Einfluss der mechanischen Beanspruchung auf die Osteointegration einer mikroporösen β-TCP-Keramik
Bernstein A, Bohner M, Südkamp NP, Mayr HO
Fragestellung: Der Erfolg der Osteointegration hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehört auch die mechanische Belastungssituation des Implantates. Ziel der Untersuchung war die Analyse des Einwachsverhaltens einer genau definierten mikroporösen β-TCP-Keramik in Abhängigkeit von der mechanischen Beanspruchung (Implantation in nicht Last tragendene oder gering belastete Regionen bzw. in Last tragende und funktionell höhergradig belastete Bereiche.
Methodik: Als Implantate dienten immer zylindrische Formkörper aus einer phasenreinen β-Tricalciumphosphat (TCP)-Keramik mit 7 Durchmesser und 25 mm Länge. Diese besaßen eine interkonnektierende Mikroporosität (40%) mit einem Porendurchmesser von 5 µm. Die keramischen Materialien wurden in Bohrlochdefekte mit 7 mm Durchmesser und unterschiedlichen Last tragenden Gebieten (durch den Ursprung und Ansatz des vorderen Kreuzbandes – Gebiet I, Metaphyse des medialen Femurcondylus – Gebiet II und Hauptlastungszone des medialen Femurkondylus – Gebiet III) von Schafen implantiert. Die mechanische Beanspruchung unterschied sich wie folgt: Gebiet III > Gebiet I >Gebiet II. Die Versuchsdauer erstreckte sich über 6, 12 und 24 oder 26 Wochen. Im Gebiet III wurde ein Zeitraum von 52 Wochen eingeschlossen. Die Gruppengröße pro Zeitraum betrug 7 Tiere. Zur Beurteilung des Einwachsverhaltens im Knochen erfolgte eine histologische und histomorphometrische Analyse. Dabei wurde die ossäre Integration mit Hilfe einer Graduierungsskala semiquantitativ und qualitativ erfasst. Rasterelektronenmikroskopische und immunhistochemische Zusatzuntersuchungen erfolgten exemplarisch. Die Morphometrie erfolgte mittels vollautomatischer Bildanalyse. Statistische Analyse: T-Test, Mann-Whitney-U-Test, Wilcoxon-Test mit statistischer Signifikanz p<0.05.
Ergebnisse: Mikroporöses TCP wird knöchern integriert. Der knöcherne Ersatz geschieht nahezu zeitgleich. Die histomorphometrische Auswertung der Resorption zeigte erhebliche Unterschiede in der Degradations-geschwindigkeit. Bei Gebiet I wurden nach 6 Wochen 4,23+/-3,15%, nach 12 Wochen 13,36%+/-7,06 und nach 24 Wochen 19,56%+/-7,11 % degradiert. Bei Gebiet II lagen die Werte niedriger nach 6 Wochen wurden 4,03+/-2,17%, nach 12 Wochen 8,82 +/-7,89% und nach 24 Wochen 11,72 +/-5,58% des TCP degradiert. Bei Gebiet III wurde die höchste Degradationsrate erreicht Nach 6 Wochen waren es 4,86+/-4,22%, nach 12 Wochen 25,11+/-7,75%, nach 26 Wochen 74,40+/-11,51%. Nach 56 Wochen ist der Dübel zu 81,00 +/- 10,60% degradiert. Die Degradation des Dübels ist dabei tibial wesentlich stärker im Vergleich zu femural. Die Degradation schreitet auch nach Einschluss in den Knochen weiter fort.
Schlussfolgerung: Das Ausmaß der Degradation einer genau definierten TCP-Keramik ist abhängig vom Implantationsort und korreliert mit der mechanischen Beanspruchung des Lagers. In funktionell hochgradig belasteten Gebieten wird nach einem Jahr eine fast vollstädnige Degradation des TCP-Dübels erzielt.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR13-1241
doi: 10.3205/14dkou485, urn:nbn:de:0183-14dkou4851
Published: October 13, 2014
© 2014 Bernstein et al.
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