CC BY-NC-ND 4.0 · Rev Bras Ortop (Sao Paulo) 2020; 55(03): 278-283
DOI: 10.1055/s-0039-3402457
Artigo Original
Básica
Sociedade Brasileira de Ortopedia e Traumatologia. Published by Thieme Revinter Publicações Ltda Rio de Janeiro, Brazil

Comparative Analysis of the Effect of Two Therapeutic Ultrasound Protocols for Regeneration of a Critical Bone Defect[]

Article in several languages: português | English
1   Laboratório de Bioengenharia Tecidual e Biomateriais (LBTB), Universidade Federal da Bahia (UFBA), Salvador, BA, Brasil
,
Isabela Cerqueira Barreto
2   Departamento de Biofunção, Laboratório de Bioengenharia Tecidual e Biomateriais (LBTB), Universidade Federal da Bahia (UFBA), Salvador, BA, Brasil
,
Renata dos Santos Almeida
1   Laboratório de Bioengenharia Tecidual e Biomateriais (LBTB), Universidade Federal da Bahia (UFBA), Salvador, BA, Brasil
,
Iorrana Índira dos Anjos Ribeiro
1   Laboratório de Bioengenharia Tecidual e Biomateriais (LBTB), Universidade Federal da Bahia (UFBA), Salvador, BA, Brasil
,
Aryon de Almeida Barbosa Junior
3   Laboratório de Bioengenharia Tecidual e Biomateriais (LBTB), Instituto de Patologia Geral e Cutânea (IPAC), Salvador, BA, Brasil
,
Fabiana Paim Rosa
4   Departamento de Biointeração, Laboratório de Bioengenharia Tecidual e Biomateriais (LBTB), Universidade Federal da Bahia (UFBA), Salvador, BA, Brasil
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

18 November 2018

19 March 2019

Publication Date:
27 February 2020 (online)

Abstract

Objective To compare the effect of two therapeutic ultrasound protocols, with different times of exposure in the regeneration of critical bone defect.

Methods Forty-five male rats were distributed among three experimental groups: therapeutic ultrasound group 5 minutes (TUG 5); therapeutic ultrasound group 10 minutes (TUG 10); and control group (CG). In all groups, a critical bone defect of 8.5 mm diameter was made in the calvaria region. The protocol was initiated on the 1st postoperative day in TUGs 5 and 10, with therapeutic ultrasound at the frequency of 1.0 MHz, pulsed mode, five times a week, at periods of 15, 30, and 60 days.

Results Among the experimental groups, the highest volume of neoformation of osteoid matrix took place in the TUG 10 group followed by TUG 5, when compared with the CG group, in which the neoformation was restricted to the border region. The use of ultrasound promoted an increase in the thickness of the conjunctive matrix, proliferation of capillaries, alignment of the collagen fibers, reduction of edema and inflammatory process, being more significant in the 10-minutes time period.

Conclusion Therapeutic ultrasound stimulated the repair of a critical bone defect, and the longer exposure time promoted greater osteogenic stimulation.

Study conducted at Universidade Federal da Bahia (UFBA), Salvador, BA, Brazil.


