Tendon iyileflmesinde ekstrakorporeal flok dalgas tedavisi: S çanlarda deneysel çal flma

Transkript

1 ACTA ORTHOPAEDICA et TRAUMATOLOGICA TURCICA Acta Orthop Traumatol Turc 2001;35: Tendon iyileflmesinde ekstrakorporeal flok dalgas tedavisi: S çanlarda deneysel çal flma Extra-corporeal shock wave therapy in tendon healing Zafer ORHAN, 1 Murat ALPER, 2 Özlem YAVUZ, 3 Yavuz AKMAN, 4 Altan YALÇINER 5 Abant zzet Baysal Üniversitesi Düzce T p Fakültesi, 1 Ortopedi ve Travmatoloji Anabilim Dal, 2 Patoloji Anabilim Dal, 3 Biyokimya Anabilim Dal, 4 Üroloji Anabilim Dal ; 5 Düzen Laboratuvar, stanbul Amaç: Düflük enerjili ekstrakorporeal flok dalgas tedavisinin (ESWT) k r klara efllik edebilen tendon dokular ndaki zedelenmelerin iyileflmesine etkileri s çanlar üzerinde araflt r ld. Çal flma plan : Histopatolojik tetkik için 28 s çan kullan ld. S çanlar n sa aflil tendonlar kesilerek modifiye Kessler yöntemi ile sütüre edildi. Aflil tendonlar na skopi kontrolünde 14 kv gücünde 500 flok dalgas uyguland. Cerrahi onar m yap lan ve ESWT uygulanmayan 14 s çan kontrol grubuna al nd. Biyokimya çal flmas için de 20 s - çan beflerli dört gruba ayr ld. S çanlar n aflil tendonlar kesilip sütüre edilerek birinci ve ikinci gruba 14 kv gücünde 500 flok dalgas uyguland. Birinci grup üçüncü günde ikinci grup dokuzuncu günde öldürülerek hidroksiprolin düzeyleri ölçüldü. Üçüncü ve dördüncü grup kontrol grubunu oluflturdu. Sonuçlar: Histolojik incelemede, ESWT uygulanan grupta ikinci haftada granülasyon dokusu belirgin olarak daha selüler, daha vaskülarize ve yo un iltihabi infiltrasyon içermekteydi ve çok say da multinükleer dev hücre vard. Üçüncü haftada ESWT grubunda iyileflmenin kontrol grubuna göre daha iyi ve düzenli oldu u, fibrillerde düzensizli in, yo un lenfosit ve histiosit infiltrasyonunun azald ve çok daha az say da multinükleer dev hücre içerdi i görüldü. Deney grubunda hidroksiprolin düzeylerinin yükseldi i görüldü. Ç kar mlar: Deney grubundaki histopatolojik bulgular ve artm fl hidroksiprolin düzeyleri ESWT uygulamas n n tendon iyileflmesini h zland rd n gösterdi. Anahtar sözcükler: Aflil tendonu/yaralanma; kollajen/biyosentez; lithotripsi; s çan; tendon yaralanmalar /tedavi. Objectives: A rat model was designed to investigate the effect of low-energy extra-corporeal shock wave therapy (ESWT) (500 shock waves at 14 kv) on the healing potential of tendon injuries that may accompany fractures. Methods: The study included 48 rats for histopathologic (n=28) and biochemical (n=20) studies. The right Achilles tendons of all rats were cut and then sutured using the modified Kessler method. For histopathologic examination, ESWT was administered to the injured tendons under the guidance of fluoroscopy in 14 rats, while the remaining 14 rats remained as controls following sham operation. On the other hand, for biochemical studies 20 rats were divided into four equal groups where two groups received ESWT. On the postoperative third and ninth days, rats (one study with one control group, respectively) were sacrificed to measure the hydroxyproline levels. Results: Histopathologic examination in the second week showed highly cellular granulation tissue with more vascularization and massive inflammatory infiltration in ESWT-administered rats. There were many multinuclear giant cells. On the third week, the healing in the ESWT group was considerably better than that of the controls. In addition, the irregularity of the