Biomechanische Evaluation der Schraubenaugmentation mit einem innovativen injizierbaren anwendungsfertigen Calciumphosphatzement
Konstantinidis L, Wörner A, Bernstein A, Hirschmüller A, Südkamp NP, Helwig P
Fragestellung: Die Augmentation von Osteosynthesen mittels Polymethylmetacrylat (PMMA) hat sich vor allem für die Wirbelsäule, das proximale Femur und den Humerus bereits etabliert. Calciumphosphatzement (CPC) stellt eine biologische Alternative zur Augmentation dar; Vorteile sind dabei die geringere Hitzeentwicklung und die gute Bioresorbierbarkeit. Ziel der Studie ist die biomechanische Testung eines innovativen Paste-CPC bei der Schraubenaugmentation, als ein biokompatibles, abbaubares, synthetisch hergestelltes Knochenersatzmaterial, das bislang zum Auffüllen von Knochendefekten in nicht lasttragenden Bereichen verwendet wird. Hauptvorteil des pastösen Zementes ist die Vereinfachte Anwendung, da er ohne vorherige Vorbereitung direkt um das Osteosynthesematerial appliziert werden kann.
Methodik:
Statische Ausrissversuche: An 8 Spongiosablöcken aus humanen Leichenknochen wurde jeweils eine kanülierte Pedikelschraube (S4-Aesculap) mit und ohne Augmentation implantiert. Die Augmentation erfolgte mit jeweils 1 cm3 Paste-CPC (InnoTERE GmbH). Bei Paste-CPC handelt es sich um eine anwendungsfertige wasserfreie, ölbasierte CPC-Formulierung, die bei Zutritt von wässrigen Lösungen – wie u. a. Körperflüssigkeit – spontan aushärtet. Nach der Aushärtung des CPC erfolgten statische Ausrissversuche.
Dynamische Versuche: An 8 Spongiosablöcken wurden jeweils zwei kanülierte Pedikelschrauben (S4, Aesculap), entweder mit oder ohne CPC-Augmentation implantiert. Die Augmentation erfolgte analog zu den statischen Versuchen. Die Implantaten wurden am Schraubenkopf, orthogonal zu deren Achse zyklisch und sinusoidal (1-10 N) über 10.000 Zyklen belastet.
Ergebnisse: Statische Ausrissversuche: Bei den augmentierten Schrauben lag die Ausrisskraft durchschnittlich bei 1190N (SD:550N), bei den nicht augmentierten Schrauben bei 439N (SD:284N). Der Unterschied war signifikant (p=0.004). Auch das Versagensmuster war unterschiedlich; bei den nicht zementierten Schrauben kam es zu einem Ausriss der Schrauben aus der Spongiosa ohne ossären Defekt. Bei den augmentierten Schrauben kam es zu einem Ausriss des Schrauben-Zementverbundes zusammen mit einem größeren Spongiosablock als Zeichen einer festeren Verbindung zwischen Knochen und Implantat.
Dynamische Versuche: Insgesamt zeigte sich bei den augmentierten Konstrukten eine geringere Durchwanderung der Schraube im spongiösen Knochen, im Vergleich zu den nicht augmentierten Implantaten. Der Unterschied war für jeden der gemessenen Zeitpunkte (nach 2500, 5000, 7500 und 10000 Zyklen) signifikant (p<0.05).
Schlussfolgerung: Die vorliegende Pilotstudie zeigt eine signifikante Steigerung der Stabilität am Implantat-Knochen-Interface nach Augmentation mit CPC. Die Biokompatibilität, die Bioresorbierbarkeit und die deutlich leichtere Handhabung in Vergleich zum PMMA, in Verbindung mit der nachgewiesenen biomechanischen Stabilität eröffnen eine vielversprechende Alternative zur Augmentation von Osteosynthesen im osteoporotischen Knochen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR18-168
doi: 10.3205/14dkou530, urn:nbn:de:0183-14dkou5301
Published: October 13, 2014
© 2014 Konstantinidis et al.
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