Biomechanische Untersuchungen von Interferenzschrauben aus bovinem Knochen

Einleitung: Die Verwendung von Interferenzschrauben zur Fixation eines Patellarsehnentransplantates ist ein bewährtes Verfahren bei der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (Bone-tendon-bone Transplantat = BTB-Transplantat). BTB-Transplantate werden üblicherweise mit Interferenz-schrauben aus...

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Main Author: Bauer, Joscha
Contributors: Fuchs-Winkelmann, Susanne (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2009
Orthopädie und Rheumatologie
Subjects:
Acl
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Einleitung: Die Verwendung von Interferenzschrauben zur Fixation eines Patellarsehnentransplantates ist ein bewährtes Verfahren bei der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (Bone-tendon-bone Transplantat = BTB-Transplantat). BTB-Transplantate werden üblicherweise mit Interferenz-schrauben aus Metall oder aus bioresorbierbaren Kunststoffen fixiert. Implantate aus diesen Werkstoffen haben jedoch einige Nachteile. Metallschrauben stellen permanent implantierte Fremdkörper dar. Das Abbauverhalten der bioresorbierbaren Materialien ist bis heute nicht ausreichend geklärt. Eine biologische Alternative zu den herkömmlichen Interferenzschrauben sind Implantate aus boviner Kortikalis (CB = cortico-bovin). Im Rahmen dieser biomechanischen Vergleichsstudie wurde die Torsionsstabilität von CB-Schrauben ermittelt und an porcinen Testpräparaten die Verankerungsfestigkeit eines BTB-Transplantates untersucht. Material und Methoden: In dieser Untersuchung wurde zwei Arten von CB-Interferenzschrauben getestet. Ein Teil der Schrauben wurde nach eigenem Design in der Feinmechanikabteilung unserer Klinik aus kortikalem Rinderknochen hergestellt. Andere Schrauben wurden nach dem Tutoplast®-Verfahren produziert und von der Firma Tutogen (Tutofix®Screw, Tutogen Medical GmbH, Deutschland) zur Verfügung gestellt. In einer ersten Versuchsreihe wurde die Torsionsstabilität der CB-Schrauben mit einem Durchmesser von 7mm, 8mm und 9mm sowie der Tutofix®-CB-Schrauben (8mm) ermittelt. Die Schrauben wurden in Behälter mit Methylmethacrylat eingegossen und anschließend mit einem elektronischen Drehmoment-Schraubendreher gedreht, bis sie brachen. Das maximale Drehmoment wurde registriert. Im zweiten Teil dieser Untersuchung wurde bei 60 porcinen Tibiae eine vordere Kreuzbandplastik mittels Patellarsehne durchgeführt. Zur Fixation des Patellarsehnentransplantates wurde jeweils eine 8mm Titaninterferenz-schraube, eine CB-Interferenzschraube aus eigener Herstellung oder eine Tutofix®-CB-Schraube benutzt. Für jede Schraube wurde mit einer computergesteuerten Universalprüfmaschine mit einer Geschwindigkeit von 50mm/min die maximale Auszugskraft der Transplantate bestimmt. Zusätzlich wurden in einer weiteren Versuchsreihe die Transplantat-Schrauben-Konstrukte mit 500 Lastzyklen zwischen 40 und 400 N bei einer Frequenz von 1 Hz belastet und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/sek die maximale Versagenslast ermittelt. Ergebnisse: Bei den Torsionsversuchen zerbrachen die 7mm CB-Schrauben bei einem Mittelwert von 1,25 N/m. Die 8 mm CB-Schrauben waren mit durchschnittlich 2,59 N/m stabiler, und die 9mm Schrauben zeigten eine durchschnittliche Torsionsstabilität von 3,09 N/m. Die 8mm Tutofix® CB-Schrauben zerbrachen durchschnittlich bei 2,14 N/m. In den Auszugsversuchen wurde für die 8mm Metallinterferenzschrauben eine maximale Versagenslast von durchschnittlich 1018 N ermittelt. Für die CB-Schrauben aus der eigenen Herstellung wurde eine Versagenslast von 841 N und für die Tutofix® CB-Schrauben von 718 N gemessen. Nach zyklischer Vorbelastung betrug die maximale Versagenslast bei der Titanschraubenfixation durchschnittlich 858 N. Bei den CB-Schrauben betrug die Versagenslast 887 N und bei der Fixation mit Tutofix® CB-Schrauben 678 N. Bis auf 2 intratendinöse Rupturen lag der Versagensmodus im Interface zwischen Schrauben und Knochenblöcken der Transplantate. Diskussion und Schlussfolgerung: Nach den vorliegenden Ergebnissen können Interferenzschrauben aus boviner Kompakta eine Alternative für die BTB-Transplantatfixation bei der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes darstellen. Diese Schrauben besitzen die nötige Stabilität, um sie im Knochen zu implantieren. Sie zeigen im Vergleich mit Metall- oder bioresorbierbaren Interferenzschrauben gute Ergebnisse bei der Patellarsehnentransplantatfixation hinsichtlich Fixationskraft und Steifigkeit. Der Vorteil der corticobovinen Interferenzschrauben ist in der besseren knöchernen Integrierbarkeit zu sehen. Künftige Studien sollten sich mit der Sicherheit von Produkten aus xenogenem Knochenmaterial sowie dem Verhalten dieser Implantate in-vivo beschäftigen.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2009.0352