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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

BoneWelding® Technologie zur Verankerung von Polymerimplantaten im Knochen – eine experimentelle Untersuchung am Osteotomiemodell am Kaninchen

Meeting Abstract

  • C. Heiss - Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • V. Alt - Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • B. Robioneck - Stryker Osteosynthesis, Schönkirchen, Germany
  • K. Lips - Universiätsklinikum Gießen und Marburg GmbH, Standort Gießen, Labor für Experimentelle Unfallchirurgie, Giessen, Germany
  • A. Langheinrich - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Giessen, Institut für Radiologie, Giessen, Germany
  • R. Schnettler - Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocEF10-1588

DOI: 10.3205/09dkou008, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0085

Published: October 15, 2009

© 2009 Heiss et al.
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Fragestellung: Die innovative BoneWelding® Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten Implantate im Knochen zu verankern. Durch Ultraschallenergie aufgeschmolzener resorbierbarer Kunststoff (Poly-L-DL-Laktid) dringt in die intertrabekulären Strukturen des Knochens und kann 2–3 mal höhere Haltekräfte übertragen als die herkömmlich bekannten Spongiosaschrauben. Ziel dieser experimentellen Arbeit war durch licht-, nano-CT- und transmissionselektronenmikroskopische Analysen Frakturheilung, Integration und Biokompatibilität der Polylaktid-Pins in einem Osteotomiemodell am Kaninchen zu analysieren.

Methodik: Insgesamt wurden 42 Kaninchen unifemoral operiert. Bei jedem Tier wurde eine monokondyläre Femurosteotomie gesetzt und die laterale Femurkondyle mit/ohne Polylaktid-Pins mit der BoneWelding® Technologie refixiert. Durch die Ultraschallenergie auf die Polylaktid-Pins (ultrasonic Fusion) erfolgte die Schmelzung der Pins und die daraus resultierende Verschweißung. Die Tiere wurden in 3 Gruppen unterteilt, wobei die Tiere (Gruppe 1: Kontrolle, Gruppe 2: Pin/Schrauben-Gruppe und Gruppe 3: Pin-Gruppe) über einen Zeitraum von 7, 21, 42 und 84 Tagen nachbeobachtet wurden. Neben der Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie erfolgte die Dokumentation der Biokompatibilität, des Remodelling, der Integration und des Resorptionsverhaltens der Pins durch nano-CT-Analysen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Auswertungen zeigten nach 7 Tagen eine weiter fortgeschrittenere Osteotomieheilung in Gruppe 2 im Vergleich zur Kontrolle. In der Umgebung der Pins wurde vermehrt neu gebildetes Knochengewebe angetroffen. Nach 21 Tagen konnte ein positiver Einfluss der Pins auf die knöcherne Regeneration beobachtet werden, während das Interface der Schrauben vorwiegend von Granulationsgewebe bedeckt war. Fremdkörperriesenzellen ragten bis an die Pins heran. Auch nach 42 Tagen konnte die osteokonduktive Wirkung der Pins bestätigt werden. Nach 84 Tagen zeigte sich in der Polypingruppe 2 und 3 eine vollständige Durchbauung der Osteotomiezonen im Gegensatz zur Kontrolle. In der Umgebung der Pins konnte ein Remodelling mit Fremdkörperriesenzellen und Osteoblasten beobachtet werden. Zu keinem Zeitpunkt zeigte sich eine Barriere für die Osteogenese. Die nano-CT Analysen bestätigten die gute Biokompatibilität.

Die Ultraschallschweißung (BoneWelding® Technologie) von Knochen und Fragmenten ist ein zukunftsweisendes und innovatives Verfahren mit einem vielfältigen Einsatzspektrum, um Knochen einfach miteinander zu verbinden. Grosses Einsatzpotenzial hat diese Technologie in zukünftigen Hybridimplantaten, insbesondere zur sicheren Augmentierung von metallischen Implantaten bei gleichzeitiger Langzeitstabilität. Aus diesem Grunde besteht ein nachhaltiger Forschungsbedarf für die Entwicklung dieser neuen Technologie. Neben einer überzeugenden Biokompatibilität, einer regelrechten Osteotomieheilung und einer Osteogenese ohne zelltoxische Hinweise muss der Einsatz des BoneWelding® für den Einsatz am Menschen kompatibel sein.