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Fragestellung: Die Rekonstruktion ausgedehnter segmentaler Knochendefekte (nach komplexer offener Fraktur, Knochentumorresektion oder Infektsanierung) stellt aufgrund der ausbleibenden Spontanheilung klinisch ein bedeutendes Problem dar [Reichert, Biomaterials, 2009]. Für die Behandlung in lasttragenden Bereichen gilt der vaskularisierte, autologe oder allogene Knochentransfer als Goldstandard. Es wäre wünschenswert, eine endogene Regeneration mit Hilfe von Biomaterialien als Leitstrukturen [Willie, Tissue Mater, 2010] zu realisieren. Solch neuartige Therapieansätze erfordern eine präklinische Untersuchung in relevanten Tiermodellen. Zur Etablierung eines Großtiermodells und grundsätzlichen Erarbeitung des Potentials von Biomaterial als Leisttruktur wird die Wirkung einer Beta-Trikalziumphosphat Leitstruktur (Beta-TCP) zur Defektregeneration analysiert.

Methodik: 12 adulte, weibliche Merino-Mix Schafe erhielten einen 40 mm großen Tibiaosteotomiedefekt. Ein Hybridringfixateur aus Schanz`Schrauben und Ilizarov Drähten diente zur dreidimensionalen Stabilisierung. Der entnommene Knochenzylinder wurde in Gruppe 1 (n=6) durch den schlauchartigen osteokonduktiven Beta-TCP Scaffold (chronOS® Strip, Synthes, Umkirch, Deutschland) ersetzt, der dem einwachsenden Knochen als Leitstruktur diente. In Gruppe 2 (n=6) wurde dieser Zylinder zusätzlich mit osteoinduktiver autologer Spongiosa aus dem Beckenkamm gefüllt. Der Heilungsverlauf wurde monatlich mittels digitaler Röntgenbilder kontrolliert. Nach einer Heilungszeit von zwölf Wochen erfolgte die in vitro Untersuchung des gesamten Defektbereiches im HR-pQCT (High-Resolution peripheral Quantitative CT), 41 micrometer isotropische voxel size und der Knochen-Scaffold-Übergänge im micro CT, 19 micrometer voxel size (vivaCT 40, Wangen-Brüttisellen, Switzerland). Die histomorphometrische und histomorphologische Untersuchung erfolgte in der Movat Pentachrom, Safranin Orange/Von Kossa und Masson Goldner Färbung. Die Aktivität der Osteoklasten wurde mittels TRAP Färbung analysiert. Immunhistologisch wurde die Vaskularisierung des Regenerationsgewebes evaluiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Gruppe 1 zeigte radiologisch und histologisch das typische Bild einer ausbleibenden Heilung mit geringer Kallusbildung. Gruppe 2 erwies sich qualitativ durch ein weiter fortgeschrittenes Knochenheilungsergebnis der Gruppe 1 überlegen. ChronOS® Strip wirkte dabei als Leitstruktur für das einwachsende Knochengewebe. Erwartungsgemäß heilte der kritische Knochendefekt innerhalb des Untersuchungszeitraumes nicht aus. Der Hybridringfixateur erwies sich als adäquates Fixationssystem zur Etablierung eines kritischen Osteotomiemodels und erschließt die Möglichkeit der Evaluation additiver Therapieoptionen zur endogenen Regeneration großer Defektstrecken im Schaf.