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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Kompressionsfestigkeit von keramischen Knochenersatzmaterialien im Langzeitverlauf: eine in vitro Studie

Meeting Abstract (DGU 2004)

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  • presenting/speaker A. Gisep - AO Forschungsinstitut, Tissue Morphology, Davos Platz, CH
  • M. Bohner - Robert Mathys Stiftung, Bone Substitute Materials, Bettlach, CH
  • I. Boecken - Mathys Medical Ltd., Biosurgery, Bettlach, CH
  • B. Rahn - AO Forschungsinstitut, Tissue Morphology, Davos Platz, CH

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguB1-382

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2004/04dgu0025.shtml

Veröffentlicht: 19. Oktober 2004

© 2004 Gisep et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Injizierbare keramische Knochenersatzmaterialien werden in der Traumatologie als möglicher Ersatz für die autologe Spongiosa-Plastik betrachtet. Bestimmte Indikationen verlangen dabei spezifische Eigenschaften. So variiert z.B. die Kompressionsfestigkeit des Materials je nach chemischer Zusammensetzung zwischen 2 und 60 MPa. Über die Veränderung dieser Materialeigenschaft nach dem Einbringen in den menschlichen Körper ist jedoch nichts bekannt. Ziel dieser Studie ist die Untersuchung von Veränderungen der Kompressionsfestigkeit verschiedener injizierbarer keramischer Knochenersatzmaterialien nach Auslagerung unter quasi physiologischen Bedingungen.

Methoden

In die Untersuchung wurden Norian®SRS, Kalzium-Sulfat (Ca-S) und 2 experimentelle biphasische (Brushite-Matrix und b-TCP Granulate) injizierbare Knochenersatzmaterialien eingeschlossen. Die Knochenersatzmaterialien wurden gemäss Herstellerangaben angemischt und zylindrische Proben hergestellt. Beide Auflageflächen der Zylinder wurden senkrecht zur Zylinderachse plan geschliffen. Die Proben (n=6) wurden für t = 1 bis 24 Wochen (8 Zeiten) im Phosphat-Puffer bei pH=7.4±0.1 und T=37±4°C ausgelagert. Die Pufferlösung wurde wöchentlich erneuert. Die Kompressionsfestigkeit wurde auf einer Instron 4302 mit 10kN Lastzelle und 1mm/min an getrockneten Proben (24 h, 37°C) gemessen. Kalzium-Sulfat Zylinder wurden zusätzlich im feuchten Zustand getestet.

Ergebnisse

Die Festigkeit von Norian®SRS stieg von 40.0±4.7 MPa auf einen Maximalwert von 60.1±11.0 MPa (t = 12 Wochen), und fiel nach 24 Wochen wieder auf den Startwert ab. Kalzium-Sulfat zeigte einen starken Abfall der Festigkeit, wenn im nassen Zustand getestet wurde. Die Festigkeit betrug nach 6 Wochen noch 25% (5.9±1.1 MPa) des Startwertes. Bei längerer Auslagerung wurde kein weiterer Abfall mehr beobachtet. Die Festigkeit der trockenen Ca-S Proben stieg in der ersten Woche auf 28.2±4.1 MPa, wonach ein langsamer Abfall der Werte eintrat. Das biphasische Material hatte eine initiale Festigkeit von 8.2 MPa. Das MgSO4-freie biphasische Knochenersatzmaterial zeigte über 24 Wochen einen Anstieg (+150%), das MgSO4-haltige Material einen Abfall (-50%) der Kompressionsfestigkeit.

Schlussfolgerungen

Der Verlauf der Kompressionsfestigkeit von keramischen Knochenersatzmaterialien während der Auslagerung hängt von der chemischen Zusammensetzung des Materials ab. Alle gemessenen Werte liegen zu Beginn in der Grössenordnung von Spongiosa (10-20 MPa). MgSO4 im biphasischen Brushite-Material kann eine Umwandlung der Matrix in den stärkeren Hydroxylapatit verhindern. In vivo kann bei resorbierbaren Systemen neuer Knochen einwachsen, was den Verlust der Kompressionsfestigkeit kompensieren könnte. Bei der Interpretation von Resultaten ist der Zustand des Materials bei der Testung zu berücksichtigen. Bei korrekter Anwendung haben die Ersatzmaterialien in vivo gute Resultate gezeigt. Sie können in metaphysären Defekten oder auch zur Augmentation von Implantaten eingesetzt werden.