정형외과 번역(한국어 원본)금속 내고정물의 골결합력을 높이기 위해 표면에 세라믹 코팅을 하는 방법이 소개되고 있으며 사용된 세라믹 종류와 코팅 방법에 따라 다양한 결과를 보고하고 있다. 본 연구의 목적은, 새로운 bioactive glass-ceramics인 CaO-SiO2-P2O5-B2O3계 세라믹(BGS-7) 코팅이 금속 핀의 골결합에 미치는 영향을 생역학적 및 조직형태학적으로 평가하여 그 유효성을 알아보고자 한다. Enameling method를 이용하여 BGS-7 (30um), Hydroxyapatite 1회 코팅 (100nm, HA1), Hydroxyapatite 2회 코팅 (300nm, HA2), Cerabone-AW (30µm, Cerabon)를 2.2mm Steinmann 핀에 코팅하고 코팅하지 않은 S-핀을 대조군으로 하여 뉴질랜드 수컷 백색가토의 양측 장골에 각각 3개씩 삽입하였다. 생존한 50마리의 가토를 2주군 14마리, 4주군 20마리, 8주군 16마리로 나누어 각각 2주, 4주, 8주 생육한 후 희생시켰다. 희생시킨 후 인장검사를 시행하였고, 비탈석회화 슬라이드를 이용한 조직학 검사 및 조직형태학 분석을 시행하였다. 인장검사결과, BGS-7군은 2주군에서 S-pin군 및 HA1군에 비해 인장력이 유의하게 높았고, 4주군에서 BGS-7군이 S-pin군, HA1군, HA2군에 비해 유의하게 인장강도가 높았고, Cerabone군도 HA1군에 비해 유의하게 높았다. 8주군에서는, BGS-7군과 Cerabone군이 모두 S-pin군, HA1군, HA2군에 비해 유의하게 인장강도가 높았다. 조직형태학검사 결과 골과 S-pin과의 접촉분율은 2주군에서 Cerabone군이 HA1군에 비해 유의하게 높았고, 4주군에서 BGS-7군이 S-pin군, HA1군, HA2군에 비해 유의하게 높았고, cerabone군도 HA1군에 비해 유의하게 높았고, HA2군이 HA1군에 비해 유의하게 높았다. 본 연구의 생역학적, 조직형태학적 결과 CaO-SiO2-P2O5-B2O3계 세라믹인 BGS-7 코팅은 S-pin 삽입 초기부터 코팅하지 않은 군에 비해 유의하게 골결합이 우수하였고 4주, 8주에도 지속적으로 높은 골결합력을 보여 S-pin에 코팅을 할 경우 골결합력을 강화시킬 수 있을 것으로 판단된다.
1. Introduction
Steinman-pin은 오랜 기간 동안 골절 등 정형외과 영역에서 골과 골사이를 안정화 시키기 위하여 사용되어 왔다. 그러나, Steinman-pin (S-pin)은 골과 직접 결합할 수 없기 때문에, 삽입 후 시간이 경과함에 따라 loosening이 발생하여 고정하고자 하는 골편의 불안정성이 발생함으로써 수술의 성공률에 영향을 줄 수 있다. 이에 대해 여러 연구들에서 특히 hydroxyapatite (HA)를 이용한 surface coating이 금속의 골결합력에 좋은 영향을 끼칠 수 있다고 알려져 있으며 단지 S-pin 뿐만 아니라 다양한 종류의 screw에서도 좋은 결과들이 발표되고 있다. 또한, 여러 종류의 다양한 ceramics coating 이 알려져 있고, 특히 bioactive glass-ceramics coating도 최근 좋은 결과들이 발표되고 있다. 이러한 bioactive glass-ceramics 중 CaO-SiO2-P2O5-B2O3 glass-ceramics 는 bioactivity와 osteoconductivity가 높다고 알려져 있으며, metal implant에 대한 surface coating으로 코팅하지 않는 경우보다 osseointegration이 유의하게 높다고 알려져 있다. CaO-SiO2-P2O5-B2O3 glass-ceramics 중 mechanical strength가 높고 흡수율이 낮은 조성을 BGS-7이라고 하여 cancellous screw에 coating을 한 후 골과의 결합력을 평가한 결과 유의하게 향상된 결과를 얻은 바 있다. BGS-7은 subacute chronic toxicity study에서 non-toxic하다고 알려져 있으며, human mesenchymal stem cell을 이용한 osteoblastic differentiation에서도 hydroxyapatite보다 우수한 결과를 얻은 바 있다. 또한, disc형태의 치밀체를 이용한 in vivo study에서도 hydroxyapatite에 비해 mechanical test와 histomorphometric study에서 우수한 결과를 얻은 바 있다. 본 연구의 목적은, 저자의 이전 CaO-SiO2-P2O5-B2O3 glass-ceramics 결과에서처럼 BGS-7 조성에서도 Steinman-Pin에 coating할 경우에도 삽입 시기 별로 골과의 결합에 어떤 영향을 미치는 지를 Cerabone-AW와 hydroxyapatite nano coating과 비교하여 평가하여 BGS-7이 coating material로서 적합한지 알아보고자 한다. |
정형외과 번역(영어 번역본)A new technique performing a ceramic coating on the surface has been developed to enhance bone bonding strength, and various test results by type of ceramics and coating have been published. The purpose of this study is to evaluate the effect and usefulness of the ceramic coating (BGS-7), a ‘CaO-SiO2-P2O5-B2O3’ type of bioactive glass-ceramics to bone boding of metal pin biomechanically and tectologically.
