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In vivo-Stabilisierung eines transpedikulär applizierbaren Kalziumphosphat-Zements durch Osteogenic Protein-1 (rhBMP-7) ermöglicht die interkorporelle Zementintegration und spinale Fusion. Eine kontrollierte, randomisierte Studie an der Lendenwirbelsäule des Schafs.
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Authors
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Thomas R. Blattert
- Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Chirurgische Universitätsklinik Würzburg, Josef-Schneider-Str. 2, 97080, Würzburg, Phone: 0931/2010, Fax: 0931/201 31253
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R. Moll
- Institut für Röntgendiagnostik, Universität Würzburg
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P.S. Dalal
- Stryker Biotech, Hopkinton, Massachusetts
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C.A. Toth
- Stryker Biotech, Hopkinton, Massachusetts
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A. Weckbach
- Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Chirurgische Universitätsklinik Würzburg
| Published: | November 11, 2003 |
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Fragestellung
Die transpedikuläre lumbale interkorporelle Fusion (TLIF) mit autologer Spongiosa bietet wegen ihrer Minimalinvasivität theoretisch bestechende Vorteile, versagt jedoch klinisch mit erheblichen sekundären Korrekturverlusten aufgrund der fehlenden Kompressionsstabilität des Transplantats. Auch Modifikationen der TLIF mit Ersatz der Spongiosa durch Kalziumphosphat-Keramiken mit primärer Druckstabilität konnten die Methode klinisch bisher nicht zum Erfolg bringen, da diese Biomaterialien unter den zusätzlich auftretenden Scher- und Biegebeanspruchungen sukzessive aufgerieben und zerstört werden. Fragestellung war daher, ob mit Hilfe der osteoinduktiven Wirkung eines Bone Morphogenetic Proteins ein osteokonduktives Biomaterial in vivo so frühzeitig stabilisiert werden kann, daß es trotz der einwirkenden biomechanischen Kräfte zur ossären Integration des Materials und damit zur spinalen Fusion kommt. Hierfür entwickelten wir ein injizierbares Komposit aus Kalziumphosphat-Zement und mikroverkapseltem Osteogenic Protein-1 (OP-1).
Methoden
Das gewählte Design entsprach einer kontrollierten, balanciert randomisierten, prospektiven Studie. Zielparameter waren verbliebenes Zementvolumen und Fusionshäufigkeit. 14 Schafe wurden dorsal von L4 auf L6 instrumentiert. Unter endoskopischer Kontrolle erfolgten die transpedikuläre Bandscheibenausräumung L4/L5 und die Dekortikation der benachbarten Endplatten. Bei 7 Schafen wurde der Defekt mit dem Komposit (CP-OP-1) augmentiert. Die Kontrollgruppe (n=7) wurde mit dem Kalziumphosphat-Carrier ohne OP-1 (CP) behandelt. Die Tiere wurden nach 8 Wochen getötet, das Zement-Restvolumen CT-basiert gemessen sowie die Fusionshäufigkeit radiologisch (Nativ-Röntgen, CT) bestimmt.
Ergebnisse
Im Vergleich zur CP-Gruppe wies die CP-OP-1-Gruppe ein signifikant höheres Zement-Restvolumen auf (p=0,007, Wilcoxon-Test): Restvolumen/injiziertes Volumen CP-OP-1: 79,9 % ± 13,8 % versus Restvolumen/injiziertes Volumen CP: 54,0 % ± 6,8 %. Radiomorphologisch war die CP-Gruppe durch eine ausgeprägte Zementfragmentation, vor allem im interkorporellen Raum, sowie durch intrakorporellen Kontaktverlust an der Knochen-Zement-Grenzschicht gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu stellten sich die Kompositplomben der CP-OP-1-Gruppe solide dar. Radiologisch erzielte die CP-OP-1-Gruppe eine Fusionsrate von 5/7 im Vergleich zu 0/7 in der CP-Gruppe (p=0,002).
Schlussfolgerungen
Eine Biointegration des CP-Carriers ohne OP-1 findet nicht statt. Vielmehr verursachen auftretende Scher- und Biegekräfte eine frühzeitige CP-Fraktur mit nachfolgender Zementfragmentation und ausgeprägter -resorption. Im Gegensatz dazu ermöglicht der osteoinduktive Effekt des OP-1 eine frühzeitige in vivo-Stabilisierung des CP-OP-1, die in einer Zementintegration sowie einer soliden interkorporellen Fusion in 5/7 Fällen resultiert. Durch diese Technik lassen sich die Morbiditäten der Spongiosaentnahme und des vorderen Zugangs zur Wirbelsäule vermeiden.
