Use of a morcellized fragment of bone as a bone graft in a femoral fracture repair / Uso de fragmento ósseo morcelizado como enxerto ósseo no reparo de fratura femoral

As one of the most frequent reasons for presentation at the orthopedic services in veterinary practice, long bone fractures need bone continuity for consolidation to take place. This case report has demonstrates the use of a morcellized fragment of bone as a bone graft in a femoral fracture with major bone loss. A mixed-breed adult cat with a segmental femoral fracture with a large longitudinal fissure in the central bone fragment was submitted to an interlocking nail osteosynthesis. During the procedure a fracture occurred along the fissure resulting in two bone fragments with significant bone loss. Fragments were morcellized and applied over the defect to act as a bone graft. By the 15th day after the surgery, the cat had a normal gait and showed no pain response, and bone consolidation occurred after 7 months. Once harvesting of humeral, femoral and tibial bone grafts can be frustrating in cats, resulting in just small amounts of bone, the morcellation of the central fragments was vital to provide sufficient graft to cover the big defect in the femoral shaft. The authors suggest that autologous fresh morcellized cortical bone fragments can be an adjunct to the treatment of comminuted fractures in cats, as an alternative to more traditional repairs of comminuted fracture.

Fraturas de ossos longos necessitam de continuidade óssea para que a consolidação ocorra. Este relato de caso tem como objetivo demonstrar o uso de um fragmento ósseo morcelizado com a função de enxerto ósseo em uma fratura de fêmur com presença de uma grande falha óssea entre os fragmentos. Um gato adulto, sem raça definida, com uma fratura múltipla em fêmur com presença de uma fissura longitudinal no fragmento central foi submetido à osteossíntese com uso de haste bloqueada. Durante o processo, ocorreu uma fragmentação a partir da fissura, o que resultou na presença de dois fragmentos ósseos com uma grande porção de perda óssea entre os dois. Os fragmentos ósseos restantes do fragmento central foram morcelizados e aplicados no defeito para atuar com enxerto ósseo. Quinze dias após a cirurgia o paciente apresentou apoio normal e ausência de dor, e consolidação óssea ocorreu em 7 meses pós operatórios. Uma vez que a coleta de enxerto nos gatos resulta em pouca quantidade de osso, a morcelização do fragmento central foi vital para promover enxerto suficiente para cobrir o defeito ósseo. Os autores sugerem que o uso de enxerto cortical autólogo fresco morcelizado pode ser um adjuvante no tratamento de fraturas cominutivas em gatos, como um tratamento alternativo à terapia convencional.

Use of a morcellized fragment of bone as a bone graft in a femoral fracture repair / Uso de fragmento ósseo morcelizado como enxerto ósseo no reparo de fratura femoral

As one of the most frequent reasons for presentation at the orthopedic services in veterinary practice, long bone fractures need bone continuity for consolidation to take place. This case report has demonstrates the use of a morcellized fragment of bone as a bone graft in a femoral fracture with major bone loss. A mixed-breed adult cat with a segmental femoral fracture with a large longitudinal fissure in the central bone fragment was submitted to an interlocking nail osteosynthesis. During the procedure a fracture occurred along the fissure resulting in two bone fragments with significant bone loss. Fragments were morcellized and applied over the defect to act as a bone graft. By the 15th day after the surgery, the cat had a normal gait and showed no pain response, and bone consolidation occurred after 7 months. Once harvesting of humeral, femoral and tibial bone grafts can be frustrating in cats, resulting in just small amounts of bone, the morcellation of the central fragments was vital to provide sufficient graft to cover the big defect in the femoral shaft. The authors suggest that autologous fresh morcellized cortical bone fragments can be an adjunct to the treatment of comminuted fractures in cats, as an alternative to more traditional repairs of comminuted fracture.

