Füllung von Entnahmedefekten beim
Knorpel-Knochen-Transfer

Zusammenfassung

Studienziel: Zur Behandlung von fokalen Knorpelläsionen wird u. a. die Transplantation von Knorpel-Knochen-Zylindern (osteochondrale autologe Transplantation) durchgeführt. Dieses Verfahren verbreitet sich zunehmend, obwohl es derzeit keine günstige Versorgungsmodalität für den dabei entstehenden Hebe- oder Entnahmedefekt gibt. Der Einsatz eines neuartigen, in situ aushärtenden Trikalziumphosphat-Zementes stellt einen Lösungsansatz dar, der im Tierexperiment einer ersten Evaluation unterzogen werden sollte. Methode: Im Rahmen dieser Untersuchung wurde bei 20 Schafen der Transfer eines Knorpel-Knochen-Zylinders in die Hauptbelastungszone des Kniegelenkes im Bereich des medialen und lateralen Femurkondylus durchgeführt. Lateralseitig wurde der native resorbierbare Knochenzement und medialseitig das Material nach Augmentation mit 50 µg BMP-2 in den Entnahmedefekt eingebracht. Ergebnisse: Bei der makroskopischen Beurteilung der Defektzonen konnte eine frühzeitigere und verbesserte Oberflächenrekonstruktion nach BMP-Augmentation nachgewiesen werden. Makroskopisch war bei allen Präparaten der Grenzbereich noch abgrenzbar. Radiologisch und mikroradiographisch konnte bereits nach drei Monaten eine vollständige Osteointegration des Biomaterials dokumentiert werden. Die Biodegradation des β-TCPs nach 6 Monaten war durch den Zusatz von Wachstumsfaktor signifikant beschleunigt worden. Schlussfolgerung: Dieser in situ aushärtende β-TCP Zement stellt ein viel versprechendes resorbierbares Füllmaterial für osteochondrale Defekte dar, wobei der Zusatz von BMP-2 die Umbau- und Remodelling-Prozesse zu beschleunigen scheint.

Abstract

Aim: Osteochondral grafting procedures have developed into one of the preferred methods of treatment for focal osteochondral lesions, although the management of the donor site remains problematic. In this animal study, an attempt at sealing the donor site with a fully-resorbable tricalcium phosphate bone cement was evaluated. Method: Autologous osteochondral transplantation of the medial and lateral condyle was performed on the ovine knee using a standard operative protocol. The ensuing defect was filled with the original β-TCP cement laterally, while medially the cement was augmented with 50 µg BMP-2. Two groups, consisting of 10 sheep each, were evaluated after three and 6 months, respectively. Results: The clinical evaluation of the specimens revealed an improved reconstruction of the joint surface following the application of the augmented biomaterial. Macroscopically, the superficial border of the original donor site could easily be outlined at both time periods in both groups. Solid osteointegration of the bone cement could be documented radiographically as early as three months following implantation. Conclusion: The β-TCP bone cement represents a promising resorbable filler for osteochondral defects. The augmentation with BMP-2 seems to expedite the remodelling process and improve the surface reconstruction.

Schlüsselwörter

Biomaterialien - β-Tricalciumphosphat - Knochenzement - OATS - osteochondrale Defekte

Key words

Biomaterial - bone cement - osteochondral defect - OAT - tricalciumphosphate

Literatur

• 1 Siebert C H, Niedhart C, Weber M, Niethard F U. Ist ein Knochenersatzstoff aus Trikalziumphosphat wirklich eine Alternative?.  Orthop Prax. 1999;  35 451-454
• 2 Niedhart C, Maus U, Redmann E, Siebert C H. In vivo testing of a new in situa setting β-tricalcium phosphate cement for osseous reconstruciton.  Biomed Mater Res. 2001;  55 530-537
• 3 Urist M R. The first three decades of bone morphogenetic protein research.  Osteologie. 1995;  4 207-223
• 4 Siebert C H, Miltner O, Schneider U, Wahner T, Koch S, Niedhart C. Einheilungsverhalten von osteochondralen Transplantaten - Tierexperimentelle Untersuchungen an einem Schafmodell.  Z Orthop. 2001;  139 382-386
• 5 Ruppert R, Hoffmann E, Sebald W. Human bone morphogenetic protein 2 contains a heparin-binding site which modifies its biological activity.  Eur J Biochem. 1996;  237 295-302
• 6 Herr G, Schnettler R. Osteoinduktive Aktivität von BMP-beschichteten β-TCP-Keramiken und Charakterisierung der Knochen-Implantat-Grenzschicht. In: Schnettler R, Markgraf E (Hrsg) Knochenersatzmateriallien und Wachstumsfaktoren. Stuttgart; Thieme 1997: 60-68
• 7 Röser K, Donath K, Schnettler R. Beeinflussung der knöchernen Wundheilung durch Knochenersatzstoffe und sogenannten Wundverschlussmaterialien. In: Schnettler R, Markgraf E (Hrsg) Knochenersatzmaterialien und Wachstumsfaktoren. Stuttgart; Thieme 1997: 54-59
• 8 Günther K P, Scharf H-P, Pesch H J, Puhl W. Einwachsverhalten von Knochenersatzstoffen - Tierexperimentelle Untersuchung.  Orthopäde. 1998;  27 105-117
• 9 Ziegler J, Mayr-Wohlfart S, Kesser S, Günther K P. Freisetzung von rekombinanten Wachstumsfaktoren nach Beschichtung von Knochenersatzmaterialien.  Unfallchirurg. 2000;  282 405-406
• 10 Rüger J M, Linhart W, Sommerfeldt D. Biologische Reaktionen auf Kalziumphosphatkeramik-Implantationen.  Orthopäde. 1998;  27 89-95
• 11 LeHuec J C, Clément D, Brouillaud B, Barthe N, Dupuy B, Folliguet B, Basse-Cathalinat B. Evolution of the local calcium content around irradiated β-tricalcium phosphate ceramic implants.  Biomater. 1998;  19 733-738
• 12 Siebert C H, Koch S, Niethard C, Gottschalk D. Filling of donor site defects secondary to osteochondral grafting with β-tricalcium phosphate cement.  Cells Tissues Organs. 2000;  166 54-55
• 13 Foitzik C, Staus H. Phasenreines β-Trikalziumphosphat zum Knochenersatz bei paradontaler Indikation.  Quintessenz. 1999;  50 1049-1058
• 14 Hollinger J O, Brekke J, Gruskin E, Lee D. Role of bone substitutes.  Clin Orthop. 1996;  324 55-65
• 15 Wozney J M. The potential role of bone morphogenetic proteins in periodontal reconstruction.  J Periodontol. 1995;  66 506-510
• 16 Urist M R, Lietze A, Dawson E. β-tricalcium phosphate delivery system for bone morphogenetic protein.  Clin Orthop. 1984;  187 277-280
• 17 Zlotolow D A, Vaccaro A R, Salamon M L. The role of human bone morphogenetic proteins in spinal fusion.  J Am Acad Orthop Surg. 2000;  8 3-9
• 18 Sellers R S, Peluso D, Morris E A. The effect of recombinant human bone morphogenetic protein-2 on the healing of full-thickness defects of articular cartilage.  J Bone Joint Surg. 1997;  79-A 1452-1463
• 19 Kirker-Head C A, Gerhart T N, Schelling S H, Henning G E, Wang E, Holtrop M E. Long-term healing of bone using recombinant human bone morphogenetic protein 2.  Clin Orthop. 1995;  318 220-230