The injection of acrylic bone cement prevents bone collapse in the intercalar bones lacking bony support: an experimental sheep semilunar bone model

Abstract

Objectives: In a sheep semilunar bone model, we investigated whether collapse in the intercalar bones lacking bony support could be prevented by the injection of acrylic bone cement. Methods: The study included 16 limbs of eight sheep. Preoperatively, anteroposterior and lateral views of the carpal joints in the fore limbs were obtained. The animals were divided into four groups. In group 1 (n=3) no surgical procedure was performed in the right semilunar bones, whereas the periosteum on the contralateral side was elevated (group 2; n=3). The first two groups were left as controls. In Group 3 (n=5) the left semilunar bones were filled with acrylic bone cement following decancellation of the bone, while the right semilunar bones were left decancellated (group 4; n=5). The sheep were monitored for three months. Radiographs of the carpal joints were obtained to evaluate collapse occurrence in the semilunar bones. Thereafter, the animals were sacrificed and the semilunar bones were excised for biomechanical and histological examinations. Osteonecrosis and cartilage damage were sought and resistance to compressive forces was investigated. Results: Radiologically, the extent of collapse was statistically significant in the semilunar bones in group 4 (p<0.05). The use of acrylic bone cement was found to prevent collapse in group 3, with no significant difference being noted between preoperative and postoperative semilunar bone heights (p>0.05). Biomechanically, the least resistance to compressive forces was measured in group 4 (p<0.05). Histologically, cartilage damage and osteonecrosis were only seen in group 4. Conclusion: Our data suggest that the use of acrylic bone cement prevents collapse in the semilunar bones, without inducing any cartilage damage or osteonecrosis.

Keywords

• -

Akrilik kemik çimentosu enjeksiyonu kemik doku desteğini yitirmiş interkalar kemiklerde oluşan çökmeyi önleyebilir

Öz

Amaç: Kemik doku desteğini yitirmiş interkalar kemiklerde oluşan çökmenin akrilik kemik çimentosu enjeksiyonu ile önlenebileceğini koyun semilunar kemik modelinde göstermek. Çalışma planı: Çalışmada sekiz koyunun 16 bacağı kullanıldı. Ön bacaklardaki karpal eklemlerin, basılı pozisyonda ameliyat öncesinde ön-arka ve yan grafileri çekildi. Koyunlar dört gruba ayrıldı. Grup 1’de (n=3) sağ semilunar kemiklere cerrahi işlem uygulanmadı; aynı koyunların sol semilunar kemiklerinin periyostu sıyrılarak bırakıldı (grup 2; n=3). Bunlar kontrol gruplarını oluşturdu. Grup 3’te (n=5) sol semilunar kemiklerin içi boşaltıldıktan sonra akrilik kemik çimentosuyla dolduruldu; aynı koyunların sağ semilunar kemiklerinin içi boşaltılarak bırakıldı (grup 4; n=5). Denekler üç ay süreyle izlendi. Üçüncü ay sonunda çekilen karpal eklem grafilerinde semilunar kemiklerde çökme oluşup oluşmadığı değerlendirildi. Yaşamları sonlandırılan deneklerin semilunar kemikleri eksize edilerek, biyomekanik ve histolojik incelemeler yapıldı; semilunar kemiklerin kompresif kuvvetlere dayanıklılığı, osteonekroz ve kıkırdak hasarı araştırıldı. Sonuçlar: Grup 4’te semilunar kemiklerde çökme oluştuğu radyolojik olarak gösterildi (p<0.05). Grup 3’te çimentonun çökmeyi engellediği saptandı; ameliyat öncesi ve sonrası ortalama semilunar kemik yükseklik farkı istatistiksel olarak anlamlı bulunmadı (p>0.05). Biyomekanik testler sonucunda grup 4’te kompresif kuvvetlere dayanıklılığın diğer gruplara göre düşük olduğu saptandı (p<0.05). Histolojik olarak osteonekroz ve kıkırdak hasarı sadece grup 4’te görüldü. Çıkarımlar: Akrilik kemik çimentosunun kemik doku desteğini yitirmiş koyun semilunar kemikte çökmeyi engellediği, osteonekroz ve kıkırdak hasarı oluşturmadığı görüldü.

Anahtar Kelimeler

• biomechanics;bone cements;carpal bones;carpal bones/injuries;osteonecrosis;osteonecrosis/surgery;osteonecrosis/surgery/radiography;semilunar bone;semilunar bone/physiopathology;semilunar bone/physiopathology/surgery;sheep;wrist joint;wrist joint/ injurie