Fraturas de ossos longos necessitam de continuidade óssea para que a consolidação ocorra. Este relato de caso tem como objetivo demonstrar o uso de um fragmento ósseo morcelizado com a função de enxerto ósseo em uma fratura de fêmur com presença de uma grande falha óssea entre os fragmentos. Um gato adulto, sem raça definida, com uma fratura múltipla em fêmur com presença de uma fissura longitudinal no fragmento central foi submetido à osteossíntese com uso de haste bloqueada. Durante o processo, ocorreu uma fragmentação a partir da fissura, o que resultou na presença de dois fragmentos ósseos com uma grande porção de perda óssea entre os dois. Os fragmentos ósseos restantes do fragmento central foram morcelizados e aplicados no defeito para atuar com enxerto ósseo. Quinze dias após a cirurgia o paciente apresentou apoio normal e ausência de dor, e consolidação óssea ocorreu em 7 meses pós operatórios. Uma vez que a coleta de enxerto nos gatos resulta em pouca quantidade de osso, a morcelização do fragmento central foi vital para promover enxerto suficiente para cobrir o defeito ósseo. Os autores sugerem que o uso de enxerto cortical autólogo fresco morcelizado pode ser um adjuvante no tratamento de fraturas cominutivas em gatos, como um tratamento alternativo à terapia convencional.

Hydroxyapatite-lignin composite as a metallic implant-bone tissue osseointegration improver: experimental study in dogs / Compósito de hidroxiapatita sintética e lignina como promotor de osseointegração entre implante metálico e tecido ósseo: estudo experimental em cães

The study aimed to evaluate biocompatibility, osteoconduction and osseointegration of a pasty composite of hydroxyapatite (20%) and lignin (80%) as a promoter of metal implant and bone tissue integration. An intramedullary Schanz pin was implanted in both tibias of fifteen bitches. In the left tibia, the pin was coated with the biomaterial at the time of surgery. Marrow cavity was also filled with the biomaterial. Right limb did not receive the biomaterial, then constituting the control group. Tibias were harvested from five animals at 8, 60 and 150 days after surgery; three of them were analyzed by histological and biomechanical assessment and the two remaining tibias by X-ray diffraction. Results showed that the biomaterial is biocompatible, with osteoconductivity and osseointegration properties. Histological analysis and diffractograms showed the presence of hydroxyapatite in samples in all periods, although the presence of organic material of low crystallinity was variable. There was no statistical difference in the forces required for removal of the biocompatibility, osteoconductivity and osseointegration, it was not able to promote a better intramedullary pin anchorage.

O trabalho objetivou avaliar a biocompatibilidade, a osteocondução e a osseointegração de um compósito pastoso de hidroxiapatita (20%) e lignina (80%) como promotor de integração entre implante metálico e tecido ósseo. Um pino intramedular de Schanz foi implantado em ambas as tíbias de quinze cadelas. Na tíbia esquerda, o pino foi coberto com o biomaterial no momento da cirurgia. A cavidade medular também foi preenchida com o biomaterial. O membro direito não recebeu o biomaterial, constituindo assim o grupo controle. As tíbias foram coletadas de cinco animais aos oito, 60 e 150 dias após a cirurgia, sendo três encaminhadas para avaliação histológica e biomecânica e as duas restantes, para difração de raios X. Os resultados revelaram biocompatibilidade do material, com propriedades de osteocondução e osseointegração. As análises histológicas e os difratogramas mostraram presença da hidroxiapatita no tecido em todos os períodos avaliados, embora a presença de material orgânico de baixa cristalinidade tenha sido variável. Não houve diferença estatística na força necessária para remoção do pino intramedular entre os tempos ou tratamentos. Embora o biomaterial tenha apresentado biocompatibilidade, osteocondutividade e osseointegração, ele não foi capaz de promover uma melhor ancoragem do pino intramedular.