fibrils, intensity of lymphocyte and histiocyte infiltration were less and there was a reduction in the number of giant cells. Hydroxyproline levels were found to be high in the study groups. Conclusion: Histopathological findings and increased hydroxyproline levels suggest that ESWT may facilitate tendon healing. Key words: Achilles tendon/injuries; collagen/biosynthesis; lithotripsy; rats; tendon injuries/therapy. Yaz flma adresi: Dr. Zafer Orhan, Siyavuflpafla Mah. Turgut Sok. Anadolu Apt. No: 6/4 So anl, Bahçelievler - stanbul. Tel: Faks: Baflvuru tarihi: Kabul tarihi:

2 Orhan ve ark. Tendon iyileflmesinde ekstrakorporeal flok dalgas tedavisi 159 Son yirmi y lda, yara iyileflmesinde çeflitli fiziki etkenlerin rolü birçok çal flmada incelenmifl ve tan mlanm flt r. [1-4] Üriner sistem tafllar n n tedavisinde flok dalgalar n n kullan m yla, yeni bir mekanik yöntem tedavi alan na girmifltir. [1,5] Dört Yorkshire pigletde (domuzda), kantitatif morfometrik yöntem ile yap lan çal flmada parsiyel kal nl kta yara epitelizasyonunda flok dalgalar n n etkileri incelenmifltir. [1] Düflük etkili flok dalgalar n n uyar c etkileri üst dermisin önemli miktarda artm fl kanlanmas ve yaray kaplayan epitel tabakas n n daha kal nlaflmas fleklinde ortaya ç km flt r. [1] Tendon iyileflmesinde ultrason, direkt ak m elektrik uyar ve lazer foto uyar kullan lm fl ve tendon iyileflmesine olumlu etkileri oldu u belirtilmifltir. [2-4] Bu çal flmada, son zamanlarda k r k iyileflmesinde, tendinitlerde, psödoartrozlarda ve yara iyileflmesinde deneysel ve klinik amaçlarla s kl kla kullan - lan düflük enerjili ekstrakorporeal flok dalgas tedavisinin (extra-corporeal shock wave therapy-eswt) k r klara efllik edebilen tendon dokular ndaki zedelenmelerin iyileflmesine olumlu ya da olumsuz etkilerini saptamak için s çanlarda deneysel bir model oluflturuldu ve bu yöntemin sonuçlar histolojik ve biyokimyasal aç dan araflt r ld. [6-10] Gereç ve yöntem Çal flmada histolojik tetkik için 28 s çan kullan ld. S çanlar n ortalama a rl 220 gr (220±20) olup yafl ortalamas 4 ay (da l m 3-6 ay) idi. Çal flma için Fakültemiz Etik Komitesi nden onay al nd. Ameliyat tekni i S çanlar n ameliyattan bir gün önce sa arka bacaklar na lapiden jenerik isimli tüy dökücü krem sürüldü. Ameliyat günü 25 mg/kg dozunda ketamin HCl enjeksiyonu yap larak anestezi sa land ktan sonra k llar temizlendi; baca a povidon iyodür sürüldü ve steril delikli kompresle örtüldü. Steril sahadaki bacak tekrar povidon iodürle temizlendi. Sa bacak arka yüzünden 1.5 cm lik kesi yap larak aflil tendonuna tam kesi uyguland. Kesilen aflil tendonlar n n, 4/0 prolen dikifl malzemesi ve modifiye Kessler yöntemi ile cerrahi onar m yap ld. Tendon k l f onar lmad. On dört s çana cerrahi onar m takiben mobil-2001 ESWT cihaz yla (Multimed-Türkiye) 14 kv gücünde 500 flok dalgas (80 flok dalgas /dakika) skopi kontrolunda aflil tendonuna odaklanarak uyguland. Cerrahi onar m yap lan 14 s çan da kontrol grubu olarak ayr ld. Tendon onar m ndan sonra s çanlar n serbest hareketlerine izin verildi. Deney laboratuvar nda normal s çan yemiyle beslendikten sonra deney ve kontrol s - çanlar n n yedifler tanesi ikinci haftada, yedifler tanesi üç hafta sonunda eter anestezisi alt nda öldürülerek aflil tendonlar ndan biyopsi örnekleri al nd. Örnekler %10 luk nötral tamponlu formalinde bir hafta bekletildikten sonra rutin doku takip ifllemleri sonucu elde edilen parafin bloklar 5 mikron kal nl nda kesildi, hematoksilen-eosin