Farklı sıcaklıktaki serum fizyolojik irrigasyonunun sıçan femuru kırık modelinde kemik iyileşmesine etkileri
The effect of saline solution irrigation at different temperatures on bone healing in a rat femur fracture model
Yazar: YİĞİT GÜLERYÜZ
Danışman: DOÇ. DR. OKTAY ADANIR
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Bağcılar Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology

Özet:
Amaç: Çalışmamızda; günlük pratikte en sık kullanılan yıkama solüsyonu olan serum fizyolojiği oda sıcaklığında, vücut fizyolojik sıcaklığında ve yüksek sıcaklıkta kullanarak kırık iyileşmesine etkilerini sıçan femuru açık kırık modelinde biyomekanik, radyolojik, histomorfometrik, histopatolojik ve immunohistokimyasal açılardan incelemeyi amaçladık.
Gereç ve Yöntem: Çalışmamızda 10 haftalık ve ortalama ağırlıkları 380±25gr olan toplam 36 adet Sprague-Dawley cinsi sıçan, 22 °C (kontrol), 37 °C ve 42 °C serum fizyolojik ile irrigasyon yapılan olarak üç gruba ayrıldı. Her sıçanın sağ femuruna açık kırık modeli oluşturularak kanal içi tespit sağlandı. Serum fizyolojik irrigasyonu, kırık hattına belirlenen sıcaklıkta ve eşit sürede uygulanarak, kırık kaynamasının 28. gününde tüm sıçanlar yüksek doz anestezi altında servikal dislokasyon ile sakrifiye edildi. Tüm deneklerin sağ femurları çıkarılarak mikro bilgisayarlı tomografi (mikro bt) ile kallus, kemik hacmi ve kemik mineral yoğunluğu (BMD) ölçümleri yapıldı. Sonra gruplar kendi içinde rastgele eşit sayıda ikiye ayrılarak bir gruba biyomekanik; diğer gruba ise histopatolojik, histomorfometrik ve immunohistokimyasal incelemeler yapıldı. Numunelerde immunohistokimyasal tekniklerle BMP-4 (kemik morfojenik protein-4), BMP-7 (kemik morfojenik protein-7), CD34+, VEGF, TNF-α, OPG (Osteoprotegerin) ve RANKL işaretlemesi yapıldı. İstatistiksel analizlerde GraphPadInstat ver. 3.06 programı kullanıldı.
Bulgular: Mikro BT sonuçlarına göre 37 ºC serum fizyolojik irrigasyonu yapılan grupta kallus hacmi, kemik hacmi ve kallus/kemik oranı açısından diğer gruplara göre anlamlı olarak daha yüksekti (p<0.05). 37 ºC grubunda mineral yoğunluğu analizinde diğer gruplara göre yüksek değerler saptadık. Biyomekanik incelemede 37 ºC grubunda ortalama maksimum kırılma kuvveti ve ortalama maksimum gerilme değerleri diğer gruplara göre anlamlı olarak daha yüksekti (p<0.05). Histopatolojik incelemede, histolojik iyileşme skorlarında 37 ºC grubu diğer gruplara göre anlamlı olarak daha yüksekti (p<0.05). İnflamasyon skorlarında 37 ºC grupta 22 ºC grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı düşüktü (p<0.05). Histomorfometrik açıdan, total kallus alanı/korteks alanı değerleri 37ºC grubunda 42 ºC grubuna göre anlamlı olarak yüksekti (p<0,05). İmmunohistokimyasal incelemede BMP-4, BMP-7, CD34+,TNF-α, OPG ve RANKL değerlerinde 37 ºC grubunda istatistiksel olarak anlamlı farklılık tespit ettik (p<0,05). Sadece VEGF değerinde 42 ºC grubunda diğer gruplara göre istatistiksel olarak anlamlı yüksekti(p<0,05). Vücut sıcaklığının intraop incelenmesinde, 22 ºC grubunda diğer gruplara göre istatistiksel olarak anlamlı derecede düşük tespit ettik (p<0,05).
Sonuç: Hipotezimiz günlük pratikte en sık kullandığımız irrigasyon solüsyonu serum fizyolojiğin, fizyolojik vücut sıcaklığında kullanılmasının kırık iyileşme sürecinde olumlu bir etkisinin olacağı şeklindeydi. Oluşturduğumuz kırık modelinde serum fizyolojiğin; fizyolojik vücut sıcaklığı, 37ºC'de irrigasyonunun radyolojik, histopatolojik, histomorfometrik, immünhistokimya ve biyomekanik olarak olumlu etkisinin olduğu sonucuna vardık. Ortopedi pratiğinde çok sık kullandığımız serum fizyolojiğin sıcaklığını vücut fizyolojik sıcaklığında kırık tedavisinde kullanmanın basit, ucuz, uygulanabilir ve etkili olduğu kanaatindeyiz.