Avaliação histométrica e histoquímica de vidro bioativo no processo de reparação óssea / Histométrica assessment and histochemistry of bioactive glass in the process of bone repair

Os enxertos de origem autógena são osteogênicos e possuem como vantagens a produção de tecido ósseo originário do próprio organismo. A sua limitação é a grande morbidade cirúrgica. O biovidro é uma cerâmica bioativa com disponibilidade ilimitada que leva a uma cirurgia com menor morbidade. O presente estudo teve como objetivo avaliar o biovidro teste durante o reparo ósseo e compará-lo com outros substitutos ósseos, em defeitos cirúrgicos experimentais em tíbia de ratos. O biovidro teste (CEELBIO, Belo Horizonte, Brasil), previamente caracterizado foi comparado com o Biogran® (Biomet 3i Inovattions Inc., Palm Beach Gardens, USA), através de espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de dispersão em energia (EDS) e fluorescência de Rx. Após as análises estruturais, deu-se início ao estudo in vivo. Foram utilizados 120 ratos (rattus norvegicus albinus, Wistar) machos, com aproximadamente 7 a 8 semanas. Os defeitos ósseos foram realizados na tíbia direita dos animais e preenchidos de acordo com a seguinte divisão: Grupo I- controle negativo, sem preenchimento; Grupo II- foi preenchido por Biogran®; Grupo III- preenchido por biovidro teste; Grupo IVcontrole positivo, com preenchimento com osso autógeno. Nos períodos de 7, 14, 21, 28, 49 e 70 dias pós-operatório, os animais foram eutanasiados e os processos de mineralização óssea e reparo foram analisados através de histomorfometria (% de osso neoformado no sítio do defeito). Níveis de BMP-2 foram mensurados através de ensaio de ELISA. Análise estatística foi realizada utilizando programa SPSS (versão 20.0, SPSS Inc., Chicago, USA). Os resultados da análise histológica demonstraram que, no controle negativo, houve neoformação óssea até os 14 dias (20,40%, p<0,001) e depois houve reabsorção em até 21 dias (6,60%, p<0,001). No grupo de Biogran®, houve uma neoformação óssea junto aos grãos em 7 dias (34,20%, p= 0,019) e que se manteve enquanto o material estava presente nos defeitos em 70 dias (15,67%, p= 0,048). O biovidro teste foi reabsorvido totalmente até 21 dias e os picos de osso neoformado foram observados em 7 (21,00%, p= 0,019) e 49 dias (15,60%, p= 0,036). Nesse grupo, células semelhantes a macrófagos, dispostas em lençol, foram visualizadas junto a tecido ósseo neoformado. Quanto ao controle positivo, o osso autógeno foi totalmente reabsorvido em até 14 dias e o pico de formação óssea se deu nesse 9 mesmo momento, em 14 dias, (40,80%, p<0,001), mostrando-se, nos tempos subsequentes, similar ao controle negativo. Células gigantes multinucleadas foram encontradas em áreas de remodelação óssea, junto ao Biogran® e ao biovidro teste. Os níveis de BMP-2 no grupo controle negativo se mostraram maiores nos tempos de 7 (418,80pg/mL, p= 0,871) e 28 dias (346,36 pg/mL, p= 0,035). No grupo Biogran® o pico de BMP-2 se deu em 7 dias (471,95 pg/mL, p= 0,871). O biovidro teste teve seu pico de liberação de BMP-2 em 7 dias também (471,39 pg/mL, p= 0,871). Já o controle positivo apresentou nível de BMP-2 em maior quantidade nos tempos de 7 (346,55 pg/mL, p= 0,871) e 21 dias (407,57 pg/mL, p= 0,300). O biovidro é um material degradável, e com características biológicas de osteoindução e osteocondução

