Osteointegration zementfreier Hüftpfannen aus Keramik

Zusammenfassung

Studienziel und Einleitung: Osteointegration abriebarmer Alumina-Matrix-Composite-Keramik (AMC) würde den Einsatz von dünnwandigen Monoblockpfannen für den künstlichen Gelenkersatz in Kombination mit großen Kugelköpfen ermöglichen. Für AMC-Keramik konnte eine gute Verankerung im Knochen in einer offen porösen Form im unbelasteten Modell gezeigt werden. Ziel dieser Pilotstudie war die Überprüfung ossärer Integration von AMC-Monoblockpfannen am belasteten Schafmodell. Material und Methode: Fünf Schafen wurden nach 8 Wochen und 6 Schafen nach 52 Wochen zuvor in Press-fit-Technik implantierte Hüftpfannen aus AMC-Keramik als Knochenimplantatblock entnommen. Daraus wurden Serienschnitte angefertigt und kontaktradiografisch untersucht. Repräsentative Schnitte wurden nach Masson–Goldner gefärbt, histomorphologisch und -morphometrisch ausgewertet. Dabei wurde zwischen Pfannenpol und Pfannenrand unterschieden. Bei 2 von ursprünglich 13 Tieren zeigte sich nach 8 Wochen eine Luxation des künstlichen Hüftgelenks, sodass sie aus der Auswertung ausgeschlossen wurden. Ergebnisse: Die Pfannen zeigten einen festen Sitz im knöchernen Lager. Kontaktradiografisch und histomorphometrisch zeigten sich in beiden Gruppen eine regelrechte Implantatlage und periimplantäre knöcherne Strukturen. Am Pfannenrand war die Knochenstruktur in beiden Gruppen dichter und zeigte histologisch mehr Knochenkontakt als am Pfannenpol. Die Osteointegrationsraten in beiden Gruppen über die gesamte Pfanne betrug ca. 3 % (8 Wochen) und 7 % (52 Wochen). Die knöcherne Anwachsrate lag am Pfannenrandbereich bei 5,1 % bzw. 8,6 %. Eine Steigerung der Osteointegration zwischen Pol- und Pfannenrandbereich konnte zwischen beiden Beobachtungszeiten gefunden werden. Sie lag nach 8 Wochen bei 1,2 % und nach 52 Wochen bei 5,5 %. Bei keinem Vergleich bestand jedoch ein signifikanter Unterschied. Der Knochen zeigte zapfenartige Ausbildungen, die in die Poren der Oberfläche ragten. Schlussfolgerung: Ein Jahr nach Implantation konnte in einem Pilotversuch eine stabile Osteointegration von Hüftpfannen aus einer AMC-Keramik mit porösen Oberflächen im Tier gefunden werden. Im belasteten Modell bestätigten sich Ergebnisse geringen Anwachsens von Knochen an Keramikoberflächen. Offen bleibt, ob beobachtete Verzahnungen von Knochen und poröser keramischer Oberfläche für eine sichere Anwendung des Systems ausreichen. Höhere Osteointegrationswerte, die eventuell durch Oberflächenbehandlung erzielt werden könnten, wären wünschenswert.

Abstract

Introduction: A stable osseointegration of an alumina-matrix-composite-ceramic (AMC) could facilitate the use of a thin-walled monoblock acetabular cup for hip arthroplasty with large ball-heads providing advantages like reduced risk of dislocation. The aim of the pilot study was to examine the osseointegration of porous-coated alumina-matrix-composite-ceramic-monoblock cups after implantation in a sheep model. Material and Methods: The porous coated AMC-ceramic cups were taken out after a healing period of 8 and 52 weeks after unilateral implantation in 5 and 6 sheeps, respectively. The osseointegration was analysed histomorphologically and histomorphometrically by representative serial sections after dying according to Masson-Goldner. The examination was stratified according the pole and the rim areas as a press-fit cup with an extended rim was used. Two animals had a hip dislocation after 8 weeks and these animals were excluded from the study and replaced. Results: The cups were appraised as stable in the bony bed. Histologically, the rim area of the acetabular cup showed a higher osseointegration rate than the pole area. The rate of osseointegration in total was 3 % after 8 weeks and 7 % after 52 weeks. The rim area furnished 5.1 % after 8 and 8.6 % after 52 weeks. At the pole the osseointegration was 1,2 % after 8 and 5.5 % after 52 weeks. No significant differences were seen between both assessed time periods regarding the osseointegration rates. The bone showed an interlocking aspect with the pores of the coating as bony tissue was determined in the pores. Conclusion: The presented pilot study revealed a stable osseointegration of porous-coated AMC-ceramic monoblock cups one year after surgery in a weight-bearing animal model. Interlocking of bone and porous coating may provide a stable osseointegration in the presence of low osseointegration rates, whose enhancement seems to be preferable.

Osteointegration - Alumina-Matrix-Composite-Keramik - Hüftpfannen - Monoblock - Schafmodell - poröse Oberfläche

osseointegration - alumina-matrix-composite-ceramic (AMC) - acetabular cup - monoblock - sheep model

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1 Beide Autoren haben zu gleichen Teilen zur Entstehung dieser Arbeit beigetragen.