The effect of human freeze dried corticocancellous block onlay graft on bone formation in rat calvarium

Abstract

Purpose. Donor site morbidity associated with autogenous block graft harvest has turned attention to the use of commercially available block graft materials. The aim of this study was to investigate the effect of onlay graft of human freeze dried corticocancellous bone block in bone formation and the effect of collagen membrane in rat calvarium. Materials and methods. Thirty male Sprague-Dawley rats were used. Animals were treated with either collagen sponge (CS), human freeze dried corticocancellous bone block (FDBB) or human freeze dried corticocancellous bone block with collagen membrane (FDBB/CM). FDBBs trimmed into disk-shape with 8 mm in diameter and 4 mm in height were placed on the rat calvarium surface without or with collagen membrane covered. The rats were sacrificed at 2 (n=5) and 8 (n=5) weeks after surgery for histologic and histomorphometric analysis. At each period, total augmented area (mm2), new bone area (mm2), and bone density (%) were measured. Mann-Whitney and Kruskal-Wallis were used to analyze the effect of healing period and experimental conditions (p<0.05). Results. In FDBB group, the process of osteogenesis began at the lateral margins of the grafted block and projected to the central region of the recipient-graft interface. The cancellous portion of the graft underwent increased resorption with time. FDBB showed significant decrease in total augmented area between 2 and 8 weeks (p<0.05), regardless of combined use of collagen membrane. FDBB showed significant increase in new bone formation between 2 and 8 weeks (p <0.05), and collagen membrane showed significantly additional effect on new bone formation at 8 weeks (p<0.05). FDBB showed significant increase in bone density between 2 and 8 weeks (p<0.05). Conclusion: Within the limits of the present study, it was concluded that FDBB graft possess typical osteoconductivity which was characterized decrease in volume and increase in new bone formation with time, and the outcomes are additionally improved, especially in new bone formation, when the collagen membrane is used with the block graft.;블록형 자가골 채취와 관련된 공여부의 이환 때문에 상업적으로 이용할 수 있는 블록형 골이식재에 대한 관심이 증가하였다. 이 논문의 목적은 블록 형태의 인간 동결 건조골이 백서 두개골에 온레이법으로 이식되었을 때의 골형성 효과와 이에 미치는 교원질 차단막의 부가적인 효과를 평가하는 것이다. 30마리의 웅성 백서가 실험에 사용되었다. 실험동물은 콜라겐 스폰지 이식을 한 군을 대조군으로 하였고, 블록 형태의 동결 건조골 이식을 한 군 혹은 블록 형태의 동결 건조골 이식과 교원질 차단막을 함께 사용한 군을 실험군으로 하였으며, 실험동물은 각 군당 10마리씩 배정하였다. 블록형 동결 건조골은 직경 8mm, 높이 4mm의 원판 형태로 준비되었으며, 백서의 두개골 표면에 단독 혹은 교원질 차단막을 함께 사용하여 이식되었다. 각 동물은 술후 2주 (n=5)와 8주 (n=5)에 희생되었으며, 조직학 및 조직형태계측학적 분석을 시행하였다. 각 시기에 총 증대 면적(mm2), 신생골 면적(mm2), 골밀도(%)를 측정하였고, 측정된 수치는 Mann-Whitney 검정과 Kruskal-Wallis 검정을 이용하여 치유기간과 각 실험군간의 차이를 비교 분석하였다 (p<0.05). 실험 결과블록형 동결 건조골 이식시에 골형성은 이식편의 측면에서 시작하였으며 시간이 지남에 따라 이식편과 수용부 경계의 중심부로 진행하는 양상을 보였다.이식편의 해면골 부분은 시간이 지남에 따라 흡수가 증가하였다. 블록형 동결 건조골은 2주와 8주 사이에 교원질 차폐막의 사용 여부에 상관 없이 총 증대 면적이 유의하게 감소하였다 (p<0.05). 블록형 동결 건조골은 2주와 8주 사이에 신생골 형성이 유의성 있게 증가하였으며, 8주 시기에 교원질 차폐막을 사용한 경우가 블록형 동결 건조골만 사용한 경우에 비해 유의성 있게 더 많은 신생골 형성을 보였다 (p<0.05). 블록형 동결 건조골은 2주와 8주 사이에 골밀도가 유의성 있게 증가하였다. 본 실험 결과 블록형 동결 건조골은 시간이 지남에 따라 흡수가 증가하며 신생골이 형성되는 전형적인 골전도 양상을 보였으며, 교원질 차폐막이 함께 사용될 경우 신생골 형성 면에서 부가적인 효과를 얻을 수 있으리라 사료된다.