The autogenous origin grafts are osteogenic and have the advantage of producing bone tissue originated from the body itself. Its limitation is the great surgical morbidity. The bioglass is a bioactive ceramic with unlimited availability that leads to a surgery with less morbidity. This study aimed to evaluate the bioglass test during bone repair and to compare it with other bone substitutes in experimental surgical defects in the tibia of rats. The bioglass test (CEELBIO, Belo Horizonte, Brazil), has been characterized and compared to the Biogran® (Biomet 3i Inovattions Inc., Palm Beach Gardens, USA) by spectroscopy in the infrared, scanning electron microscopy (SEM), EDS spectroscopy and Rx fluorescence. The study in vivo has been started after the structural analysis. 120 rats (Rattus norvegicus albinus, Wistar rats), with approximately 7 to 8 weeks, were used. The bone defects were performed in the right tibia of animals and filled according to the following breakdown: Group I- negative control without filling; Group II- filled by Biogran®; Group III- filled with bioglass test; IV- positive control group, with filling of autogenous bone. At 7, 14, 21, 28, 49 and 70 postoperative days, the animals were euthanized and bone mineralization processes and repair were analyzed by histomorphometry (% of newly formed bone in the defect site). BMP-2 levels were measured by ELISA assay. Statistical analysis was performed using SPSS (version 20.0, SPSS Inc., Chicago, USA). The results of the histological analysis showed that in the negative control there was no bone growth up to 14 days (20.40%, p <0.001) and after reabsorption, within 21 days (6.60%, p <0.001). In Biogran® group, there was new bone formation along the grain in 7 days (34.20%, p = 0.019) and that was maintained as the material was present in shortcomings in 70 days (15.67%, p = 0.048) . The test bioglass was completely reabsorbed within 21 days; new bone formation and peaks were observed in 7 (21.00%, p = 0.019) and 49 days (15.60%, p = 0.036). In this group, macrophage-like cells arranged in sheets, were viewed with the newly formed bone. On the positive control, autologous bone was completely reabsorbed within 14 days, and the peak bone formation occurred at the same moment, within 14 days (40.80%, p <0.001), showing, in subsequent occasions, similar to control negative. Multinucleated giant cells were found in areas of bone remodeling, with the Biogran® and test bioglass. BMP-2 levels in the negative control group were higher in 7 (418,80pg / ml, p = 11 0.871) and 28 days (346.36 pg / ml, p = 0.035). In Biogran® group peak BMP-2 occurred within 7 days (471.95 pg / ml, p = 0.871). The test bioglass had its peak BMP-2 release in 7 days as well (471.39 pg / ml, p = 0.871). The positive control showed BMP-2 level in greater quantities in 7 (346.55 pg / ml, p = 0.871) and 21 days (407.57 pg / ml, p = 0.300). The test bioglass is a biodegradable material, with biological characteristics of osteoinduction and osteoconduction

Aspecto radiológico e macroscópico de matriz óssea mineralizada heteróloga fragmentada e polimetilmetacrilato autoclavados em falha óssea de tíbia de coelho / Radiological and macroscopic aspects of autoclaved heterologous fragmented mineralized bone matrix and polymethylmethacrylate in bone defect in tibia of rabbits

Foi realizada falha segmentar com 6mm de diâmetro na região metafisária medial de tíbias de 12 coelhos, onde foi implantado uma associação de micro e macrofragmentos de matriz óssea cortical heteróloga fragmentada conservada em glicerina (98%) e polimetilmetacrilato autoclavados, para a sua reconstrução, e avaliados radiológica e macroscopicamente aos 30, 60, 90 e 120 dias. Houve adesão, em relação ao tempo, dos micro e macrocompósitos ao leito receptor, em 100% dos casos, mostrando ser biologicamente biocompatível, pois promoveram a reparação de falhas ósseas, sem sinais de infecção, migração e/ou rejeição, podendo, dessa forma, ser mais uma opção como substituto para preencher grandes defeitos ósseos.

A segmental defect of 6mm diameter was performed in the medial metaphyseal region of the tibia of 12 rabbits. For the bone defect reconstruction there was implanted a combination of micro and macro fragments of heterologous fragmented cortical bone matrix preserved in glycerin (98%) and polymethylmethacrylate, both autoclaved. Radiological and macroscopic evaluation was performed at 30, 60, 90 and 120 days. Adhesion in relation to time of the micro and macro composites to the recipient bed was observed in 100% of the cases. This showed that this implant is biologically biocompatible, since it promoted bone defects repair, with no signs of infection, migration and/or rejection. In this way, this implant can be classified as one more option of substitute to fill large bone defects.

