Estudio del efecto del cemento óseo sobre el hueso tras la replección de la cavidad medular femoral en conejos. Valoración mediante gammagrafía, histología y microscopía electrónica de retrodispersión

Abstract

Este estudio experimental se llevó a cabo con el fin de determinar los cambios producidos en el tejido óseo tras la obliteración del canal medular del fémur con cemento óseo polimetilmetacrilato comúnmente utilizado para la fijación de prótesis articulares de cadera. Una vez identificados estos cambios, se buscó diferenciar las alteraciones propias de la cementación de aquellas producidas por el fresado que necesariamente precede dicha cementación. Para ello, se practicó una intervención quirúrgica en los fémures de 14 conejos que consistió en fresar y legrar la cavidad medular tanto del fémur izquierdo como del derecho, para posteriormente sólo llevar a cabo la cementación del fémur derecho, mientras que el izquierdo sirvió de control. La valoración de estos cambios en el tejido óseo se realizó mediante la utilización de gammagrafía ósea, microscopía electrónica de retrodispersión (m.e.r.) e histología. Se realizaron controles a las 24 horas, 1 semana, 3 semanas, 7 semanas y 15 semanas tras la cirugía. <br/>Los resultados obtenidos en el presente estudio permiten afirmar que el cemento óseo no produjo una necrosis evidente sobre la cortical ósea, pero si ocasionó un estado de isquemia frente al cual el hueso reaccionó produciendo una intensa respuesta perióstica, la cual comportó un engrosamiento progresivo de dicha cortical. Sin embargo, simultáneamente se produjo un aumento de los espacios vasculares principalmente a nivel de los tercios corticales medio e interno, lo cual le dio un aspecto mucho menos compacto a la cortical ósea. En cuanto al hueso no cementado, la respuesta consistió básicamente en una neoformación centromedular de trabéculas, la cual desapareció en los controles tardíos, dando lugar a un hueso perfectamente estructurado y de apariencia normal. De igual modo, las observaciones de m.e.r. permiten concluir que a pesar de un buen grado de replección de la cavidad medular con cemento, el contacto cemento-hueso no llegó a ser íntimo ya que siempre fue evidente la presencia de una interfase en la cual posteriormente se desarrolló una membrana fibrosa que evolucionó a través de los diferentes controles postoperatorios. Esta membrana fibrosa, que inicalmente presentó una elevada celularidad y poca estructuración, progresivamente fue disminuyendo su grosor y celularidad pero mostrando una mayor estructuración en dos niveles: adyacente al cemento, con predominio de fibroblastos, y adyacente al endostio, con predominio de células gigantes, macrófagos e histiocitos. Sin embargo, en aquellas áreas donde estuvieron presentes defectos de llenado, esta membrana desarrolló trabeculaciones que rodearon al cemento intimamente creando un anclaje óseo adicional del cemento.<br/>Aunque la exploración gammagráfica no permitió establecer con exactitud el periodo de recuperación vascular femoral en ambos grupos tras la intervención ya que los fenómenos de neoformación ósea se produjeron de manera simultanea desde los primeros controles postoperatorios, a partir de la valoración comparativa gammagráfica e histológica, fue posible deducir que en el grupo no cementado la recuperación vascular tuvo lugar a lo largo de la primera semana tras la intervención y en el grupo cementado entre la primera y segunda semanas. Igualmente, la exploración gammagráfica no permitió establecer los diferentes niveles a los cuales se desarrolló la neoformación ósea para cada uno de los grupos, pero si aportó un patrón de referencia con respecto a la evolución gammagráfica normal de los fémures sometidos a cementación para su posible utilización en el seguimiento temprano de casos clínicos mediante una técnica no invasiva.

The main objective of this experimental study was to assess the effects of the presence of intramedullary bone cement (PMMA) on femoral cortical bone. Due to the fact that PMMA is the main implant fixation system for cemented total hip replacements, a strong union between the PMAA and the cortical bone is essential for the stability of the implant and for the clinical outcome. Bilateral reaming was performed in the femora of 14 New Zealand adult rabbits and the right femoral cavities were filled with commercial bone cement, using the left femora as controls for the reaming-related changes. Bone scintigraphy, decalcified histology and backscattered scanning electron microscopy (bs-sem) were used as evaluation methods at 24 hrs and 1, 3, 7 and 15 weeks postoperatively. <br/>Severe thermal osteonecrosis was not seen in the femora of the animals in this study. The main effects on the bone cortex in the cemented femora were an intense periosteal reaction and the presence of a high number of large vascular spaces, these changes being most obvious in the backscattered images. The periosteal reaction lead to a progressive thickening of the bone cortex but with a simultaneous decrease in its density due to the presence of the vascular spaces. Additionally, the endosteal surface of the bone was not in perfect contact with the bone cement column, the gap between the two surfaces reaching up to 30 microns in many areas. The conventional histological study demonstrated that a fibrous membrane developed in that gap and evolved from a tissue with high cellularity and low organization status to a low cellularity but well arranged double-layer fibrous tissue with predominance of fibroblasts close to the cement and giant cells, macrophages and histiocytes next to the endosteal surface. Under optimal conditions a new network of bone trabeculae developed on the above-mentioned fibrous tissue embracing the cement bloc and acting as an additional fixation mechanism. The mechanical significance of this fixation was not evaluated in this study.<br/>The premature periosteal response in the cemented group, already present at 1 week after surgery, masks the uptake of the cortical bone and consequently the bone revascularization time of that group. However, cross-evaluation of both the histological and scintigraphic results allows us to establish that the vascular recovery of the un-cemented group is achieved during the first week after surgery and in the cemented group between the first and second weeks after surgery. On the other hand, although the bone uptake of the un-cemented femora was always higher throughout the study in comparison to the cemented ones, no statistically significant differences were observed between the groups. Despite the lack of significant differences, this study provides a scintigraphic pattern of the uptake profile of the cemented bones that can be useful for the early follow-up and premature identification of complications in clinical cases by means of a non-invasive technique.