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Einfluss verschiedener Konservierungsmethoden auf die mechanischen Eigenschaften von kortikalem Knochen
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Autoren
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S. Unger
- Medizinische Universität Innsbruck, Universitätsklinik für Unfallchirurgie, Innsbruck, Austria
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W. Schmölz
- Medizinische Universität Innsbruck, Universitätsklinik für Unfallchirurgie, Innsbruck, Austria
| Veröffentlicht: | 21. Oktober 2010 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: In der Entwicklung neuer Methoden und Strategien zur Frakturversorgung sind, bevor klinische Studien durchgeführt werden können, biomechanische in vitro Untersuchungen notwendig. Der Goldstandard für biomechanische Studien ist die Verwendung von humanen fresh-frozen Präparaten. Da ihre Verfügbarkeit limitiert ist und die Präparate potentiell infektiös sind, werden auch chemisch konservierte Präparate verwendet. Diese Konservierungsmethoden können jedoch die mechanischen Eigenschaften der Präparate verändern.
Das Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss von drei verschiedenen Konservierungsmethoden (Formalin-Fixierung (FO), Thiel-Fixierung (TH), Alkohol-Glycerin-Fixierung (AG)) auf die mechanischen Eigenschaften von bovinen kortikalen Knochenproben zu untersuchen und diese mit fresh-frozen Präparaten (FF) zu vergleichen.
Methodik: 40 zylindrische Präparate aus boviner Tibiacompacta (l=60mm, d=3mm) wurden anhand ihrer Knochendichte (BMD) in vier Testgruppen aufgeteilt (FF, FO, TH, AG). Vor der Behandlung mit den unterschiedlichen Konservierungsflüssigkeiten wurde der initiale E-Modul (E) von 0,15–1% Dehnung in einem zerstörungsfreien 3-Punkt Biegeversuch ermittelt. Der selbe Testablauf wurde nach 7 Monaten Konservierungszeit wiederholt und gleich im Anschluss ein destruktiver 3-Punkt Biegeversuch durchgeführt, um die plastische Verformung und die Brucheigenschaften der Knochenproben zu ermitteln.
Zur statistischen Auswertung wurden eine Varianzanalyse (ANOVA) mit einem post-hoc Test nach Bonferroni, sowie ein gepaarter t-Test verwendet.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Bei der BMD (p=0,878) und dem initialen E-Modul (p=0,823) wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den vier Testgruppen gefunden. Nach 7 Monaten Konservierungszeit veränderte sich der E-Modul innerhalb jeder Testgruppe signifikant (FF p<0,0001; FO p<0,0001; TH p<0,0001; AG p<0,044). Die Unterschiede im E-Modul zwischen den vier Gruppen waren statistisch nicht signifikant.
Die Energieabsorption der Präparate wurde durch das Integral der Spannungs-Dehnungs-Kurve berechnet. In der Gesamtenergie als auch in der elastischen Energie zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen.
In der plastischen Energie zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen den vier Testgruppen. Verglichen mit FF zeigte sich bei den TH Proben eine signifikante (p=0,036) Zunahme der plastischen Energie, während bei den AG Proben eine signifikante (p=0,030) Abnahme festzustellen war. Zwischen FF Proben und FO Proben konnte kein signifikanter Unterschied (p=0,436) gefunden werden.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass Proben aus boviner Tibiakompakta, die mit chemischen Konservierungsmethoden behandelt wurden, nur für Vorversuche verwendet werden sollten. Wenn load to failure Versuche durchgeführt werden, empfiehlt es sich fresh-frozen Präparate zu verwenden.