ile boyanarak fl k mikroskopu alt nda incelendi. Biyokimya çal flmas için 20 s çan kullan ld. S - çanlar beflerli dört gruba ayr ld. Yukar da belirtildi i gibi aflil tendonlar sütüre edilerek birinci ve ikinci gruba 14 kv gücünde 500 flok dalgas uyguland. Birinci grup üçüncü günde, ikinci grup dokuzuncu günde öldürülerek tendonlar diseke edildi. Üçüncü ve dördüncü grup kontrol grubunu oluflturdu. Tendonlar kesilip sütüre edildikten sonra herhangi bir tedavi uygulanmad. Üçüncü grup, üçüncü günde, dördüncü gruptaki s çanlar dokuzuncu günde öldürüldü. Diseke edilen tendonlar isotonik s v da iki saat içinde laboratuvara ulaflt r ld, analize kadar -72 C de bekletildi. Hidroksiprolin, Switzer in [9] tarif etti i yönteme göre, gram kuru dokuda a rl na düflen mg hidroksiprolin olarak ölçümlendi. Sonuçlar Reddy ve Enwemeka n n [11] yöntemine göre HPLC de de (high performance liquid chromatography) do ruland. statistik yöntemi olarak Mann -Whitney U-testi uyguland. Sonuçlar Histopatolojik incelemede ikinci hafta kontrol grubunda insizyon bölgesinde mononükleer iltihabi hücre art fl, fibroblast art fl ve liflerin diziliminde bozukluk vard. ESWT uygulamas 500 flok grubunda ikinci haftada insizyon bölgesinde çok say da multinükleer dev hücre, damarlanma art fl, yo un histiosit, lenfosit ve plazma hücresi infiltrasyonu, artm fl fibroblastik aktivite ve liflerde düzensiz dizilim görüldü (fiekil 1). Üçüncü hafta kontrol grubunda fibrillerde düzensiz dizilim, yo un mononükleer iltihabi infiltrasyon vard. Üçüncü hafta 500 flok grubunda hafif derecede mononükleer iltihabi hücre art fl ve fibrillerde hafif düzensizlik izlendi (fiekil 2). Biyokimyasal çal flmada, kollajen sentezini gösteren hidroksiprolin oranlar ESWT uygulamas gru-

3 160 Acta Orthop Traumatol Turc bunda kontrole göre üçüncü günde iki kat (kontrol 15.4±1.42, deney 32.4±4.82), dokuzuncu günde üç kat (kontrol 29.1±7.189, deney 85.2±5.86) artm flt (fiekil 3). Mann-Whitney U-testine göre aradaki fark anlaml bulundu (p<0.05). Tart flma Ekstrakorporeal flok dalgalar, su alt nda enerjinin ani sal n m ile yarat lan bas nç dalgalar d r. [5,12-17] Akustik özellikleri su ile benzer oldu u sürece yay l m gösterdikleri ortama enerji transfer etmezler ve hasar oluflturmazlar. [5,12,18] Vücuttaki yumuflak dokular da bu ortamlardan biridir. De iflik akustik özelliklere sahip (a) (b) (c) ortamlara geçifl bölgesinde (yüzey) ise enerji sal n m sonucu oluflan ani bas nç fark n n yaratt gerdirici kuvvet mekanik parçalanmay yarat r. [12,16-18] Günümüzde kullan mda bulunan bütün ESWT cihazlar ayn fizik kurallar ile çal flmaktad r. Su içinde küçük bir alanda, ani olarak enerjinin sal n m ile yüksek enerjili bas nç (flok) dalgas üretilmektedir. [5,12,17] Ortaya ç kan flok dalgas akustik kurallar sonucu içinde oluflturuldu u su tank n ve vücutta bulunan yumuflak dokular (akustik özellikleri su ile ayn oldu undan) de iflime u ramadan ve doku harabiyeti yaratmadan geçmektedir. [5,12,17] Bu tedavi flekli, k r k ve yumuflak doku iyileflmesi, omzun kalsififiekil 1. (a) ESWT 500 flok grubu ikinci hafta görünümü. Çok say da damar ve yo un mononükleer iltihabi infiltrasyon, fibroblastik aktivite art fl içeren granülasyon dokusu (ok) (H-E x 100). (b) Özellikle prolen çevresinde çok say da multinükleer dev hücre (ok) ve mononükleer iltihabi hücreler (H-E x 200). (c) Kontrol grubu ikinci hafta görünümü. Çok say da mononükleer iltihabi hücre (ok), liflerde dizilim bozuklu u (H-E x 100).

