Published April 15, 2015 | Version v1
Publication Open

Which is the best method of sterilization for recycled bone autograft in limb salvage surgery: a radiological, biomechanical and histopathological study in rabbit

Creators

  • 1. Universiti Teknologi MARA
  • 2. University of Malaya

Description

Limb salvage surgery is a treatment of choice for sarcomas of the extremities. One of the options in skeletal reconstruction after tumour resection is by using a recycled bone autograft. The present accepted methods of recycling bone autografts include autoclaving, pasteurization and irradiation. At the moment there is lack of studies that compare the effectiveness of various sterilization methods used for recycling bone autografts and their effects in terms of bone incorporation. This study was performed to determine the effects of different methods of sterilization on bone autografts in rabbit by radiological, biomechanical and histopathological evaluations. Fresh rabbit cortical bone is harvested from the tibial diaphysis and sterilized extracorporeally by pasteurization (n = 6), autoclaving (n = 6), irradiation (n = 6) and normal saline as control group (n = 6). The cortical bones were immediately reimplanted after the sterilization process. The subsequent process of graft incorporation was examined over a period of 12 weeks by serial radiographs, biomechanical and histopathological evaluations. Statistical analysis (ANOVA) was performed on these results. Significance level (α) and power (β) were set to 0.05 and 0.90, respectively. Radiographic analysis showed that irradiation group has higher score in bony union compared to other sterilization groups (p = 0.041). ANOVA analysis of 'failure stress', 'modulus' and 'strain to failure' demonstrated no significant differences (p = 0.389) between treated and untreated specimens under mechanical loading. In macroscopic histopathological analysis, the irradiated group has the highest percentage of bony union (91.7 percent). However in microscopic analysis of union, the pasteurization group has significantly higher score (p = 0.041) in callus formation, osteocytes percentage and bone marrow cellularity at the end of the study indicating good union potential. This experimental study shown that both irradiation and pasteurization techniques have more favourable outcome in terms of bony union based on radiographic and histopathological evaluations. Autoclaving has the worst outcome. These results indicate that extracorporeal irradiation or pasteurization of bone autografts, are viable option for recycling bone autografts. However, pasteurization has the best overall outcomes because of its osteocytes preservation and bone marrow cellularity.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

جراحة إنقاذ الأطراف هي العلاج المفضل لساركوما الأطراف. أحد الخيارات في إعادة بناء الهيكل العظمي بعد استئصال الورم هو استخدام الطعم الذاتي المعاد تدويره للعظام. تشمل الطرق الحالية المقبولة لإعادة تدوير الطعوم الذاتية للعظام التعقيم والبسترة والتشعيع. في الوقت الحالي، هناك نقص في الدراسات التي تقارن فعالية طرق التعقيم المختلفة المستخدمة لإعادة تدوير الطعوم الذاتية للعظام وآثارها من حيث دمج العظام. تم إجراء هذه الدراسة لتحديد آثار طرق التعقيم المختلفة على الطعوم الذاتية للعظام في الأرانب من خلال التقييمات الإشعاعية والميكانيكية الحيوية والباثولوجية النسيجية. يتم حصاد العظام القشرية للأرانب الطازجة من الحاجز الظنبوبي وتعقيمها خارج الجسم عن طريق البسترة (n = 6)، التعقيم (n = 6)، التشعيع (n = 6) والمحلول الملحي الطبيعي كمجموعة تحكم (n = 6). تمت إعادة زرع العظام القشرية على الفور بعد عملية التعقيم. تم فحص العملية اللاحقة لإدماج الكسب غير المشروع على مدى 12 أسبوعًا من خلال الصور الشعاعية التسلسلية والتقييمات الميكانيكية الحيوية والنسيجية. تم إجراء التحليل الإحصائي (ANOVA) على هذه النتائج. تم تعيين مستوى الدلالة (α) والقوة (β) على 0.05 و 0.90 على التوالي. أظهر التحليل الإشعاعي أن مجموعة الإشعاع لديها درجة أعلى في الاتحاد العظمي مقارنة بمجموعات التعقيم الأخرى (p = 0.041). أظهر تحليل ANOVA لـ "إجهاد الفشل" و "المعامل" و "الانفعال إلى الفشل" عدم وجود اختلافات كبيرة (p = 0.389) بين العينات المعالجة وغير المعالجة تحت التحميل الميكانيكي. في التحليل الباثولوجي النسيجي العياني، تمتلك المجموعة المشععة أعلى نسبة من الاتحاد العظمي (91.7 في المائة). ومع ذلك، في التحليل المجهري للارتباط، تتمتع مجموعة البسترة بدرجة أعلى بكثير (p = 0.041) في تكوين الدشبذ، ونسبة الخلايا العظمية وخلايا نخاع العظم في نهاية الدراسة مما يشير إلى إمكانات ارتباط جيدة. أظهرت هذه الدراسة التجريبية أن كلاً من تقنيات التشعيع والبسترة لها نتائج أكثر إيجابية من حيث الاتحاد العظمي بناءً على التقييمات الشعاعية والنسيجية المرضية. التعقيم له أسوأ نتيجة. تشير هذه النتائج إلى أن التشعيع خارج الجسم أو بسترة الطعوم الذاتية للعظام، هي خيار قابل للتطبيق لإعادة تدوير الطعوم الذاتية للعظام. ومع ذلك، فإن البسترة لها أفضل النتائج الإجمالية بسبب الحفاظ على الخلايا العظمية وخلايا نخاع العظم.