Anahtar Kelimeler: Sıcaklık, İrrigasyon, Serum Fizyolojik, Kırık İyileşmesi, Femur.

Abstract:
Aim: In this study, we aimed to investigate biomechanical, radiological, histomorphometric, histopathological, and immunohistochemical effect of saline solution at room temperature, body physiological temperature and high temperature , used the most commonly used for therapeutic irrigation in daily practice, on fracture healing in a rat femur open fracture model.
Materials and Methods: In our animal experimental study, 36  Sprague-Dawley rats, 10 weeks old and with an average weight of 380±25 g,  were randomly divided into three groups: 22°C (control), 37°C and 42°C with saline solution irrigation. Each rat's right femur was prepared to an open fracture model and intramedullary fixation was obtained. Saline irrigation was applied to the fracture line at the determined temperature and in equal time, and all rats were sacrificed with cervical dislocation under high dose anesthesia on the 28th day of fracture healing. The right femurs of all subjects were then removed, and micro computed tomography (micro CT) device was used to measure callus formation, bone volume, and bone mineral density (BMD).  Subsequently, each group was randomly divided into two subgroups, with one group undergoing biomechanical testing and the other group undergoing histopathological, histomorphometric, and immunohistochemical examinations. Immunohistochemical staining for BMP4 (bone morphogenic protein-4), BMP7 (bone morphogenic protein-7), CD34+, VEGF, TNF-α, OPG (Osteoprotegerin) and RANKL was performed on the samples. GraphPadInstat ver. 3.06 program was used in statistical analyzes.
Results: According to micro CT results, callus volume, bone volume and callus/bone ratio were significantly higher in the 37 ºC saline irrigated group compared to the other groups (p<0.05). 37 ºC group had significantly higher values in mineral density analysis compared to the other groups. In biomechanical analysis, mean maximum fracture force and mean bending strength values were significantly higher in the 37 ºC group compared to the other groups (p<0.05). In histopathological examination, histologic healing scores were significantly higher in the 37°C group compared to the other groups (p<0.05). Inflammation scores were statistically lower in the 37°C group compared to the 22°C group (p<0.05). Histomorphometrically, total callus area/cortex area values were significantly higher in the 37 ºC group compared to the 42 ºC group(p<0.05). In immunohistochemical examination, a statistically significant difference was found in BMP-4, BMP-7, CD34+, TNF-α, OPG and RANKL values in the 37 ºC group. (p<0.05). Only the VEGF value was statistically significantly higher in the 42 ºC group compared to the other groups (p<0.05). In the intraoperative assessment of body temperature, statistically significant lower values were observed in the 22°C group compared to the other groups (p<0.05).
Conclusion: Our hypothesis was that the use of saline, the most commonly used irrigation solution in daily practice, at physiologic body temperature would have a positive effect on the fracture healing process. We concluded that irrigation of saline at physiologic body temperature, 37ºC had a positive effect on radiologic, histopathologic, histomorphometric, immunohistochemistry and biomechanical aspects of the fracture model. We believe that using saline, which we use very frequently in orthopedic practice, in the treatment of fractures at physiological body temperature is simple, cost-effective, applicable and effective.

Key words: Temperature, Therapeutic irrigation, Saline solution, Fracture healing, Femur