 
  • Referências

  • 1 Andia DC, Cerri PS, Spolidorio LC. Tecido ósseo: aspectos morfológicos e histofisiológicos. Rev Odontol UNESP 2006; 35 (02) 191-198
  • 2 Pereira AJ, Amorim M, Catelani F. , et al. The influence of low-intensity physioterapeutic ultrasound on the initial stage of bone healing in rats: an experimental and simulation study. J Ther Ultrasound 2016; 4 (24) 1-8
  • 3 Logeart-Avramoglou D, Anagnostou F, Bizios R, Petite H. Engineering bone: challenges and obstacles. J Cell Mol Med 2005; 9 (01) 72-84
  • 4 Almeida RS, Ribeiro II, Silva MH, Rocha DN, Miguel FB, Rosa FP. Avaliação da fase inicial do reparo ósseo após a implantação de biomateriais. Rev Ciênc Méd Biol 2014; 13 (03) 331-336
  • 5 Colnot C. Skeletal cell fate decisions within periosteum and bone marrow during bone regeneration. J Bone Miner Res 2009; 24 (02) 274-282
  • 6 Lirani APR, Lazaretti-Castro M. Evidências da ação de agentes físicos sobre o metabolismo do tecido ósseo e seus potenciais usos clínicos. Arq Bras Endocrinol Metabol 2005; 49 (06) 891-896
  • 7 Király M, Varga Z, Szanyó F, Kiss R, Hodosi K, Bender T. Effects of underwater ultrasound therapy on pain, inflammation, hand function and quality of life in patients with rheumatoid arthritis - a randomized controlled trial. Braz J Phys Ther 2017; 21 (03) 199-205
  • 8 Farcic TS, Lima RM, Machado AF. , et al. Aplicação do ultrassom terapêutico no reparo tecidual do sistema musculoesquelético. Arq Bras Ciênc Saúde. 2013; 37 (03) 149-153
  • 9 Apolinario JC, Coleho WM, Louzada MJ. Análise da influência do ultrassom de baixa intensidade na região de reparo ósseo em ratos sob ausência de carga. Fisioter Pesqui 2011; 18 (03) 257-259
  • 10 Fávaro-Pípi E, Feitosa SM, Ribeiro DA. , et al. Comparative study of the effects of low-intensity pulsed ultrasound and low-level laser therapy on bone defects in tibias of rats. Lasers Med Sci 2010; 25 (05) 727-732
  • 11 Albertin LM. Efeito do ultra-som sobre o reparo de falha óssea experimental: avaliação quantitativa e morfológica do parâmetro tempo de estimulação. Rev Bras Fisioter. 2004; 8 (01) 1-6
  • 12 Azuma Y, Ito M, Harada Y, Takagi H, Ohta T, Jingushi S. Low-intensity pulsed ultrasound accelerates rat femoral fracture healing by acting on the various cellular reactions in the fracture callus. J Bone Miner Res 2001; 16 (04) 671-680
  • 13 Miguel FB, Barbosa Júnior AdeA, de Paula FL, Barreto IC, Goissis G, Rosa FP. Regeneration of critical bone defects with anionic collagen matrix as scaffolds. J Mater Sci Mater Med 2013; 24 (11) 2567-2575
  • 14 Câmara-Pereira ES, Rolim AEH, Reale R. , et al. Analysis of bone repair tissue after implantation of biomaterials and application of vibratory waves. Mater Sci Forum 2014; 775–776: 9-12
  • 15 Ribeiro II, Almeida RS, Rocha DN, Silva MH, Miguel FB, Rosa FP. Biocerâmicas e polímero para a regeneração de defeitos ósseos críticos. Rev Ciênc Méd Biol 2014; 13 (03) 2298-2302
  • 16 Daltro AF, Barreto IC, Rosa FP. Análise do efeito da plataforma vibratória na regeneração de defeito ósseo crítico. Rev Ciênc Méd Biol 2016; 15 (03) 323-329
  • 17 Barreto AA. Efeito do ultrassom terapêutico sobre o crescimento ósseo das epífises, distal do fêmur e proximal da tibia em rattus norvegicus. [tese]. Botucatu: Faculdade de Medicina de Botucatu, Universidade Estadual Júlio de Mesquita Filho; 2009
  • 18 Skau JR, Rodrigues B, Rosa FO, Araujo RC, Fontinele RG, Souza RR. Histomorphometrical analysis on the effects of two therapeutic ultrasound intensities on fracture healing in aged rats. Fisioter Mov 2014; 27 (02) 173-179
  • 19 Acar AH, Yolcu Ü, Altındiş S, Gül M, Alan H, Malkoç S. Bone regeneration by low-level laser therapy and low-intensity pulsed ultrasound therapy in the rabbit calvarium. Arch Oral Biol 2016; 61 (01) 60-65
  • 20 Silva JM, Carvalho JP, Moura-Junior MJ. , et al. Estudo da ação do ultrassom terapêutico em modelo experimental de tendinite em ratos Wistar. Com Sci Saude. 2010; 9 (04) 625-632
  • 21 Pereira AJ, Teixeira RC, Oliveira AJ, Pontes RW, Barros RS, Negrão JN. Efeito do ultrassom terapêutico de baixa intensidade em fratura induzida em tibia de ratos. Acta Ortop Bras 2013; 21 (01) 18-22
  • 22 Silveira DS, Pippi NL, Costa FS. , et al. O ultra-som terapêutico de 1MHz, na dose de 0,5 Wcm2, sobre o tecido ósseo de cães avaliado por densitometria óptica em imagens radiográficas. Cienc Rural 2008; 38 (08) 2225-2231
  • 23 Oliveira P, Sperandio E, Fernandes KR, Pastor FAC, Nonaka KO, Renno ACM. Comparação dos efeitos do laser de baixa potência e do ultrassom de baixa intensidade no processo de reparo ósseo em tibia de rato. Rev Bras Fisioter. 2011; 15 (03) 200-205
  • 24 Jung YJ, Kim R, Ham HJ. , et al. Focused low-intensity pulsed ultrasound enhances bone regeneration in rat calvarial bone defect through enhancement of cell proliferation. Ultrasound Med Biol 2015; 41 (04) 999-1007
  • 25 Zhu H, Cai X, Lin T, Shi Z, Yan S. Low-intensity pulsed ultrasound enhances bone repair in a rabbit model of steroid-associated osteonecrosis. Clin Orthop Relat Res 2015; 473 (05) 1830-1839
  • 26 Macione J, Long D, Nesbitt S. , et al. Stimulation of osteoblast differentiation with guided ultrasound waves. J Ther Ultrasound 2015; 3 (12) 12
  • 27 Oliveira PD, Oliveira DA, Martinago CC, Frederico RC, Soares CP, Oliveira RF. Efeito da terapia ultrassônica de baixa intensidade em cultura celular de fibroblastos. Fisioter Pesqui 2015; 22 (02) 112-118
  • 28 Padilla F, Puts R, Vico L, Raum K. Stimulation of bone repair with ultrasound: a review of the possible mechanic effects. Ultrasonics 2014; 54 (05) 1125-1145
  • 29 Pereira T, Ferreira BS, Alves WS, Filho AL. Ação do ultrassom terapêutico e laser de baixa intensidade na regeneração nervosa em rattus norvegicus. Con Sci Saude. 2014; 13 (01) 22-30
  • 30 Akilal N, Lemaire F, Bercu NB. , et al. Cowries derived aragonite as raw biomaterials for bone regenerative medicine. Mater Sci Eng C 2019; 94 (01) 894-900