Knöchernes Einwachsverhalten von Probekörpern aus kohlefaserverstärktem Kunststoff

Zusammenfassung.

Fragestellung: Inwieweit sind kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) als knöcherne Einwachsoberfläche für Implantate geeignet? Methode: Es wurden CFK-Probekörper mit geflechtstrukturierter, rautenstrukturierter und geflechtstrukturierter, hydroxylapatitbeschichteter Oberfläche in die Femora von Minipigs implantiert. Die Standzeit betrug 12 Wochen. Die Präparate wurden makroradiographisch, histologisch-histomorphometrisch und fluoreszenzmikroskopisch ausgewertet. Ergebnisse: Die Hälfte der unbeschichteten, geflechtstrukturierten Probekörper war nicht knöchern integriert, die andere Hälfte wies Osteointegrationsraten von 11,8 % im spongiösen und 29,8 % im kortikalen Bereich auf. Die HA-beschichteten Probekörper zeigten Einwachsraten in der Spongiosa von 29,5 % bzw. 56,8 % in der Kortikalis. Die rautenstrukturierten Probekörper wiesen Osteointegrationsraten von 29,2 % (Spongiosa) bzw. 46,2 % (Kortikalis) auf. Schlussfolgerung: Im Vergleich zu Einwachsraten metallischer, insbesondere Titanoberflächen schneiden die von uns getesteten CFK-Oberflächen deutlich schlechter ab, insbesondere die unbeschichtete geflechtstrukturierte Oberfläche. Von daher sehen wir den Einsatz kohlefaserverstärkter Kunststoffe mit den von uns erprobten Oberflächen als knöcherne Einwachsoberfläche sehr kritisch.

Problem: To what extent are carbon fibre-reinforced plastics (CFRP) suitable as an osseous integration surface for implants? Method: CFRP test implants having a plexus-structured, rhombus-structured, and plexus-structured, hydroxyapatite surface were implanted in the femura of mini-pigs. Exposure time lasted 12 weeks. The implants were subjected to a macroradiological, a histological-histomorphometrical, and a fluorescence-microscopical evaluation. Results: One half of the uncoated, plexus-structured implants were not osteointegrated, the other half displayed an osteointegration rate of 11.8 % in the spongy area and 29.8 % in the cortex layer. The HA-coated test implants showed an osteointegration of 29.5 % in the spongiosa and 56.8 % in the cortex layer. The rhombus-structured test implants had an osteointegration of 29.2 % (spongiosa) and 46.2 % (cortex layer). Conclusion: Compared to the osteointegration of metallic, especially titanium surfaces the CFRP surfaces tested by us fared worse, especially the uncoated, plexus-structured surfaces. For this reason we view very critically the use of carbon-fibre reinforced plastics together with the surfaces tested by us as osteointegrating surfaces.

Schlüsselwörter:

Osteointegration - kohlefaserverstärkter Kunststoff - Tierversuch

Key words:

osteointegration - carbon fibre-reinforced plastic - animal experiment

Literatur

• 01 Bender  L. Entwurf und lmplementierung eines Systems zum Einlesen und Vermessen von Knochenschnittbildern unter visuell C++. Diplomarbeit, Institut für Softwaretechnik und Datenkommunikation, Fachhochschule Mannheim; 1996
• 02 Boenisch  B, Ascherl  R, Liebendörfer  A. Five-year functionallity study of carbon fibre reinforced acetabular implants in dogs. In: Heimke, G., Soltesz, U., Lee, A. J. C (Eds.) Clinical implant materials. Advanc Biomat 9 1990: 391-386
• 03 Bosdorf  K, Mollenhauser  I, Willmann  G. Materials for hip joint prostheses - alternatives to standard materials.  Biomed Tech. 1995;  40 356-362
• 04 Scheller  G, Schwarz  M, Schmitt  S, Ellermann  A, Jani  L. A Laserstructured Titanium Surface for Bony Ingrowth - Results of Animal Experiments. Scientific Exhibition, 65th Annual Meeting of the AAOS New Orleans; 1998
• 05 Scheller  G, Schmitt  S, Schwarz  M, Jani  L. Knocheneinwachsverhalten einer laserstrukturierten Titanoberfläche im Tierversuch. In: L. Jani, H. Schroeder-Boersch Hüftendoprothethik - Vergangenes, Bewährtes und Zukünftiges. Zuckerschwerdt-Verlag 1998
• 06 Scheller  G, Schwarz  M, Früh  H J, Jani  L. Simulator trial to determine the wear of the combination Aluminium oxide ceramic-carbon fibre reinforced plastic (CFRP) used as an insert in a hip socket.  Arch Orthop Trauma Surg. 1999;  119 13-17
• 07 Zichner  L, Lindenfeld  T. In-vivo-Verschleiß der Gleitpaarungen Keramik-Polyethylen gegen Metall-Polyethylen.  Orthopäde. 1997;  26 129-134