4 Orhan ve ark. Tendon iyileflmesinde ekstrakorporeal flok dalgas tedavisi 161 ye tendiniti, tenisçi dirse i ve plantar fascitis tedavisinde kullan lmaktad r. [6-9] Tendon iyileflmesinde ultrason, direkt ak m elektrik uyar ve lazer foto uyar gibi de iflik yöntemler kullan lm fl ve tendon iyileflmesine olumlu etkileri oldu u belirtilmifltir. [2-4] S çanlar, tendon kesiklerinin onar m nda ESWT nin etkilerini incelemek için iyi bir model oluflturur. Tendon hasar na yol açmak ve kontrollü koflullarda tedavi uygulamak kolayd r. Doku çeflitli histolojik, fizik ve biyomekanik teknikleri kullanarak muayene edilebilir. Bu çal flmada, genç hayvanlarda daha iyi bir onar m oran beklendi inden genç s çanlarla çal - fl lm flt r. Difli s çanlarda östrojen siklusunun tendon iyileflmesini etkileyebilmesi olas l ndan dolay sadece erkek s çanlar kullan lm flt r. Tendon iyileflmesi s - çanlar n aflil tendonunda çal fl lm flt r. Aflil tendonu insan vücudundaki ekstrasinovyal en büyük tendondur; bu yap s yla eldeki fleksör tendonlardan ayr l r. Histolojik çal flmada, ikinci haftada ESWT 500 flok tedavisi grubunda oluflan granülasyon dokusu belirgin olarak daha selüler, daha vaskülarize idi; yo- un iltihabi infiltrasyon içermekteydi ve çok say da multinükleer dev hücre vard. (a) fiekil 2. (a) ESWT 500 flok grubu üçüncü hafta görünümü. Konjesyone kan damarlar ve hafif mononükleer hücre art - fl (H-E x 100). (b) Kontrol grubu üçüncü hafta görünümü. Özellikle prolen çevresinde mononükleer iltihabi hücre ve fibroblastik aktivite art fl, arada birkaç multinükleer dev hücre (ok) görülmekte (H-E x 100). (c) Kontrol grubu üçüncü hafta görünümü. Liflerde belirgin dizilim bozuklu u (H- E x 200). (b) (c)

5 162 Acta Orthop Traumatol Turc Hidroksiprolin düzeyleri (mg/gr) postoperatif gün 9. postoperatif gün fiekil 3. Deney ve kontrol grubu 3. ve 9. gün hidroksiprolin de erleri. Üçüncü haftada ESWT flok grubunda iyileflmenin kontrol grubuna göre daha iyi ve düzenli oldu u, fibrillerde düzensizli in, yo un lenfosit ve histiosit infiltrasyonunun azald ve çok daha az say da multinükleer dev hücre içerdi i görüldü. Bulgular ESWT nin tendon iyileflmesini kontrol grubuna göre h zland rd n göstermekteydi. Biyokimyasal çal flmada, kollajen sentezini gösteren hidroksiprolin oranlar dokuzuncu günde ESWT uygulanan grupta kontrol grubuna göre belirgin olarak artm flt. Switzer in [9] tarif etti i yönteme göre, gram kuru doku a rl na düflen mg hidroksiprolin olarak ölçümlenen de erler, dokuzuncu günde deney grubunda 85 mg/g, kontrol grubunda 29.1 mg/g saptand. Tenotomize tendonlarda kollajen üretiminin uyar lmas, muhtemelen gen regülasyonu ya da kollajen metabolizmas ndaki enzimlerin modülasyonuna ba lanabilir. Yapt m z bu çal flmada sütüre edilmifl aflil tendonlar nda kollajen sentezinin art fl ve histolojik bulgular