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Einleitung: Pseudarthrosen und verzögerte Knochenheilung sind immer noch häufige Komplikationen der Fraktur- und Knochendefektheilung. Sowohl die mechanische Stabilität als auch das Alter beeinflussen diese Prozesse. Dennoch bleibt es bis heute unklar welcher dieser Faktoren dominiert und wie beide interagieren. In dieser Studie suchten wir eine Verbindung zwischen beiden Variablen.

Methodik: Das linke Femur von 36 weiblichen Sprague-Dawley-Ratten wurde osteotomiert, auf einen Osteotomiespalt von 1,5mm distrahiert und anschließend extern fixiert. Mittels Variation von Alter (12 vs. 52 Wochen - biologische Herausforderung) und Fixationsssteife (mechanische Herausforderung) wurden 4 Gruppen mit je 9 Tieren definiert: JS: jung semi-rigide, AS: alt semi-rigide, JR: jung rigide und AR: alt rigide. Es wurden 2, 4 und 6 Wochen postoperativ qualitative and quantitative radiographische Analysen durchgeführt. Die Ratten wurden 6 Wochen nach OP geopfert und die Femora für die biomechanische Testung (Torsionssteife (TS) und Maximales Drehmoment bei Versagen (MTF) in Prozent des kontralateralen Knochens) entnommen.

Ergebnisse: Sechs Wochen postoperativ konnte eine signifikante Interaktion hinsichtlich TS zwischen Alter und mechanischer Fixationssteife beobachtet werden (p0,0001). TS war bei JR (175,8±34,8%) signifikant höher als in den anderen Gruppen (JS: 77,6±24,2%, p0,001; AR: 25,1±8,4%, p0,001; AS: 38,2±21,2%, p0,001). Außerdem zeigte JS eine signifikant höhere TS verglichen mit AS (p=0,006) und AR (p=0,046). Die Testung hinsichtlich MTF ergab ebenfalls eine signifikante Interaktion zwischen beiden Variablen (p=0,0002) und führte zu signifikanten Unterschieden zwischen AR 19,3±5,2%) und JS (63,9±11,2%, p0,001), AS (50,4±13,5%, p=0,046) bzw. JR (99,8±31,6%, p0,001). JR zeigte ein höheres MTF verglichen mit JS (p=0,012) und AS (p=0,001), wobei das MTF von AR niedriger war als das von AS. Zum 2-Wochen-Follow-up wurde in der Gruppe JR (p=0,006) und zum 6-Wochen-Follow-up in den Gruppen JS und JR (p=0,032) ein besserer radiographischer Score beobachtet. Nach 2 Wochen war der Kallus der Gruppe JS signifikant größer als der der alten Gruppen (AS: p=0,025; AR: p=0,003). Die Gruppe JR zeigte einen signifikant kleineren Kallus verglichen mit JS nach 4 und 6 Wochen (p=0,002 für beide) sowie verglichen mit AS nach 6 Wochen (p=0,03).

Schlussfolgerungen: Der Effekt des Alters auf die biomechanischen Eigenschaften des Kallus scheint den, der mechanischen Fixationsstabilität umgekehrt zu haben. Die mechanischen Eigenschaften wiederum korrelierten nicht mit der Kallusgröße. Eine Optimierung der Mechanik allein erscheint unzureichend. Die zugrunde liegenden Mechanismen und Ursachen der altersabhängigen Einflüsse und deren klinische Relevanz müssen in weiteren Studien evaluiert werden.