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Fragestellung: Die chirurgische Behandlung langstreckiger Knochendefekte stellt für die moderne Unfallchirurgie und Orthopädie nach wie vor eine erhebliche Herausforderung dar. Das von Doi beschriebene Konzept des vaskularisierten Periostlappens vom medialen Femur zur Rekonstruktion langstreckiger Knochendefekte ist eine einzeitige Operationstechnik, mit welcher auch komplizierteste Knochendefekte saniert werden können. Ziel der Studie ist es, die Knochendefektheilung durch einen Periostlappen im Kleintiermodell, analog zur klinischen Anwendung am Menschen, zu induzieren und zu einem definierten Zeitpunkt nach 4 und 8 Wochen zu entnehmen.

Methodik: Erster Studienteil

Eine mediale, longitudinale Inzision über dem Femur wird unter aseptischen Bedingungen durchgeführt. Die Faszie wird durchtrennt und die Muskulatur stumpf zwischen Quadriceps femoris und Bizeps geteilt. Anschließend wird die Femoralarterie im distalen, medialen Anteil des Oberschenkels dargestellt und der ossäre Ast, der zur medialen Femurkondyle zieht, freipräpariert. Nun wird der Periostlappen mit seiner Gefäßversorgung mittels Mikro- Skalpell und Meißel gehoben.

Anschließend wird eine winkelstabile, 5-Loch Compact Hand Platte auf das ventrale Femur aufgebracht und mit 6mm Schrauben fixiert. Das mittlere Schaubenloch bleibt unbesetzt.

Nach Anbringen der Platte erfolgt die Osteotomie mit einer Fräse an der Schaftmitte im Bereich des unbesetzten Plattenloches. Ein Knochendefekt von 7 mm wird produziert und das Knochenfragment entnommen.

Nun wird der präparierte Periostlappen in den Knochendefekt des medialen Femurs eingeschwenkt.

Mit dem Knochendefekt wird wie folgt verfahren:

Gruppe 1 (n=20) + Periostlappen + Keine Zellen + kein Knochenersatzstoff

Gruppe 2 (n=20) + Periostlappen + Keine Zellen + beta-TCP

Gruppe 3 (n=20) + Periostlappen (Gefäßversorgung abgebunden) + Keine Zellen + beta-TCP

Gruppe 4 (n=20) + Periostlappen + Mesenchymale Stammzellen/Endotheliale Progenitorzellen + beta-TCP

Gruppe 5 (n=20) + Periostlappen + Bone marrow derived cells + beta-TCP

2. Studienteil

Nach 4 und 8 Wochen wird das Femur zur Untersuchung der Defektausheilung entnommen und histologisch, radiologisch und biomechanisch untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es erfolgte die HE Färbung, die Immunhistochemie, die µ-CT Untersuchungen und die biomechanischen Tests. Hier zeigte sich eine deutliche Zunahme der Knochenneubildung und der Vaskularisierung aufsteigend von Gruppe 1 (nur Periostlappen) - Gruppe 5 (Periostlappen + beta-TCP angereichert mit BMC). Zudem weisen Gruppe 4 und 5 eine signifikant höhere Knochenfestigkeit auf als die Gruppen 1-3, welche nicht mit Stammzellen angereichert wurden.

Es kann mit einem vaskularisierten Periostlappen und dem mit MSCs und EPCs bzw. BMCs angereicherten beta-TCP eine maximale Stimulation der Knochenneubildung erzielt werden, so dass auch langstreckige Knochendefekte ohne die Verwendung von Eigenspongiosa zur Ausheilung gebracht werden können.