ESWT uygulamas n n, uygulanmayan gruba göre tendon iyileflme oran n art rd n göstermektedir. Uzun süren tendon iyileflmesi sürecini Kontrol Deney sa l kl flekilde k saltmay hedefleyen çal flmalar aras nda ESWT uygulamas n n etki mekanizmas n göstermek ve de iflik flok say lar nda ve enerji gruplar ndaki etkilerini saptamak için daha ileri çal flmalara gerek vard r. Kaynaklar 1. Haupt G, Chvapil M. Effect of shock waves on the healing of partial-thickness wounds in piglets. J Surg Res 1990;49: Jackson BA, Schwane JA, Starcher BC. Effect of ultrasound therapy on the repair of Achilles tendon injuries in rats. Med Sci Sports Exerc 1991;23: Nessler JP, Mass DP. Direct-current electrical stimulation of tendon healing in vitro. Clin Orthop 1987;(217): Reddy GK, Stehno-Bittel L, Enwemeka CS. Laser photostimulation of collagen production in healing rabbit Achilles tendons. Lasers Surg Med 1998;22: Chaussy CG, Fuchs GJ. Current state and future developments of noninvasive treatment of human urinary stones with extracorporeal shock wave lithotripsy. J Urol 1989; 141(3 Pt 2): Dahmen GP, Meiss L, Nam V, Cruadis B. Extrakorporale Stosswellentherapie im knochennahen Weichteilbereich an der Schulter.Extr Orthop 1992;15: Loew M, Jurgowski W, Mau HC, Thomsen M. Treatment of calcifying tendinitis of rotator cuff by extracorporeal shock waves: a preliminary report. J Shoulder Elbow Surg 1995; 4: Schleberger R, Senge T. Non-invasive treatment of longbone pseudoarthrosis by shock waves (ESWL). Arch Orthop Trauma Surg 1992;111: Switzer BR. Determination of hydroxyproline in tissue. J Nutr Biochem 1991;2: Spindler A, Berman A, Lucero E, Braier M. Extracorporeal shock wave treatment for chronic calcific tendinitis of the shoulder. J Rheumatol 1998;25: Reddy GK, Enwemeka CS. A simplified method for the analysis of hydroxyproline in biological tissues. Clin Biochem 1996;29: Chaussy C, Schmiedt E. Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) for kidney stones. An alternative to surgery? Urol Radiol 1984;6: Hill DE, McDougal WS, Stephens H, Fogo A, Koch MO. Physiologic and pathologic alterations associated with ultrasonically generated shock waves. J Urol 1990;144: Holmes SA, Whitfield HN. The current status of lithotripsy. Br J Urol 1991;68: Pfister RC, Papanicolaou N, Yoder IC. Urinary extracorporeal shock wave lithotripsy: equipment, techniques, and overview. Urol Radiol 1988;10: Plaisier PW, van der Hul RL, Terpstra OT, Bruining HA. Current role of extracorporeal shockwave therapy in surgery. Br J Surg 1994;81: Wilson WT, Preminger GM. Extracorporeal shock wave lithotripsy. An update. Urol Clin North Am 1990;17: Kaulesar Sukul DM, Johannes EJ, Pierik EG, van Eijck GJ, Kristelijn MJ. The effect of high energy shock waves focused on cortical bone: an in vitro study. J Surg Res 1993;54:46-51.