NanoSynt: avaliação histológica e histomorfométrica de um novo substituto ósseo. O uso da nanotecnologia na conquista de um melhor padrão de osteocondução / NanoSynt: histological and histomorphometric analyses of a new bone substitute. The use of nanotechnology towards a better osteoconductive pattern

Objetivo: apresentar os resultados histológicos e histomorfométricos do uso de três substitutos ósseos disponíveis comercialmente, com relação à sua capacidade de regeneração óssea. Material e métodos: foram utilizados três biomateriais para preenchimento de defeitos críticos na calvária de coelhos, e mantidos por quatro e oito semanas in vivo. Resultados: do ponto de vista morfológico, um padrão de cicatrização semelhante foi observado para os três diferentes materiais, em que a formação do osso foi observada a partir das margens para o centro do defeito, nos tempos decorridos in vivo. De um ponto de vista quantitativo, o material NanoSynt apresentou maiores níveis médio de formação óssea, quantidade de biomaterial e de manutenção de espaço do defeito in vivo, quando comparado aos outros dois biomateriais. Conclusão: todos os substitutos ósseos utilizados apresentaram características de biocompatibilidade, não interferindo negativamente no processo de reparo. Entretanto, o biomaterial sintético NanoSynt apresentou maior nível de formação óssea e manutenção do espaço do defeito, quando comparado aos materiais Boneceramic e Bio-Oss durante os dois períodos in vivo do presente estudo (quatro e oito semanas).

Objective: to present the histological and histomorphometric results on the use of three commercially available bone substitutes with respect to its capacity of bone regeneration. Material and methods: three biomaterials were used to fill critical defects in the calvaria of rabbits kept 4 and 8 weeks in vivo. Results: from the morphological point of view, a similar pattern of healing was observed for three different materials, in which bone formation was observed from the margins to the center of the deffect, according to evaluated periods. From a quantitative point of view, the NanoSynt material exhibited higher mean levels of bone formation, amount of biomaterial, and space maintenance defect in vivo when compared to the other two biomaterials. Conclusion: all bone substitutes used showed biocompatibility and does not interfere negatively in the repair process. However, the synthetic biomaterial NanoSynt showed higher levels of bone formation and maintenance of the area of the defect when compared to materials BoneCeramic and Bio-Oss during the two periods in vivo in the present study (4 and 8 weeks).

Análise da utilização do osteoscafTM como substituto ósseo em cirurgia de levantamento de seio maxilar / Use of OsteoScaf™ in maxillary sinus augmentation

Procedimentos de levantamento do seio maxilar têm sido realizados para aumentar o volume ósseo e promover a estabilidade do implante, na região posterior de maxilas severamente atrofiadas. Ao longo dos anos, resultados de vários estudos demonstraram que alguns substitutos ósseos podem suportar implantes em função, após o levantamento de seio maxilar, igual ou melhor quando utilizado o osso autógeno. Neste estudo, foi avaliado o comportamento de um substituto ósseo completamente biodegradável (OsteoScaf™) no modelo experimental de levantamento de seio maxilar em coelhos. Além disso, ele foi comparado com o osso autógeno e outros dois substitutos ósseos, não totalmente biodegradáveis, disponíveis comercialmente (Bio-Oss® e BoneCeramic®). Avaliação clínica, tomografia computadorizada por feixe cônico, microtomografia computadorizada, análises microscópicas e análise molecular, através da técnica de PCR, foram realizadas após 2, 4 e 8 semanas de cirurgia. O levantamento de seio maxilar utilizando o osso autógeno demonstrou maior reabsorção, ao longo do tempo, comparado aos substitutos ósseos, os quais revelaram maior neoformação óssea após 8, 4 e 2 semanas, respectivamente. O grupo Bio-Oss® apresentou maior neoformação óssea, ao longo do tempo, quando comparado aos grupos Osteoscaf™ e BoneCeramic®, os quais foram qualitativamente emelhantes. O grupo BoneCeramic® mostrou uma resposta celular de células gigantes até 8 semanas. Concluiu-se que os substitutos ósseos, neste estudo, obtiveram melhor desempenho do que o osso autógeno, e o OsteoScaf™ demonstrou maior reabsorção do que os outros grupos, em todos períodos.

