Herstellung, biomechanische Pr眉fung und Integrationsverhalten biologischer Interferenzschrauben aus oss盲rem Material

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• 作者：Stephan Schmolke¹ ; ^{stephan.schmolke@ddh-gruppe.de" class="auth_mail" title="E-mail the corresponding author} ; David Zaremba² ; Christian Biskup² ; ^a ; Arnim Andreae³ ; Frank Pude⁴
• 关键词：Knochen ; Wasserabrasivstrahl ; ossä ; re Implantate ; Biokompatibilitä ; t ; Osteointegration
• 刊名：Fuß & Sprunggelenk
• 出版年：2015
• 出版时间：September 2015
• 年：2015
• 卷：13
• 期：3
• 页码：182-191
• 全文大小：1388 K

文摘

In der orthopädischen Chirurgie werden selbstauflösende Implantate aus Polyglykolid oder Polylaktid, z.B. zur ossären Fixierung von Kreuzbandimplantaten, regelhaft verwendet. Primäre Vorteile sind eine artefaktfreie Darstellung in Nativröntgenbild oder in der Schnittbilddiagnostik sowie die Vermeidung von Sekundäreingriffen zur Implantatentfernung. Sekundär kann das so genannte „stress-shielding“ zwischen Implantat und Knochen vermieden werden. Allerdings werden auch Fremdkörperreaktionen beobachtet. Ihre Häufigkeit wird in der Literatur mit bis zu 23% angegeben.

Bereits in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden biologische Schrauben aus Knochenmaterial zur Osteosynthese mit gutem Erfolg angewandt. Ein wesentliches Problem, an dem die klinische Umsetzung letztendlich scheiterte, war die aufwändige mechanische Herstellung der Schrauben und damit einhergehende herstellungsspezifische Probleme.

Material und Methoden

Mit dem Wasserabrasivinjektorstrahl (WAIS) - Verfahren konnten aus boviner Femurkortikalis Knochenzylinder geschnitten und anschließend mit dem für Interferenzschrauben typischen selbstschneidenden Sägegewinde und einer Durchgangsbohrung versehen werden. Vorteile bei diesem Herstellungsprozess sind neben der geringen mechanischen und thermischen Belastung des Materials auch fertigungstechnische Aspekte und die Einhaltung der Sterilitätskette, da das Verfahren im Non-contact-Modus, also berührungsfrei, arbeitet. Die normierte mechanische Testung der so hergestellten Implantate wurde unter Berücksichtigung der ASTM-NormF 1839 [1] durchgeführt. Geprüft wurden das Drehmoment bis zum Versagen der Schraube sowie die Gewindeflankenfestigkeit durch Aufbringen einer axialen Zugkraft (Pull-out-Testung). Die gefertigten biologischen Schrauben erfüllten die ASTM-Normwerte.

In einer vergleichenden Studie, mit dem Zielkriterium des Einwachsverhaltens, wurden daher Interferenzschrauben aus xenogenem Knochenmaterial und kommerziell verfügbare Interferenzschrauben aus Poly(L-Lactid) beim Göttinger Miniaturschwein vergleichend getestet. Als wesentliches Merkmal wurden die Schrauben im Maßstab 1:1 getestet.

Ergebnisse

Die bovinen Knochenschrauben wurden innerhalb des Untersuchungszeitraumes zum Teil vollständig in den Wirtsknochen ossär integriert. Bereits nach 30 Tagen konnten unbestimmt einwachsende Knochenbälkchen in den Schraubenkörper nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung

Aufgrund der positiven Erfahrungen mit bovinen Knochenschrauben ist die Verwendung xenogenen bovinen Knochenmaterials zur Herstellung biomechanisch primär gering belasteter Implantate für Osteosynthesen z.B. im Vorfuß- o. Mittelgesichtsbereich möglich.