Translated Description (French)

La chirurgie de sauvetage des membres est un traitement de choix pour les sarcomes des extrémités. L'une des options pour la reconstruction du squelette après la résection de la tumeur consiste à utiliser une autogreffe osseuse recyclée. Les méthodes actuellement acceptées de recyclage des autogreffes osseuses comprennent l'autoclavage, la pasteurisation et l'irradiation. À l'heure actuelle, il n'existe pas d'études comparant l'efficacité des différentes méthodes de stérilisation utilisées pour le recyclage des autogreffes osseuses et leurs effets en termes d'incorporation osseuse. Cette étude a été réalisée pour déterminer les effets de différentes méthodes de stérilisation sur les autogreffes osseuses chez le lapin par des évaluations radiologiques, biomécaniques et histopathologiques. L'os cortical de lapin frais est prélevé dans la diaphyse tibiale et stérilisé extracorporellement par pasteurisation (n = 6), autoclavage (n = 6), irradiation (n = 6) et sérum physiologique normal comme groupe témoin (n = 6). Les os corticaux ont été immédiatement réimplantés après le processus de stérilisation. Le processus ultérieur d'incorporation du greffon a été examiné sur une période de 12 semaines par radiographies en série, évaluations biomécaniques et histopathologiques. Une analyse statistique (ANOVA) a été réalisée sur ces résultats. Le niveau de signification (α) et la puissance (β) ont été fixés à 0,05 et 0,90, respectivement. L'analyse radiographique a montré que le groupe d'irradiation a un score plus élevé dans l'union osseuse par rapport aux autres groupes de stérilisation (p = 0,041). L'analyse ANOVA de la « contrainte de rupture », du « module » et de la « déformation à la rupture » n'a démontré aucune différence significative (p = 0,389) entre les échantillons traités et non traités sous charge mécanique. En analyse histopathologique macroscopique, le groupe irradié présente le pourcentage le plus élevé d'union osseuse (91,7 %). Cependant, dans l'analyse microscopique de l'union, le groupe de pasteurisation a un score significativement plus élevé (p = 0,041) dans la formation de cals, le pourcentage d'ostéocytes et la cellularité de la moelle osseuse à la fin de l'étude indiquant un bon potentiel d'union. Cette étude expérimentale a montré que les techniques d'irradiation et de pasteurisation ont des résultats plus favorables en termes d'union osseuse sur la base d'évaluations radiographiques et histopathologiques. L'autoclavage a le pire résultat. Ces résultats indiquent que l'irradiation extracorporelle ou la pasteurisation des autogreffes osseuses sont des options viables pour le recyclage des autogreffes osseuses. Cependant, la pasteurisation a les meilleurs résultats globaux en raison de sa préservation des ostéocytes et de la cellularité de la moelle osseuse.

Translated Description (Spanish)

