Η φλεγμονώδης αντίδραση από σύγχρονα βιοαπορροφήσιμα οστικά εμφυτεύματα ως παράγοντας περιορισμού της λοίμωξης στο σημείο οστικής εμφύτευσης: πειραματική μελέτη σε κονίκλους

Abstract

Metal implants make tissues more susceptible to bacteria settlement allowing bacterial adhesion on their surfaces by creating an extracellular biofilm which prevents penetration and action of antibiotics, making implant removal necessary eventually. The type of implant may affect this process. This experimental study aims to find out the relation between the inevitable aseptic inflammatory reaction caused by bioabsorbable implants and the resistance of them to infection. All the bioabsorbable implants which are currently used in Surgery(knees, shoulders, hands, traumatology, spines, max-facs surgery) are based on lactic and glycolic acids and their polymers. The most widely used is the L-isomer of lactic acid(PLLA) which has excellent biocompatibility is degraded slowly. 127 new Zealand white rabbits were used in this experiment. Pseudomonas aeruginosa derived from a patient with chronic osteomyelitis was used. After overnight growth an inoculum of 2×10⁸ CFU was prepared and applied to rabbit femoral diaphysis in groups 2,4,6,8, according to Norden and Kennedy model.Group 1: No intervention. Group 2: Simple bacteria instillation without any other intervention. Group 3: Surgical exposure of the rabbit femur without any other intervention. Group 4: Surgical exposure of the rabbit femur and application of the inoculum. Group 5: : Surgical exposure of the rabbit femur and application of a 2 hole titanium phalangeal plate. Group 6: Surgical exposure of the rabbit femur , application of a 2 hole titanium phalangeal plate and bacteria inoculum instillation. Group 7: Surgical exposure of the rabbit femur and application of a 2 hole bioabsorbable phalangeal plate. Group 8 : Surgical exposure of the rabbit femur, application of a 2 hole bioabsorbable phalangeal plate and then bacteria inoculum instillation. The criteria applied for infection development were the clinical findings, the ESR and CRP elevation and the histological findings. The application of Fisher’s exact test to groups 5 and 7 showed that there is no statistically significant difference between the two groups with regards to infection development. The chi-square test modified to Yates showed that again there is no statistically significant difference between the groups 6 and 8 with regards to infection development. The fixation with biodegradable implants seems more resistant to pseudomonas osteomyelitis in new Zealand white rabbits. However the development of aseptic inflammatory response is quite frequent. The wide use of bioabsorbable implants as fixation devices in Orthopaedic surgery can not be supported.

Τα μεταλλικά υλικά καθιστούν τους ιστούς πιο ευάλωτους στον εποικισμό τους από μικρόβια, επιτρέποντας την προσκόλληση μικροβίων στις επιφάνειές τους. Αυτό γίνεται με το σχηματισμό ενός εξωκυττάριου βιομανδύα πάνω στην επιφάνεια του εμφυτεύματος , ο οποίος δεν επιτρέπει την εισχώρηση και δράση των αντιβιοτικών καθιστώντας έτσι αναγκαία την αφαίρεση των υλικών. Το υλικό των προθέσεων επιδρά πιθανώς σ’ αυτήν την προσκόλληση. Η πειραματική αυτή εργασία στοχεύει ακριβώς στη διερεύνηση της συσχέτισης ανάμεσα στην αναπόφευκτη άσηπτη φλεγμονή και στην ανθεκτικότητα των βιοαπορροφήσιμων εμφυτευμάτων στη μικροβιακή λοίμωξη. Όλα τα βιοαπορροφήσιμα υλικά που χρησιμοποιούνται στη Χειρουργική (γόνατος, ώμου, χεριού σπονδυλικής στήλης, τραυματολογία, γναθοπροσωπική χειρουργική) στηρίζονται στο γλυκολικό και στο λακτικό οξύ και στα πολυμερή αυτών. Το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο σήμερα είναι το L-ισομερές του λακτικού οξέος το οποίο παρουσιάζει εξαιρετική βιοσυμβατότητα και αποδομείται αργά. Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκαν 127 κουνέλια New Zealand, χωρισμένα σε 8 ομάδες. Χρησιμοποιήθηκε για τις ομάδες 2,4,6,8 στέλεχος Pseudomonas Aeruginosa μεσαίας λοιμογόνου δύναμης που απομονώθηκε από ασθενή με χρόνια οστεομυελίτιδα. Μετά από καλλιέργεια μίας νύχτας ετοιμάσθηκε διάλυμα 2Χ10⁸ CFU προς ενοφθαλμισμό. Από το διάλυμα αυτό ενίεται 0,5ml στη μεσότητα της διάφυσης του μηριαίου οστού σύμφωνα με το μοντέλο Norden και Kennedy.Ομάδα 1: Καμμία παρέμβαση. Ομάδα 2(απλή έγχυση μικροβιακού παράγοντα. Ομάδα 3: Χειρουργική αποκάλυψη του μηριαίου χωρίς παρέμβαση. Ομάδα 4: Χειρουργική αποκάλυψη του μηριαίου+ έγχυση μικροβιακού παράγοντα. Ομάδα5: Τοποθέτηση μεταλλικής πλάκας καταγμάτων φαλάγγων δακτύλων 2 οπών. Ομάδα 6: Τοποθέτηση μεταλλικής πλάκας καταγμάτων φαλάγγων δακτύλων 2 οπών, έγχυση μικροβιακού παράγοντα και σύγκλειση του τραύματος. Ομάδα 7: Τοποθέτηση βιοαπορροφήσιμης πλάκας καταγμάτων φαλάγγων δακτύλων 2 οπών και σύγκλειση του τραύματος. Ομάδα 8: Τοποθέτηση βιοαπορροφήσιμης πλάκας καταγμάτων φαλάγγων δακτύλων 2 οπών, έγχυση μικροβιακού παράγοντα και σύγκλειση του τραύματος. Τα κριτήρια που ετέθησαν για την ανάπτυξη λοίμωξης ήταν η κλινική εικόνα , η αύξηση της ΤΚΕ και CRP και τα ιστολογικά ευρήματα. Από την εφαρμογή της ακριβούς δοκιμασίας Fisher προκύπτει ότι δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική διαφορά στα αποτελέσματα (p>0,05) ανάμεσα στις ομάδες 5 (μεταλλικά υλικά) και της ομάδος 7(βιοαπορροφήσιμα υλικά) στα αποτελέσματα εμφάνισης λοίμωξης. Η εφαρμογή της δοκιμασίας Χ-τετράγωνο διορθωμένη κατά Yates έδειξε ότι τα ποσοστά λοίμωξης στις δυο ομάδες 6(μεταλλικά υλικά + μικρόβιο) και 8(βιοαπορροφήσιμα υλικά + μικρόβιο) επίσης δε διαφέρουν σημαντικά (p=0.333). Η οστεοσύνθεση με βιοαπορροφήσιμα εμφυτεύματα φαίνεται ότι είναι ανθεκτικότερη στη λοίμωξη από ψευδομονάδα στα δείγματα μας. Ωστόσο η ανάπτυξη άσηπτης φλεγμονώδους αντίδρασης αρκετά συχνή. Η ευρεία χρήση των βιοαπορροφησίμων στην Ορθοπαιδική Χειρουργική ως υλικά οστεοσύνθεσης ακόμη δεν μπορεί να υποστηριχθεί.