Análisis de la revitalización de injertos estructurales de hueso criopreservado asociados a colgajo perióstico vascularizado. Modelo animal en rata

Abstract

Introducción La reconstrucción de grandes defectos óseos es en la actualidad uno de los mayores retos terapéuticos en la cirugía ortopédica. Los aloinjertos óseos estructurales, a pesar de ser una de las técnicas más utilizadas, no están exentos de complicaciones biológicas y biomecánicas. El uso de técnicas reconstructivas que aporten vascularización parece ser necesario en la reconstrucción de defectos óseos masivos. En el presente estudio se ha analizado el papel del colgajo perióstico vascularizado asociado a aloinjerto óseo estructural en una reconstrucción de un defecto crítico de fémur en modelo animal en rata.

Material y métodos Sesenta y cuatro ratas fueron distribuidas en dos grupos iguales. En el grupo control se realizaba un defecto crítico diafisario en fémur de rata que se reconstruía con aloinjerto óseo estructural criopreservado. En el grupo experimental, al procedimiento se le añadía un colgajo perióstico vascularizado de cóndilo femoral medial que cubría el aloinjerto. Los animales eran eutanasiados a las 4, 6 y 10 semanas, y los fémures eran extraídos para ser analizados histológica, radiológica y biomecánicamente, valorando la capacidad osteogénica y revitalizadora del colgajo perióstico vascularizado.

Resultados Se observó un aumento significativo de la osteointegración en los fémures del grupo experimental, aumentando hasta en 10 veces respecto a su grupo control en las ratas de 10 semanas de seguimiento. En el grupo experimental se observó neoformación ósea moderada-amplia en la superficie del aloinjerto, siendo nula en el grupo control. En el estudio biomecánico, a pesar de no obtener valores equiparables al fémur contralateral no intervenido, los fémures del grupo experimental mostraron un patrón de resistencia a la torsión similar a los primeros, indicando que el aloinjerto estaba osteointegrado y adoptando características similares al hueso huésped. El análisis bajo microscopía confocal evidenció una aposición ósea lineal y estructurada en relación al colgajo perióstico, sincrónica con una aposición perivascular. Finalmente, tanto la microscopía electrónica de barrido como la histología permitió distinguir una osificación intramembranosa producida por el colgajo perióstico vascularizado, observándose claros signos de revitalización del aloinjerto inicial en las muestras del grupo experimental evaluadas.

Conclusiones El colgajo perióstico vascularizado promueve y acelera la osteointegración y la revitalización de un aloinjerto óseo estructural mediante una osificación intramembranosa, adquiriendo características histológicas y biomecánicas similares al hueso huésped en un modelo preclínico en rata. Dadas las propiedades demostradas, debe considerarse como una técnica complementaria en reconstrucciones con aloinjerto óseo estructural para disminuir las tasas de complicaciones biomecánicas que presentan este tipo de reconstrucciones en la práctica clínica.

Introduction Surgical reconstruction of large bone defects continues to be one of the main challenges in orthopaedic surgery. Structural bone allografts, despite being a common technique, are not exempt from biological and biomechanical complications. The use of alternative reconstructive vascularized techniques seems to be helpful in massive bone defects reconstruction. In the present study, the role of a vascularized periosteal flap associated to structural bone allograft has been analysed within a critical size defect in rat femur.

Material and Methods Sixty-four rats were allocated to two equal groups. Within the control group, critical size defects were performed on their femurs and reconstructed with cryopreserved structural bone allograft. In the experimental group, a vascularized periosteal flap from medial femoral condyle was associated to the allograft. After 4, 6 and 10 weeks, animals were euthanized and the femurs were harvested for analysis using histology, radiology and biomechanical evaluation, analysing the osteogenic and revitalizing properties of vascularised periosteal flap.

Results There was a significant increase in osteointegration in the experimental group femurs was observed, achieving 10-times the 10-week control group values. In contrast to control group, moderate-wide bone neoformation in the allograft surface was observed in the experimental group. In the biomechanical testing, despite not achieving equal results to the non-operated contralateral femur, experimental group femurs showed a torsion resistance pattern similar to them, suggesting the allograft was osteointegrated and adopting similar features to host bone. The confocal microscopy analysis showed a lineal and structured bone apposition related to periosteal frap, synchronic with a perivascular bone apposition. Finally, both scanning electron microscopy and histology differentiated an intramembranous ossification produced by the vascularized periosteal graft, also showing obvious signs of revitalization of the initial allograft in the experimental group evaluated samples.

Conclusions The vascularized periosteal graft promotes and accelerates osteointegration and revitalization of a structural bone allograft through intramembranous ossification, achieving histological and biomechanical features similar to host bone in a preclinical rat model. Having shown its properties, it should be considered as a complementary technique in structural bone allograft reconstructions in order to decrease the biomechanical complication rates that this kind of reconstructions present in the clinical practice.