatite coated reinforced non-absorbable polyfilament suture material had a positive effect on TBH compared to normal suture material, more prominent in the early period. In line with the results of our study, further clinical studies are recommended for clinical applications.
Keywords: Hydroxyapatite, Tendon – bone healing, Anterior cruciate ligament re-construction, Non-absorbable suture