Maxillary sinus augmentation procedures have been applied to increase bone volume and to promote stability of implants in the severely atrophied posterior maxilla. Over the years, the outcomes of several studies have demonstrated that some bone substitutes can support implants in function after sinus augmentation as well as, or better than those with autogenous bone. Our experimental model evaluated the behavior of a fully biodegradable bone substitute (OsteoScaf™) in a rabbit sinus lift procedure. We compared this with autogenous bone and other two available non-biodegradable bone substitutes (Bio-Oss® and BoneCeramic®). Clinical evaluation, Cone Beam Computed Tomography, Microcomputed Tomography, microscopic and molecular evaluation were used for data analysis at 2, 4 and 8 weeks after sinus augmentation. Autogenous bone was more resorbed over time than the other materials. All bone substitutes showed more bone formation at 8, 4 and 2 weeks, respectively. Bio-Oss® showed more bone formation/timepoint than Osteoscaf™ and Boneceramic®, which were similar. Boneceramic® showed a florid giant cell response up to 8 weeks. We concluded that the bone graft materials all performed better than autogenous bone and OsteoScaf™ showed comparative bone growth yet greater degradation than the other two materials.

Análise da utilização do osteoscafTM como substituto ósseo em cirurgia de levantamento de seio maxilar / Use of OsteoScaf™ in maxillary sinus augmentation

Procedimentos de levantamento do seio maxilar têm sido realizados para aumentar o volume ósseo e promover a estabilidade do implante, na região posterior de maxilas severamente atrofiadas. Ao longo dos anos, resultados de vários estudos demonstraram que alguns substitutos ósseos podem suportar implantes em função, após o levantamento de seio maxilar, igual ou melhor quando utilizado o osso autógeno. Neste estudo, foi avaliado o comportamento de um substituto ósseo completamente biodegradável (OsteoScaf™) no modelo experimental de levantamento de seio maxilar em coelhos. Além disso, ele foi comparado com o osso autógeno e outros dois substitutos ósseos, não totalmente biodegradáveis, disponíveis comercialmente (Bio-Oss® e BoneCeramic®). Avaliação clínica, tomografia computadorizada por feixe cônico, microtomografia computadorizada, análises microscópicas e análise molecular, através da técnica de PCR, foram realizadas após 2, 4 e 8 semanas de cirurgia. O levantamento de seio maxilar utilizando o osso autógeno demonstrou maior reabsorção, ao longo do tempo, comparado aos substitutos ósseos, os quais revelaram maior neoformação óssea após 8, 4 e 2 semanas, respectivamente. O grupo Bio-Oss® apresentou maior neoformação óssea, ao longo do tempo, quando comparado aos grupos Osteoscaf™ e BoneCeramic®, os quais foram qualitativamente emelhantes. O grupo BoneCeramic® mostrou uma resposta celular de células gigantes até 8 semanas. Concluiu-se que os substitutos ósseos, neste estudo, obtiveram melhor desempenho do que o osso autógeno, e o OsteoScaf™ demonstrou maior reabsorção do que os outros grupos, em todos períodos.

Maxillary sinus augmentation procedures have been applied to increase bone volume and to promote stability of implants in the severely atrophied posterior maxilla. Over the years, the outcomes of several studies have demonstrated that some bone substitutes can support implants in function after sinus augmentation as well as, or better than those with autogenous bone. Our experimental model evaluated the behavior of a fully biodegradable bone substitute (OsteoScaf™) in a rabbit sinus lift procedure. We compared this with autogenous bone and other two available non-biodegradable bone substitutes (Bio-Oss® and BoneCeramic®). Clinical evaluation, Cone Beam Computed Tomography, Microcomputed Tomography, microscopic and molecular evaluation were used for data analysis at 2, 4 and 8 weeks after sinus augmentation. Autogenous bone was more resorbed over time than the other materials. All bone substitutes showed more bone formation at 8, 4 and 2 weeks, respectively. Bio-Oss® showed more bone formation/timepoint than Osteoscaf™ and Boneceramic®, which were similar. Boneceramic® showed a florid giant cell response up to 8 weeks. We concluded that the bone graft materials all performed better than autogenous bone and OsteoScaf™ showed comparative bone growth yet greater degradation than the other two materials.