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Fragestellung: Aufgrund bestehender Limitationen aktueller operativer Standards in der Therapie von großen ossären Defekten gewinnen Knochen Tissue Engineering Strategien wie das Additive Biomanufacturing (ABM) zunehmend an Bedeutung. Hierdurch lassen sich patienten-spezifische, bioresorbierbare Gerüsttrager (“Scaffolds”) in einem computergestützten Schicht-für-Schicht-Verfahren aus CT-Daten erstellen.

Wir beschreiben im Folgenden den von uns eingeschlagenen Weg von der präklinischen Testung solcher ABM Scaffolds am Großtiermodell bis hin zur erfolgreichen klinischen Anwendung im Rahmen der Therapie von ossären Defekten langer Röhrenknochen.

Methodik: In einer präklinischen Studie an Schafen wurde ein 6 cm messender, segmentaler Tibiadefekt generiert. Dieser wurde anschließend mit autologem endostalem Knochengewebe allein (gewonnen durch das „Reamer-Irrigator-Aspirator“ RIA- System) oder mit ABM Scaffolds kombiniert mit autologem Knochengewebe (Scaffold/RIA) gefüllt. Biomechanische, histologische sowie radiologische Analysen zeigten für die Scaffold/RIA Gruppe nach 12 Monaten signifikant bessere Ergebnisse.

Nach diesen vielversprechenden Ergebnissen erfolgte im Rahmen eines klinischen Heilversuches die Behandlung von drei männlichen Patienten (Alter: 28, 45 und 47), welche unter einem bioptisch gesicherten, primär-malignem Knochentumor litten (2 x Adamantinom der Tibiadiaphyse, 1 x parossales Osteosarkom G1 des distalen Femurs). Nach weiter Resektion des Tumors erfolgte die Implantation einer Palacosplombe. Diese verblieb für mind. 6 Wochen in situ, um die Bildung einer Masquelet-Membran zu induzieren. Währenddessen erfolgte die Fertigung der patienten-spezifischen ABM-Scaffolds. In einem sog. „fit-to-fit“ Verfahren erfolgte einerseits die exakte Anpassung der Scaffolds an den Knochendefekt und das Osteosyntheseverfahren. Andererseits wurde das Osteosynthesematerial so angepasst bzw. ausgewählt, dass eine exakte Anlage an Knochen und Scaffold möglich wurde.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach Entfernung der Palacosplombe wurden die Poren des Scaffolds mit autologem, endostalem Knochengewebe (RIA) gefüllt. Das „fit-to-fit“ Verfahren konnte in allen drei Fällen eine Press-fit Implantation des Scaffolds in den Knochendefekt ermöglichen. Das präoperativ selektierte Osteosynthesematerial zeigte sich ebenfalls in allen drei Patienten passgerecht. Postoperative Nachkontrollen zeigten radiologisch einen regelhaften Implantatsitz bei im Verlauf zunehmender Mineralisierung der Scaffolds. Alle drei Patienten waren nach spätestens 5 Monaten in der Lage, die operierte Extremität voll zu belasten. Bei einem bisher durchschnittlichen Follow-Up von 12 Monaten waren keine intra- bzw. postoperativen Komplikationen zu verzeichnen bei einer insgesamt hohen subjektiven Patientenzufriedenheit. Das hier dargestellte ABM- basierte Therapiekonzept ermöglicht die Regeneration von großen ossären Defekten langer Röhrenknochen und stellt u.U. eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Therapieverfahren dar.