La cirugía de rescate de extremidades es un tratamiento de elección para los sarcomas de las extremidades. Una de las opciones en la reconstrucción esquelética después de la resección del tumor es mediante el uso de un autoinjerto óseo reciclado. Los métodos aceptados actualmente para reciclar autoinjertos óseos incluyen autoclave, pasteurización e irradiación. Por el momento faltan estudios que comparen la efectividad de varios métodos de esterilización utilizados para reciclar autoinjertos óseos y sus efectos en términos de incorporación ósea. Este estudio se realizó para determinar los efectos de diferentes métodos de esterilización en autoinjertos óseos en conejos mediante evaluaciones radiológicas, biomecánicas e histopatológicas. Se extrae hueso cortical de conejo fresco de la diáfisis tibial y se esteriliza extracorpóreamente mediante pasteurización (n = 6), autoclave (n = 6), irradiación (n = 6) y solución salina normal como grupo de control (n = 6). Los huesos corticales se reimplantaron inmediatamente después del proceso de esterilización. El proceso posterior de incorporación del injerto se examinó durante un período de 12 semanas mediante radiografías en serie, evaluaciones biomecánicas e histopatológicas. Se realizó un análisis estadístico (ANOVA) de estos resultados. El nivel de significación (α) y la potencia (β) se establecieron en 0.05 y 0.90, respectivamente. El análisis radiográfico mostró que el grupo de irradiación tiene una puntuación más alta en la unión ósea en comparación con otros grupos de esterilización (p = 0,041). El análisis ANOVA de "tensión de falla", "módulo" y "tensión a falla" no demostró diferencias significativas (p = 0,389) entre las muestras tratadas y no tratadas bajo carga mecánica. En el análisis histopatológico macroscópico, el grupo irradiado tiene el mayor porcentaje de unión ósea (91,7 por ciento). Sin embargo, en el análisis microscópico de la unión, el grupo de pasteurización tiene una puntuación significativamente mayor (p = 0,041) en la formación de callos, el porcentaje de osteocitos y la celularidad de la médula ósea al final del estudio, lo que indica un buen potencial de unión. Este estudio experimental demostró que tanto las técnicas de irradiación como las de pasteurización tienen un resultado más favorable en términos de unión ósea en base a evaluaciones radiográficas e histopatológicas. El autoclave tiene el peor resultado. Estos resultados indican que la irradiación extracorpórea o la pasteurización de autoinjertos óseos son opciones viables para reciclar autoinjertos óseos. Sin embargo, la pasteurización tiene los mejores resultados generales debido a la preservación de los osteocitos y la celularidad de la médula ósea.

Files

s12885-015-1234-9.pdf

Files (878.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:fd68a0eaf9dd34051cd427d01eb92cdf
878.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ما هي أفضل طريقة للتعقيم للطعوم الذاتية المعاد تدويرها في جراحة إنقاذ الأطراف: دراسة إشعاعية وبيوميكانيكية ونسيجية في الأرانب
Translated title (French)
Quelle est la meilleure méthode de stérilisation pour l'autogreffe osseuse recyclée en chirurgie de sauvetage des membres : une étude radiologique, biomécanique et histopathologique chez le lapin
Translated title (Spanish)
Cuál es el mejor método de esterilización para el autoinjerto óseo reciclado en la cirugía de rescate de extremidades: un estudio radiológico, biomecánico e histopatológico en conejos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2145606034
DOI
10.1186/s12885-015-1234-9

Is supplement to
https://openalex.org/W4252678758 (Other)
https://openalex.org/W299246606 (Other)
https://openalex.org/W2369518076 (Other)
https://openalex.org/W2338655063 (Other)
https://openalex.org/W2336881542 (Other)
https://openalex.org/W2165890417 (Other)
https://openalex.org/W209247011 (Other)
https://openalex.org/W2037392028 (Other)
https://openalex.org/W2037055773 (Other)
https://openalex.org/W2031600237 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W106730060
  • https://openalex.org/W113349722
  • https://openalex.org/W180727421
  • https://openalex.org/W1934145781
  • https://openalex.org/W1968837865
  • https://openalex.org/W1969393136
  • https://openalex.org/W1976584345
  • https://openalex.org/W1981952382
  • https://openalex.org/W1992210261
  • https://openalex.org/W1999555785
  • https://openalex.org/W2008673219
  • https://openalex.org/W2008864217
  • https://openalex.org/W2038003947
  • https://openalex.org/W2049525596
  • https://openalex.org/W2055848215
  • https://openalex.org/W2057803871
  • https://openalex.org/W2066913430
  • https://openalex.org/W2077746558
  • https://openalex.org/W2088129412
  • https://openalex.org/W2101379500
  • https://openalex.org/W2112331964
  • https://openalex.org/W2145664760
  • https://openalex.org/W2151493219
  • https://openalex.org/W2151577161
  • https://openalex.org/W2162723800
  • https://openalex.org/W2185535134
  • https://openalex.org/W2208640131
  • https://openalex.org/W2397889213
  • https://openalex.org/W2400490812
  • https://openalex.org/W2412782799
  • https://openalex.org/W2416985885
  • https://openalex.org/W2895980775
  • https://openalex.org/W4252530191
  • https://openalex.org/W61057709