Aufgrund von Wartungsarbeiten kann es morgen, 19.06.2024 in der Zeit von 09:00-10:00 Uhr zu Problemen bei der Erreichbarkeit des Systems kommen. Wir bitten um Verständnis. | Due to maintenance work, there may be problems with the accessibility of the system tomorrow, 19.06.2024 from 09:00-10:00. We ask for your understanding.
 

Einfluss des Temperaturgradienten während der Thermodesinfektion von humanen Femurköpfen: biomechanische und histologische Analyse

Datum

2021

Autor:innen

Weitere Beteiligte

Herausgeber

Zeitschriftentitel

ISSN der Zeitschrift

Bandtitel

Verlag

Zusammenfassung

Allogene Knochenspenden gewinnen aufgrund der vielseitigen Einsetzbarkeit des Materials an Relevanz, weswegen sie mittlerweile in der Kiefer-, der Unfallchirurgie und der Orthopädie festen Stellenwert haben. Im Zeitraum 2007 bis 2016 bestanden in Deutschland steigende, bzw. konstant hohe Fallzahlen von Prothesen z.B. im Bereich von Knie oder Hüfte [32]. Zudem ist dem demographischen Wandel geschuldet, eine steigenden Tendenz zu erwarten [39]. Folglich ist eine qualitativ hochwertige Versorgung, in der entsprechenden Quantität für die Zukunft unumgänglich. Unter diesen Aspekten bietet das Marburger Knochenbanksystem mit der Thermodesinfektion bei 82,5°C, einen guten Kompromiss aus sterilisierender Wirkung und Erhalt der biomechanischen Eigenschaften [46]. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss der Thermodesinfektion bei 82,5°C auf die biomechanischen bzw. histologischen Eigenschaften von humanen Femurköpfen untersucht. Die Einteilung erfolgt in 2 Gruppen zu je 14 nativen (Gruppe 0) und 14 thermodesinfizierten (Gruppe 1) Knochen. Mit Hilfe einer Diamantbandsäge werden drei äquatoriale Scheiben mit einer Höhe von 1 mm, eine mit einer Höhe von 8 mm und erneut drei mit 1 mm Höhe aus dem Femur geschnitten. Die Ausrichtung der Knochenscheibe richtet sich orthogonal nach der zentralen Achse des Schenkelhalses. Anschließend werden unter Verwendung eines Diamanthohlbohrers mit einem Innendurchmesser von 5 mm Knochenzylinder aus der Knochenscheibe entnommen. Die Knochenzylinder werden an den Achsen anterior-posterior und medial-lateral in prozentualer Abhängigkeit des äquatorialen Kopfdurchmessers auf den Kreisbahnen bei 33% und 66% des gesamten Kopfradius und mittig der Knochenscheibe ausgerichtet. Die Zylinder der Höhe von 8 mm werden mittels Burster-Sensor auf Bruchstabilität getestet. Dazu übt ein Druckkopf solange Kraft auf den Knochenzylinder aus, bis man die typische Bruchcharaktersitik erkennt und speichert den höchsten Wert. Für die deskriptiv-histologische Untersuchung werden die Scheiben zu 1 mm genommen, mit 4 % Paraformaldehyd Lösung konserviert, in Technovit 9100 eingebettet, am Mikrotom geschnitten und präpariert. Anschließend erfolgen Färbungen mit Toluidinblau, Movat und Immun-Antikörpern bezüglich Kollagen I. In der histologischen Untersuchung kann aufgrund der geringen Probenzahl nur rein deskriptiv ausgewertet werden. In der Movat-Färbung sind ossäre Umbau-Prozesse in beiden Proben (nativ und thermodesinfiziert) auffindbar. In der Toludinblau-Färbung sind in beiden Gruppen (nativ und thermodesinfiziert) zelluläre Bestandteile wie z.B. Osteozyten sichtbar. Beim immunhistochemischen Nachweis zeigte sich eine optisch verringerte Kollagen-I-Färbung der thermodesinfizierten Präparate. Für genauere Aussagen müsste eine statistische Auswertung mit größerer Stichprobenzahl folgen. Für die statistische Auswertung der biomechanischen Untersuchung wird zunächst der Kruskal-Wallis-Test zum vergleicht innerhalb der Gruppen herangezogen. Trotz der Inhomogenität der Knochen zeichnet sich folgender Trend ab: Unabhängig von der Behandlung (nativ oder thermodesinfiziert) benötigen die zentral liegenden Proben höhere Bruch-Kräfte, als korrespondierende peripherere Proben z.B. Li zu La. Allgemein scheint es so, als wären zentralere Punkte wie Z am stabilsten gegenüber Druckbelastung. Beim Vergleich der Druck-Werte bis zum Bruch, zeigt sich im Whitney-Mann-U-Test zwischen den beiden Gruppen, lediglich 1 Messort bezüglich des Medianwertes als signifikant unterschiedlich. Die hierbei auftretenden hohen Standartabweichungen sind offenbar der Intervariabilität des humanen Materials, sowie der geringen Stichprobenzahl geschuldet. Diese erheblichen inter- bzw. auch intraindividuellen Anisotropien des Knochens, ließe eine morphologische Untersuchung der Hüftköpfe vor der Transplantation als sinnvoll erscheinen. Ferner könnte die zentrale Tendenz der „höchsten Druckstabilität“ für unterschiedliche, klinische Anwendungen von Bedeutung sein. Scheinbar hat die Thermodesinfektion aus biomechanischer Sicht keinen schwächenden Effekt auf das Knochenmaterial, was unter anderem an dem in beiden Gruppen ersichtlichen Trend der Reduktion der Bruchkraft von zentral nach peripher ersichtlich ist. Die Zeitdauer der thermischen Exposition hat somit keinen zusätzlichen bzw. keinen additiven negativen Einfluss auf den Knochen. Die Reduktion der mechanischen Belastbarkeit für Druck, ist analog der bereits untersuchten Parameter Torsion und Zugkraft zu bewerten [46]. Die Thermodesinfektion vieler kleiner Knochen könnte mit dem validierten Verfahren erfolgen, da kein nachteiliger Effekt besteht. Folglich wäre eine Optimierung des Verarbeitungsprozesses im Sinne von vorheriger Zerkleinerung der Femurköpfe, mit nachfolgender, kürzerer Erwärmungsphase denkbar. Es wird jedoch erneut betont, dass Anschlussstudien mit größerem Stichprobenumfang sinnvoll wären.

Beschreibung

Inhaltsverzeichnis

Anmerkungen

Erstpublikation in

Sammelband

URI der Erstpublikation

Forschungsdaten

Schriftenreihe

Erstpublikation in

Zitierform