gms | German Medical Science

Fragestellung: Schwere Knochenverletzungen heilen häufig nur dann, wenn geeignete Materialien zur Unterstützung der Knochenregeneration eingesetzt werden. Die Vielzahl der zur Verfügung stehenden Materialien erschwert die Wahl des geeigneten Knochenersatzstoffes. Ziel dieser Studie war der Vergleich von verschiedenen Materialien knöchernen Ursprungs im Hinblick auf die Anregung der Knochenneubildung.

Methodik: Es wurde humane Spongiosa (Peressigsäure sterilisiert und nativ), demineralisierte Knochenmatrix, Allomatrix Injectable Putty (AMP, Wright Medical Technology) und DBX Putty (Synthes) sowie als Kontrolle BMP-2 (Osteogenetics) im Kollagenvlies in einen 4 mm Femurdefekt (Osteotomie/Plattenosteosynthese) der Ratte (n=16 je Gruppe, bzw. n=8 in den Gruppen Spongiosa, nativ und demineralisierte Knochenmatrix) implantiert. Der Heilungsverlauf wurde radiologisch (Faxitron/vivaCT40 Scanco Medical) und histologisch am Tag 21 und 42 verglichen (Mann-Whitney und Bonferroni-Holm). Gleichzeitig erfolgte die Untersuchung zur ektopen Knochenformation nach Implantation in ein Muskellager.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Zum Tag 21 zeigten insgesamt 7 Tiere ein Versagen der Fixierung (1 Tier mit eitriger Infektion) sowie 5 Tiere eine eitrige Infektion bei korrektem Plattensitz. Zum Tag 42 zeigten insgesamt 15 Tiere ein Versagen der Fixierung (6 Tiere mit eitriger Infektion) sowie 3 Tiere eine eitrige Infektion bei korrektem Plattensitz. Auf Grund der Komplikationen wurden in der Gruppe Spongiosa, nativ und demineralisierte Knochenmatrix nur 8 Tiere operiert. Radiologisch konnte unabhängig vom Implantat zu keinem Zeitpunkt eine vollständige Regeneration des Defekts festgestellt werden. Je nach Ersatzstoff zeigten sich Überreste des eingesetzten Materials, sowie schnittkantige oder abgerundet Knochenenden. Im Gegensatz dazu heilten alle Tiere der Kontrolle (BMP-2) komplikationslos. Nach 21 Tagen zeigten 12 von 16 Tieren eine knöcherne Überbrückung des Defektes. Nach 42 Tagen zeigten 7 von 8 Tieren eine knöcherne Überbrückung mit teilweise einsetzendem Remodelling. Die CT-Untersuchungen ergaben ein signifikant höheres Knochenvolumen der Kontrolle (BMP-2) gegenüber den mit humaner Spongiosa (Peressigsäure sterilisiert), AMP und DBX (Tag 21) sowie den mit AMP und DBX behandelten Gruppen (Tag 42). Histologisch war die Fläche mineralisierten Gewebes in Bezug zur Defektgröße in der Kontrolle (BMP-2) im Vergleich zur AMP- und DBX-Gruppe (Tag 21) bzw. zur AMP-Gruppe (Tag 42) signifikant erhöht. Ektop hatte nur BMP-2 osteoinduktives Potential. Dieses Defektmodell ist geeignet zur Untersuchung von Ersatzmaterialien zur Förderung der Knochenheilung. Allerdings kommt es im Tiermodell, sofern ein ausreichender Stimulus zur knöchernen Defektüberbrückung fehlt, zu Komplikationen. Diese Komplikationen sind vermutlich nicht bedingt durch das Knochenersatzmaterial, sondern eine Konsequenz der nicht erfolgten knöchernen Durchbauung. Nur BMP-2 liefert den notwendigen Stimulus und zeigt sich einzig effektiv, den Defekt zu heilen.