Interface- und Zementmantelanalyse zementierter Hüftendoprothesen unter dem Aspekt der frühzeitigen, aseptischen Prothesenlockerung am Tiermodell Schaf
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Zusammenfassung
Im Bereich der zementierten Hüftendoprothetik bleibt das Problem der aseptischenImplantatlockerung trotz zahlreicher Neuerungen und vielfältiger Forschungsbemühungen bislang ungelöst. Von besonderer Relevanz ist diese Problematik bei der Pfannenimplantation mit erhaltener, sklerotischer, subchondraler Knochenlamelle als biologisch wichtige Knochenstruktur sowie beim zementierten Femurschaftwechsel mit glattem Femurendost. In beiden Situationen ist eine mikro- und makromechanische Zementverankerung im Knochen aufgrund fehlender spongiöser Anteile nahezu unmöglich. Da eine chemische Bindungzwischen hydrophobem Knochenzement und hydrophilem Knochen nicht stattfindet, kommt es leicht zum hydrolysebedingtem Versagen der Zement-Knochen-Grenzfläche.Um diese reduzierte Verbundfestigkeit zwischen Knochenzement und Knochen zuverbessern, wurde ein neuartiger, amphiphiler Knochenhaftvermittler zurOberflächenkonditionierung des knöchernen Implantatlagers eingeführt. DiesesHaftvermittlersystem ermöglicht durch Kopolymerisation seiner Komponenten eine chemisch stabile Bindung zwischen hydrophilem Knochen und hydrophobem Zement. In ex-vivo Versuchen konnte eine erhöhte Haftfestigkeit an der Knochen-Zement-Grenzfläche durch Anwendung des Knochenhaftvermittlers bereits nachgewiesen werden.Ziel dieser Arbeit war es, die Biokompatibilität und die erhöhte Verbundfestigkeit des Knochenhaftvermittlers unter realen Bedingungen im Organismus und unter physiologischer Belastung im Tierversuch zu überprüfen.Bei der Selektion des optimal geeigneten Tiermodells wurden im tierartlichen Vergleich Vorund Nachteile der verschiedenen Tierspezies besonders im Bezug auf die Hüftgelenksanatomie und die Knochenstruktur eruiert. Die Wahl des Tiermodells Schaf war zum einen in den Vorteilen der Haltung und der Handhabung, vor allem aber in den strukturell-anatomischen Gegebenheiten begründet. So kann durch das glatte, wenig spongiöse Femurendost des Schafes eine Prothesenwechselsituation simuliert werden.Außerdem weist das Schaf im Gegensatz zum Schwein eine dicke sklerotischeKnochenlamelle unter dem azetabulären Knorpel auf, was den Gegebenheiten des Menschen entspricht.Bei insgesamt 20 Schafen wurde eine zementierte Hüfttotalendoprothese eingesetzt, 10 Tiere fungierten als Kontrollgruppe. Bei den anderen 10 Schafen der Verumgruppe erfolgte eine Oberflächenkonditionierung des knöchernen Implantatlagers von Femur und Azetabulum mittels des neuartigen Knochenhaftvermittlers. Um Knochenwachstum und Knochenumbauvorgänge histologisch darzustellen, wurde den Schafen ab dem 21. postoperativen Tag Fluoreszenzfarbstoffe nach einem vorgegebenen Injektionsschemaverabreicht. Nach einer Standzeit von neun Monaten wurden die Tiere euthanasiert. Zur radiologischen Beurteilung wurden postoperativ sowie nach der Euthanasie Röntgenbilder angefertigt. Die Knochenexplantate von Azetabulum und Femur wurden makroskopisch beurteilt und nachfolgend histologisch aufgearbeitet und untersucht.Eine klinisch erfassbare Prothesenlockerung trat bei keinem der Tiere auf, in der Kontrollgruppe fanden sich jedoch im Gegensatz zur Verumgruppe radiologisch sichtbare progrediente Lysesäume, die als Hinweis einer möglichen Lockerung gewertet werden können. Dies entspricht der makroskopisch besseren Zementanhaftung sowie des histologisch nachweisbaren direkten Kontakts zwischen Zement und Knochen ohne bindegewebige Zwischenschicht bei den Schafen der Verumgruppe mit Anwendung des Knochenhaftvermittlers. In der Fluoreszenzmikroskopie konnte in beiden Gruppen ein vitales Knochenlager mit Knochenumbauvorgängen nachgewiesen werden. In allen erfolgtenUntersuchungen fanden sich keine Hinweise auf eine mögliche Zytotoxizität oderKanzerogenität des Knochenhaftvermittlers.Es ist also gelungen, auch unter physiologischer Belastung im Organismus eine erhöhte Verbundfestigkeit des Zement-Knochen-Interfaces durch Anwendung des amphiphilen Knochenhaftvermittlers nachzuweisen. Auch die Biokompatibilität desKnochenhaftvermittlers war im Tiermodell Schaf sehr gut. Die Voraussetzungen für den klinischen Einsatz des Knochenhaftvermittlers als Oberflächenkonditionierung des knöchernen Implantatlagers in kontrollierten Langzeitstudien am Menschen sind somit gegeben.Das Tiermodell Schaf hat sich für die Hüftgelenksendoprothetik als optimal geeignet herausgestellt und hat den Erwartungen vollständig entsprochen. Dies gewährleistet eine Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler