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Fragestellung: Die Mehrzahl der Schädelknochendefekte sind Folgen schwerer Schädel-Hirn-Traumata, die aus therapeutischer Sicht oft eine Dekompressionskraniektomie erfordern. Im Anschluss an eine erfolgte Behandlung des Hirnödems oder des intrazerebralen Hämatoms muss eine Rekonstruktion des Schädelknochens erfolgen. Derzeitig klinisch gebräuchliche Methoden genügen den Ansprüchen, in Bezug auf Biokompatibilität, Ästhetik, Avaskularität, Resorption, Entzündungsreaktionen und der fehlenden Resorbierbarkeit nicht.

Ziel dieser Studie war es, die Eigenschaften von 3dimensionalen, resorbierbaren, textilen Scaffolds aus Polycaprolacton-co-Lactid (PCL), mit und ohne Oberflächenbeschichtung, an einem kritischen Knochendefektmodel der Kaninchen-Calvaria hinsichtlich mechanischer Integrität, Knochenneubildung, Vaskularisierung und Resorption des Implantatmaterials zu überprüfen.

Methodik: Der Schädelknochendefekt wurde mit einem 13 mm Dentaltrepan erzeugt, ohne die Hirnhaut zu verletzten. Nach abgeschlossener Osteotomie wurde die Knochenscheibe vorsichtig entfernt und das Implantat direkt in den Defekt platziert. Es wurden folgende Gruppen (jeweils n=8), nach einer 6-monatigen Behandlungszeit miteinander verglichen: Leerdefekt, autologer Knochen, unbeschichteter PCL-Scaffold, Kollagen I (Koll I) und Chondroitinsulfat (Cs) beschichteter PCL-Scaffold.

Verlaufskontrollen erfolgten mittels Ultraschall sowie einer intravitalen, polychromen Fluoreszenzmarkierung. Finale radiologische, computertomographische, histologische und biomechanische Untersuchungen wurden durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Rekonstruktion mit autologem Knochenmaterial zeigte einen vaskularisierten Knochen im Defektbereich, wobei die einzelnen Knochenfragmentkanten nach 6 Monaten noch deutlich zu erkennen waren. Die Tiere mit den Leerdefekten wiesen eine geringe Knochenneubildung an den Randzonen des Defektes sowie Bindegewebe im zentralen Defektbereich auf. Die Koll I/Cs-PCL-Scaffold Gruppe wies eine relativ homogene Knochenneubildung mit guter Vaskularisierung im gesamten Defektbereich auf, wobei nach 6 Monaten noch deutlich das Implantatmaterial erkennbar war. Die Gruppe mit unbeschichteten PCL-Scaffolds zeigte ein gut integriertes Implantat mit eingewachsenem Knochen an den Randzonen des Defektes. Der zentrale Defektbereich enthielt bindegewebsartige Strukturen mit Implantatmaterial.

Bei der Berechnung des Knochenvolumens im Defektbereich wies die Koll I/Cs-PCL-Scaffold Gruppe mit ca. 88% neu gebildetem Knochenvolumen einen ähnlich hohen Wert auf wie die Gruppe mit autologem Knochen (100%) und war signifikant besser als die Gruppe mit unbeschichteten PCL-Scaffolds mit 37%.

In der durchgeführten Tierstudie konnte gezeigt werden, dass 3dimensionale, textile PCL-Scaffolds als temporäre Matrix im Knochen Tissue Engineering der Calvaria erfolgreich angewendet werden konnten. Der Einsatz dieser textilen Scaffolds beschreibt eine Alternative und klinisch relevante Methode zur Rekonstruktion kritischer Knochendefekte.