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Biomechanische Rahmenbedingungen limitieren den Ersatz von großen Knochendefekten
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Veröffentlicht: | 11. November 2003 |
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Fragestellung
Zur Zeit erreichen Knochenersatzmaterialien noch nicht die osteoinduktive Wirkung autologer Spongiosa. Allerdings hat der Einsatz von autologer Spongiosa eine nicht zu vernachlässigende Komplikationsrate an der Entnahmestelle zur Folge. Alternativ könnte die Entnahmestelle mit Ersatzmaterialien aufgefüllt werden, um lokale Komplikationen wie Blutungen zu vermeiden und eine langfristige Remodellierung zu gewährleisten. In einem ersten Tierversuch sollte herausgefunden werden, ob die Deckung eines grossen Defektes am Beckenkamm resultierend aus der Entnahme eines tricorticalen Spans mit verschiedenen bioresorbierbaren Materialien zur Knochenneubildung führt und wovon diese abhängt.
Methodik
In 8 weiblichen Schafen (6,4 +- 0,6 Jahre) aus einem Wirbelsäulenversuch konnte der Defekt durch die Entnahme eines trikortikalen Spanes (Länge zwischen 40 und 44 mm, Tiefe 15 mm Länge) mit einem passgenauen, bioresorbierbaren Schwamm (PLA, PU 70/30 oder PU+Calcium)aufgefüllt und mit einer PLA-Folie abgedeckt werden. Bei 5 von 8 Tieren war zuvor eine Osteoporose mit einem Kombinationsprotokoll erzeugt worden. In der 16-wöchigen Überlebenszeit wurden die Tiere mit Flurochrom markiert (Calceingrün in Woche 5, 7 und 9 sowie Xylenolorange in Woche 11, 13 und 15). Der Knochenumbau im Defekt wurde an Hand von Kontaktmakroradiographien, Licht- und Fluoreszenzmikroskopie bestimmt. Dazu wurden 100 µm dicke Längsschnitte der betreffenden Beckenschaufel angefertigt und einem scoring von 0 (kein Knochen im Defekt) bis 10 (komplett ausgefüllt) unterzogen. Bewertet wurden Zeichen einer Instabilität, Zeichen knöchernen Einwachsens, bindegewebiger Umbau sowie mögliche Entzündungszeichen.
Resultate
Kein Tier mit Defektauffüllung entwickelte Komplikationen im Heilungsverlauf. Neugebildeter Knochen im Bereich der Knochenersatzmaterialien konnte an Hand der Fluoreszenzmikroskopie in 7 von 8 Schafen nachgewiesen werden. In 3 von 8 Schafen brach im Laufe der Frakturheilung die Spina iliaca anterior superior aus, sodass eine instabile Umgebung für die Knochenersatzmaterialien entstand. In diesen drei Tieren wurde ein um 25% vermindertes knöchernes Einwachsen gegenüber den Tieren mit stabilen Verhältnissen beobachtet. Letztere erreichten einen mittleren Score-Wert von 4. Die Materialwahl des implantierten Schwammes sowie der Osteoporosestatus der Tiere hatten keine signifikanten Auswirkungen auf das Einwachsverhalten.
Schlussfolgerungen
Alle getesteten Materialien unterstützen eine Knochenneubildung im Beckendefekt. Allerdings entscheidet die Stabilität des Knochen-Material-Verbundes über das Ausmaß der Knochenneubildung. Weitere Testungen mit größeren Tierzahlen und längeren Beobachtungszeiträumen sind notwendig, um den osteoinduktiven Effekt bei der Defektauffüllung im Beckenkamm aber auch zur primären Augmentierung zu quantifizieren.