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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Rekonstruktion Segmentaler Knochendefekte Kritischer Größe in der Schafstibia durch Scaffold-basiertes Knochen Tissue Engineering

Meeting Abstract

  • J. Reichert - Orthopädische Klinik, König-Ludwig-Haus, Universität Würzburg, Würzburg, Germany
  • A. Cipitria - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • D. Epari - Queensland University of Technology, Institute of Health and Biomedical Innovation (IHBI), Brisbane, Australia
  • S. Saifzadeh - Queensland University of Technology, Institute of Health and Biomedical Innovation (IHBI), Brisbane, Australia
  • G.N. Duda - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • D.W. Hutmacher - Institue of Health and Biomedical Innovation, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocGR21-1058

DOI: 10.3205/11dkou528, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou5285

Veröffentlicht: 18. Oktober 2011

© 2011 Reichert et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Optionen zur Behandlung segmentaler Knochendefekte langer Röhrenknochen sind hauptsächlich auf die Transplantation von autologem oder allogenem Knochen limitiert. Diese Transplantate besitzen osteokonduktive, osteoinduktive und osteogene Eigenschaften, sind jedoch mit entscheidenden Nachteilen wie Entnahmemorbidität, begrenzter Verfügbarkeit und unvollständiger Transplantatintegration behaftet. Daher konzentriert sich die aktuelle Forschung auf die Entwicklung alternativer Vorgehensweisen. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, ein therapeutisches Alternativkonzept zur Knochentransplantation zu entwickeln. Das regenerative Potential von Polycaprolacton-Trikalziumphosphat (mPCL-TCP) Scaffolds in Kombination mit und ohne rhBMP-7 wurde in einem Großtiermodell evaluiert und mit der Knochenheilung nach Transplantation von autologer Spongiosa (ABG) (Beckenkamm) verglichen.

Methodik: Ein 3cm langer, diaphysärer Defekt wurde in der rechten Tibia von Merino Schafen geschaffen und stabilisiert. Defekte blieben unbehandelt (n=8), wurden mit autologer Spongiosa vom linken Beckenkamm (n=8) oder mit einem zylindrischen mPCL-TCP Scaffold (Höhe 3 cm, Durchmesser 2 cm, Porosität 70%, Osteopore, Singapur) mit (n=8) oder ohne rhBMP-7 (n=8) (OP-1, Stryker) rekonstruiert. Die Tiere wurden für 3 bzw. 12 Monate beobachtet, sie durften voll belasten. Röntgenologische Untersuchungen erfolgten postoperativ, nach 6 und 12 Wochen sowie 6 und 12 Monaten. Nach Tötung der Tiere wurden computertomographische Aufnahmen sowie 3D Rekonstruktionen angefertigt und die Aufnahmen qualitativ und quantitativ ausgewertet. Ein Torsionstest wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Grad/s durchgeführt. Die kontralaterale Tibia diente als gepaarte Referenz. Die Defekte wurden anchließend in einem microCT (Scanco) gescannt und histologisch prozessiert (PMMA). Die Statistische Analyse der Daten erfolgte mit Hilfe des Mann-Whitney-U Tests (SPSS) und p-Werte <0,05 wurden als signifikant erachtet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Röntgenolgische Untersuchungen nach 12 Wochen bestätigten die kritische Natur der Defekte. Keiner der unbehandelten Leerdefekte zeigte Zeichen der Heilung, sie waren lediglich mit Weichteil gefüllt. Nur geringe Knochenneubildung wurde in den Scaffolds observiert. Komplette Überbrückung der Defekte wurde beobachtet nach Rekonstruktion mit ABG oder Scaffold+rhBMP-7. Die Scaffolds zeigten gute Osseointegration ohne Zeichen der Resoprtion. Die biomechanische Testung zeigte signifikant höhere Werte für die ABG und Scaffold+rhBMP-7 Gruppe im Vergleich zur Scaffold Gruppe. Kein signifikanter Unterschied konnte zwischen ABG und rhBMP-7 Gruppe nach 3 Monaten gezeigt werden, nach 12 Monaten war allerdings eine signifikant höhere mechanische Festigkeit in der rhBMP-7 Gruppe zu beobachten.

Die Studienergebnisse zeigen, dass mPCL-TCP Scaffolds kombiniert mit einem biologisch aktiven Stimulus eine äquivalente Alternative zur Applikation von autologem Knochen bei der Rekonstruktion segmentaler Knochendefekte darstellen.