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Fragestellung: In vielen Studien hat sich die Verwendung porciner Ossa metacarpalia oder -tarsalia in biomechanischen Testungen mit und ohne Osteosynthese etabliert (Ochman et al. 2011 [1]; Chiu et al. 2021 [2]). Allerdings gibt es kaum vergleichende Untersuchungen, inwiefern sich die biomechanischen Eigenschaften zwischen porcinen und humanen Knochen unterscheiden.

Ziel der Studie ist zu untersuchen, inwieweit die Eigenschaften der porcinen Knochen auf humane Knochen übertragen werden können.

Methodik: Getestet wurden acht Versuchsgruppen (je n=12): human fresh-frozen metacarpal vs. porcin fresh-frozen metacarpal, human fresh-frozen metatarsal vs. porcin fresh-frozen metatarsal, human formalin metacarpal vs. porcin formalin metacarpal, human formalin metatarsal vs. porcin formalin metatarsal.

Bei allen Knochen erfolgte initial eine Knochendichtemessung (dual-energy X-ray absorptiometry). Mittels modifiziertem Drei-Punkt-Biegeversuch nach Ochman et al. [1] wurde bei allen Knochen eine Schaftfraktur erzeugt (Universal Testing Machine, Instron 5566). Anschließend erfolgte eine Plattenosteosynthese (DCP-Kleinfragment-System, Synthes Umkirch, Deutschland) und die standardisierte zyklische mechanische Belastung über 10.000 Zyklen (Bose ElectroForce LM2 TestBench). Darauf folgte, sofern kein Osteosyntheseversagen während der zyklischen Belastung registriert wurde, ein Load-to-Failure Versuch zur erneuten Bestimmung der Maximallast und Steifigkeit des Knochens.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In allen Vergleichsgruppen (jeweils human vs. porcin, p<0,05) ist die Knochendichte der humanen Knochen signifikant niedriger als die der porcinen Knochen. Auch die Maximallast der humanen Knochen bei Frakturerzeugung ist jeweils signifikant niedriger als die der porcinen Knochen. Bei den Steifigkeiten hingegen zeigt sich, mit Ausnahme der fresh-frozen Metatarsalia, kein Unterschied.

Nach Osteosynthese und zyklischer Belastung ist die Maximallast der humanen Knochen jeweils signifikant niedriger als die der porcinen Knochen. Bei der Steifigkeit nach Osteosynthese und zyklischer Belastung zeigt sich lediglich bei den Metatarsalia ein signifikanter Unterschied, in den anderen Vergleichsgruppen gibt es keine Unterschiede.

Betrachtet man lediglich die Knochendichte, so scheint der porcine Knochen kein adäquater Ersatz für den humanen Knochen zu sein. Anhand der Ergebnisse der biomechanischen Testungen scheint sich der porcine Knochen allerdings für gewisse Fragestellungen zu eignen; dies gilt insbesondere für die Steifigkeit.