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Vergleichende biomechanische und mikro-computertomographische Untersuchung des Einheilverhaltens bioresorbierbarer Magnesium-Pins und konventioneller Titan-Implantate im transkortikalen Rattenmodell
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Published: | October 21, 2010 |
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Fragestellung: Ob und inwieweit sich die biomechanischen Parameter der Knochen-Implantat-Grenzfläche biodegradabler Magnesium-Legierungen und herkömmlicher Titan-Implantate unterscheiden, ist bisher gänzlich unklar. Eine stabile Knochen-Implantat-Grenzfläche ist jedoch hinsichtlich eines erfolgreichen klinischen Einsatzes dieser Metalllegierungen als Osteosynthesematerial von erheblicher Bedeutung. Ziel der vorliegenden Studie war es deshalb, das Einheilverhalten biodegradabler Magnesium-Pins erstmals sowohl biomechanisch als auch mittels Mikro-CT zu untersuchen und mit jenem von herkömmlichen Titan-Implantaten zu vergleichen.
Methodik: Im Rahmen dieser Studie wurden unbeschichtete, zylindrische Implantate aus einer bioresorbierbare Magnesium-Legierung mit konventionellen Titan-Pins gleicher Konfiguration hinsichtlich Osteointegration und Knochen-Implantat-Grenzflächenfestigkeit verglichen. Zu diesem Zweck wurden beide Implantattypen transkortikal in die femorale Diaphyse von 72 Sprague-Dawley Ratten implantiert und nach 1, 3 oder 6 Monaten mittels Mikro-CT, pushout-Test und Elektronenmikroskopie evaluiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die biomechanischen Tests ergaben eine hochsignifikant höhere mediane Maximallast und Scherfestigkeit der biodegradablen Magnesium Implantate im Vergleich zu herkömmlichen Titan Pins. Die mikro-computertomographisch bestimmte mediane Knochen-Implantat-Kontaktfläche und das mediane BV/TV (trabecular bone volume per total tissue volume) dieser Implantate waren ebenfalls signifikant größer als jene der Titan-Implantate. Wir konnten in dieser tierexperimentellen Studie erstmals zeigen, dass Implantate aus einer biodegradablen Magnesium Legierung selbst herkömmlichen Titan-Implantaten nicht nur hinsichtlich Osteointegration sondern auch hinsichtlich der Knochen-Implantat-Grenzflächenfestigkeit überlegen sind.