Factores que influyen sobre los resultados de los ensayos de ultra-microindentación ósea. Un estudio experimental en ratas / Factors that influence the results of bone ultra-microindentation tests. An experimental study in rats

RESUMEN

OBJETIVO: Las propiedades de los materiales que constituyen el tejido óseo son determinantes en su resistencia mecánica pero los factores que influyen sobre ella son parcialmente desconocidos en la actualidad. MATERIAL Y MÉTODOS: En esta investigación medimos la dureza ósea mediante ensayos de ultra-microindentación con punta tipo Berkovich y una carga de 150 mN en fémures de ratas Sprague-Dawley sometidas a una fractura transversal o a una osteotomía de sustracción, y comparamos los resultados en diferentes localizaciones óseas y grupos experimentales. El estudio comprende los siguientes cuatro grupos experimentales, cada uno de ellos constituido por cuatro ratas a) fractura diafisiana estándar; b) fractura más osteotomía de 2 mm; c) osteotomía tratada con hormona paratiroidea humana, PTH (1-84); d) osteotomía tratada con ranelato de estroncio. RESULTADOS: Encontramos que la dureza del material era consistentemente mayor en el hueso cortical que en el hueso trabecular. También fue consistentemente más alto en las epífisis femorales superiores que en las epífisis inferiores (diferencia de 1,2 desviaciones estándar). La cirugía redujo la dureza en el fémur operado (diferencia de 0,3 desviaciones estándar, p = 5,5 x 10-2). El tratamiento con PTH indujo un aumento leve pero consistente de la dureza en todos los sitios (p = 1,8 × 10-5) mientras que el efecto del ranelato de estroncio fue inconsistente. CONCLUSIONES: Estos datos muestran que la microdureza tisular está influida por una variedad de factores, incluyendo la anatomía, el tipo de tejido óseo, la lesión esquelética y la terapia farmacológica. Por lo tanto, los estudios futuros sobre la calidad del tejido deberían diseñarse cuidadosamente teniendo en cuenta estos factores

ABSTRACT

OBJETIVE The properties of the materials that constitute the bone tissue are decisive in its mechanical strength but the factors that influence it are partially unknown at present. Material and method: In this paper, we gauge bone hardness by means of ultra-microindentation tests with a Berkovich tip and a 150 mN load in femurs of Sprague-Dawley rats subjected to a transverse fracture or a subtraction osteotomy. The results are compared in different bone locations and experimental groups. The study includes the following four experimental groups, each consisting of four rats a) standard diaphyseal fracture; b) fracture plus osteotomy of 2 mm; c) osteotomy treated with human parathyroid hormone, PTH (1-84); d) osteotomy treated with strontium ranelate. RESULTS: We found the hardness of the material was consistently greater in cortical bone than in trabecular bone. It was also consistently higher in the upper femoral epiphyses than in the lower epiphyses (difference of 1.2 standard deviations). The surgery reduced hardness in the operated femur (difference of 0.3 standard deviations, p = 5.5 x 10-2). PTH treatment induced a slight but consistent increase in hardness at all sites (p = 1.8 x 10-5) while the effect of strontium ranelate was inconsistent. CONCLUSIONS: These data show that tissue micro-hardness is influenced by a variety of factors, including anatomy, type of bone tissue, skeletal injury and drug therapy. Therefore, future studies on tissue quality should be carefully designed with these factors in mind