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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Femurdefektmodell in der Ratte zur orthotopen Testung zellbesiedelter Gewebekonstrukte für den Knochenersatz

Meeting Abstract

  • I. Drosse - Ludwig-Maximilians-Universität, München, Experimentelle Chirurgie und Regenerative Medizin, München, Germany
  • E. Volkmer - Ludwig-Maximilians-Universität, München, Experimentelle Chirurgie und Regenerative Medizin, München, Germany
  • S. Seitz - Ludwig-Maximilians-Universität, München, Experimentelle Chirurgie und Regenerative Medizin, München, Germany
  • H. Seitz - Universität Rostock, Lehrstuhl für Fluidtechnik und Mikrofluidtechnik, Rostock, Germany
  • R. Penzkofer - Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau, Biomechanik, Murnau, Germany
  • K. Zahn - Tierärztliche Fakultät der LMU, München, Chirurgische Tierklinik, München, Germany
  • U. Matis - Tierärztliche Fakultät der LMU, München, Chirurgische Tierklinik, München, Germany
  • W. Mutschler - Ludwig-Maximilians-Universität München, Chirurgische Klinik und Poliklinik - Innenstadt, München, Germany
  • P. Augat - Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau, Biomechanik, Murnau, Germany
  • M. Schieker - Ludwig-Maximilians-Universität, München, Experimentelle Chirurgie und Regenerative Medizin, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocEF20-1282

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou089.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Drosse et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Für das Tissue Engineering von Knochen gibt es noch immer kein allgemein anerkanntes, orthotopes Kleintier-Modell zur Testung zellbesiedelter Implantate, das die Anforderungen einer stabilen Osteosynthese erfüllt. Vor diesem Hintergrund haben wir ein standardisiertes Defektmodell mit kritischer Defektgröße in der Ratte etabliert und evaluiert.

Methodik: Basierend auf der Expertise von Traumatologen, Tierärzten und Ingenieuren wurde die optimale Osteosynthese unter Berücksichtigung der biomechanischen Eigenschaften sowie der Anwendbarkeit am Kleintier evaluiert. Getestet wurden:

1.
Ein Fixateur externe aus Polymethylmethacrylat wie er in der tiermedizinischen Praxis weit verbreitet eingesetzt wird.
2.
Ein neu entwickelter und mit Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellter Fixateur externe.
3.
Handelsübliche 1,2 mm Titanplatten aus dem handchirurgischen OP. Die kritische Defektgröße wurde unter Berücksichtigung aktueller Literatur auf 6mm festgesetzt. Die biomechanische Evaluation umfasste Kompression, Vier-Punkt-Biegung und Torsion. Das operative Vorgehen wurde an Kadavern etabliert und optimiert sowie im Tierversuch mit athymen Ratten erprobt und beurteilt.

Ergebnisse: In reiner Kompression, dem vorherrschenden Belastungsmodus im lasttragenden Knochen in vivo, hielten alle Systeme mindestens 17 N/mm vor Implantatversagen stand. Dabei erwies sich die Platte statistisch signifikant steifer als die externen Fixationssysteme (p 0.001, t-Test). In der Torsion lagen beide externen Fixateure signifikant über den Ergebnissen der Titaniumplatten (p ≤ 0,001). In den Biegeversuchen zeigte die Platte eine höhere Steifigkeit, wenn die Kraft von der gegenüberliegenden Seite ausgeübt wurde. Hingegen waren beide externen Fixationssysteme überlegen, sofern sie von der Seite des Implantats belastet wurden. Im Tierversuch in athymen Nacktratten konnte die kritische Defektgröße für das vorliegende Modell bewiesen werden.

Schlussfolgerungen: Alle getesteten Osteosysnthese-Systeme erfüllten biomechanisch die grundsätzlichen Anforderungen einer ausreichenden Stablilität für die zu erwartenden Lastspitzen. Aufgrund besserer intraoperativer Handhabbarkeit und erleichterten postoperativen Managements haben wir die Platte gegenüber den externen Fixationssystemen favorisiert und für die Situation in vivo ausgewählt. Da es sich bei einem 6 mm Defekt nachweislich um einen Defekt kritischer Größe handelt, erlaubt das vorgestellte Modell die reproduzierbare Durchführung standardisierter Knochenheilungsstudien. Unter Verwendung des vorgestellten Modells können neue patientenindividuelle vitalisierte Knochenersatzmaterialien, insbesondere unter Verwendung menschlicher Zellen in athymen Ratten, weiterentwickelt werden, um ihnen den Weg in die klinische Anwendung zu ebnen.