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Fragestellung: Polyetheretherketon (PEEK) wird immer häufiger als ein strahlendurchlässiges, implantierbares Biomaterial angewendet und ersetzt vielfach die bisher verwendeten metallischen Implantate in der Wirbelsäuldenchirurgie. Eine Weiterentwicklung ist PEEK labeled, welches im Gegensatz zu Metallen die Möglichkeit bietet, die Sichtbarkeit eines Implantats für eine bestimmte Anwendung maßzuschneidern. Ziel dieser Studie war die biologische Antwort der Abriebpartikel von PEEK labeled im Vergleich zu PEEK und Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene (UHMWPE) im epiduralen Raum in vivo zu evaluieren.

Methodik: 24 weibliche New Zealand Kaninchen wurden randomisiert in 4 Gruppen aufgeteilt: Negativ Kontrolle, PEEK, UHMWPE und PEEK labeled. Die Polymerblöcke wurden in kleine Stücke von etwa 1-2 cm³ zerteilt und in einer mit flüssigem Stickstoff gefüllten Spezialkammer über eine kurze Zeit pulverisiert. Dieser Vorgang wurde mehrfach wiederholt, wobei jeweils erneut flüssiger Stickstoff nachgefüllt wurde. Die Partikel wurden gemäß ausgewählter Standardverfahren isoliert und analysiert, so dass 90% der verwendeten Partikel einen Durchmesser von weniger als 1 µm aufwiesen. Die Abriebpartikeln wurden fluoroskopisch assistiert im cervicalen Epiduralraum implantiert. Alle Tiere wurden in den ersten 14 Tagen und danach wöchentlich neurologisch untersucht. Histopathologisch wurden die gesamte HWS nach 3 Monaten untersucht. Zusätzlich erfolgte Präimplantation und vor Euthanasie eine komplette Blutuntersuchung. Als vorrangiges Ziel für die Beurteilung der durch die Abriebpartikel induzierten Reaktionen war der Quotient aus der Fläche der neu gebildeten Zellkerne im Blickfeld und der von den injizierten Partikeln eingenommen Fläche im gleichen Blickfeld festgelegt worden. Als weitere Zielgrößen galten Untersuchungen hinsichtlich neugebildeter Gefäße nach den Injektionen Untersuchungen auf toxikologische Veränderungen (Laborwerte, neurologische Testergebnisse).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die mittlere Quotient der neu gebildeten Zellkerne pro Partikel im Blickfeld für PEEK labeled betrug 0,57 +/- 0,2. Diese Quotient war im Vergleich zu den beiden anderen getesteten Materialien (PEEK 0,7 +/-0,3 und UHMWPE) signifikant geringer (p<0,05). Grundsätzlich besteht für alle in dieser Studie geprüften Testmaterialien eine direkte Korrelation, die ebenfalls eine Abhängigkeit der Generierung neuer Zellkerne von den Partikeln belegt.

Keines der Tiere zeigte einen neurologischen Ausfall. Es zeigte sich keinen Hinweis auf ein systematische Toxizität. Die histopathologische Untersuchung wies auf eine im Epiduralraum begrenzten histiozytäre Fremdkörperreaktion mit Riesenzellenformation, Neovaskularization und keinen Hinweis auf Osteolyse und Veränderung im Bereich der Dura.

Wir haben eine neue Methode zur in vivo Untersuchung von Abriebpartikeln im Epiduralraum etabliert. PEEK labeled, PEEK und UHMWPE zeigen ähnliche histiozytären Fremdkörperreaktionen mit Riesenzellenformation und Neovaskularization, welche lokal begrenzt bleibt.