Using enameling method, a test was performed injecting two different pins; 2.2mm Steinmann pin (S-pin) with a coating of BGS-7 (30um), Cerabone-AW (30µm, Cerabon), Hydroxyapatite (100nm, HA1), two coatings of Hydroxyapatite (300nm, HA2) as opposed to S-pin without coating. The test divided 50 live rabbits to 14 of 2 week-group, 20 of 4 week-group, and 16 of 8 week-group. Rabbits were raised and sacrificed after 2 weeks, 4 weeks and 8 weeks respectively. The subjects underwent tensile test as well as histological and tectological evaluation. With regards to the tensile test results, BGS-7group has higher tensile force than S-pin group and HA1 group for 2 week-group. For 4 week-group, BGS-7 has noticeably higher tensile force than S-pin, HA1, and HA2 groups. In addition, Cerabone group has noticeably higher tensile force than HA1 as well. For 8 week-group, BGS-7 and Cerabone has noticeably higher tensile force than S-pin, HA1, HA2 groups. From the tecological test result regarding contact proportion between a bone and S-pin, Cerabone group has noticeably higher tensile force than HA1 group for 2 week-group For 4 week-group, BGS-7 has noticeably higher tensile force than S-pin, HA1, and HA2 groups. In addition, Cerabone group has noticeably higher tensile force than HA1 while HA2 group has noticeably higher tensile force than HA1 group. The result of test from biomechanical and tecological point of view showed that the ceramic coating (BGS-7), a ‘CaO-SiO2-P2O5-B2O3’ type of ceramics had superior bone bonding to groups without coating and also kept high bone bonding strength after 4 weeks and 8 weeks, which suggests that S-pin with coating will enhance bone bonding strength.
1. Introduction
Steinman-pins have widely been used for stabilization between bones for fracture and other cases in orthopedics field. However, S-pins could have an influence on surgery success rate because they are not applicable to attach with bones directly, which causes loosening of the inserted and instability of osteocomma with time. Many research reported that, in particular, a surface coating using hydroxyapatite (HA) improves bone boding strength of metal not only for S-pin but also for various screws.
Moreover, a variety of ceramics coating techniques is often used. Especially, the bioactive glass-ceramics coating has been reviewed positively. Amongst many bioactive glass-ceramics, CaO-SiO2-P2O5-B2O3 glass-ceramics are known for high bioactivity and osteoconductivity, and also high osseointegration for cases of metal implant with surface coating compared to those without coating. BGS-7 is a composition with high mechanical strength and low absorption rate among CaO-SiO2-P2O5-B2O3 glass-ceramics. Study shows that cancellous screw with BGS-7 coating has the enhanced bone bonding strength significantly. The purpose of this study is to evaluate how S-pins with BGS-7 coating affect bone bonding by stages of insertion in comparison with Cerabone-AW와 hydroxyapatite nano coating as the result of author’s past test on CaO-SiO2-P2O5-B2O3 glass-ceramics and to conclude whether BGS-7 is suitable as a coating material. |
