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Fragestellung: Knöcherne Defekte werden häufig mit Knochenersatzmaterialien aufgefüllt. Die verfügbaren Calciumphosphatzemente weisen zwar eine hohe Festigkeit bei axialen Belastungen auf, sind jedoch nicht bohrbar. Ein bohrbares Knochenersatzmaterial hat den Vorteil, dass die Auffüllung des Defektes zuerst vorgenommen werden kann und erst anschließend die Schrauben gesetzt werden können. Neue dual-härtende Calciumphosphat- und Magnesiumphosphatzemente mit bohrbaren Eigenschaften stellen vielversprechende Neuentwicklungen dar. Diese Studie vergleicht verschiedene Knochenzemente biomechanisch miteinander. Erstmalig wird neben reinen Materialprüfungen auch die klinische Anwendbarkeit in Schraubenausrissversuchen und im Frakturmodell am Tibiakopf untersucht.

Methodik: Neue mineralische Zemente, ein dual-härtender Calciumphosphatzement mit Zusatz von 2-Hydroxyethylmethacrylat [1] und ein Magnesiumphosphatzement, wurden etablierten Calciumphosphatzementen (Graftys^® Quickset und ChronOS Inject) gegenübergestellt. Neben der Kompressionsfestigkeit und Schraubenausrisskraft (Abbildung 1a [Abb. 1]) wurde im Tibiakopffrakturmodell [2] der Einfluss der Knochenersatzmaterialien auf die Stabilität in Kombination mit einer Osteosynthese (Abbildung 1b [Abb. 1]) in zyklischen und maximalen Belastungstests (Abbildung 1c [Abb. 1]) ermittelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der Magnesiumphosphatzement wies die höchste Kompressionsfestigkeit (100,5 ± 16,0 MPa), Schraubenausrisskraft (1,7 ± 0,2 kN) und Maximalkraft (2,2 ± 0,2 kN) sowie das niedrigste Einsinken des Frakturfragmentes unter Belastung (Displacement; 1,5mm ± 0,22 mm) im Vergleich zu den anderen Knochenersatzmaterialien auf. Im Vergleich der beiden Hydroxylapatitezemente wies der bohrbare neue Zement zwar eine niedrigere Kompressionsfestigkeit (6,8 ± 14 MPa) und niedrigere Schraubenausrisskraft (129 ± 38 N) auf (Graftys^®: 19,0 ± 2,5 MPa; p<0,01 / 295 ± 39 N; p<0,01). Jedoch zeigten beide Zemente in Kombination mit Schrauben ein vergleichbares Displacement (CPC bohrbar: 1,77 ± 0,64 mm, Graftys^®: 2,01 ± 0,82 mm; p=0,96) und eine vergleichbare Maximalkraft (CPC bohrbar: 2,0 ± 0,2 kN; Graftys^®: 1,85 ± 0,3 kN; p=0,26 ).

Zusammenfassend ist insbesondere der hier getestete Magnesiumphosphatzement eine vielversprechende Neuentwicklung mit verbesserten biomechanischen Eigenschaften der Primärstabilität.