Medizinische Universität Graz

Meine Abschlussarbeiten - Publikationen

Dissertation - Detailansicht

Gehe zu

Betreute Abschlussarbeiten

Sprachversion

Deutsch Englisch (Sprache des Volltextes)

Bibliografische Informationen

Titel

In vivo Charakterisierung von designierten Magnesium-Implantaten mittels klinischem CT und µCT im juvenilen Schaf-Modell

Kurzfassung

Das übergeordnete Ziel bei der Patientenbehandlung ist es, möglichst effizient zum optimalen Ergebnis zu gelangen. Im Vergleich zu Erwachsenen gilt es bei der Versorgung von kindlichen Frakturen zusätzliche Faktoren zu beachten. Ein wichtiger Punkt stellt das Risiko für Wachstumsstörungen dar, welche in Folge eines Wachstumsfugen-nahen Traumas auftreten können. Die Wachstumsfugen weisen geordnete Abläufe auf und sind verantwortlich für das Längswachstum der Röhrenknochen. Eine Störung dieser sensiblen Prozesse geht oft mit Wachstumsabweichungen (Längendifferenzen und/oder Achsabweichungen) einher und kann zu erheblichen Beschwerden und Folgeproblemen führen, welche eine medizinische Behandlung erfordern. Es ist bekannt, dass das Implantieren von nicht-resorbierbaren Materialien, wie z.B. Titan (Ti), durch die Wachstumsfuge mehrheitlich zu Wachstumsdifferenzen führt. Infolgedessen wird bei der pädiatrischen Frakturversorgung das Implantieren durch die Fuge weitestgehend vermieden, oft zu Lasten der Frakturstabilität. Zudem steigen die Bedenken bezüglich Langzeitfolgen bei der Verwendung von nicht-resorbierbaren Materialien unter Forschern, wie auch Medizinern. Gerade bei Kindern, wo das Implantat noch länger im Körper verweilt als bei Erwachsenen, wäre das Auftreten von Spätfolgen, wie zum Beispiel Materialunverträglichkeiten, oder der Abbau des umliegenden Knochens durch Stress-Shielding-Effekte, verheerend. Infolgedessen werden nicht-resorbierbare Implantate in der Pädiatrie meistens in einer Zweitoperation entfernt, wodurch Kind und Eltern wiederholt den Eingriff-geschuldeten Belastungen ausgesetzt werden.
Bioresorbierbare Magnesium (Mg) Implantate bieten neue Möglichkeiten für kindliche Frakturversorgungen. In einer Studie wurde festgestellt, dass resorbierbare Mg–Zink (Zn)–Kalzium (Ca) Schrauben einige Wochen nach Implantierung durch die Wachstumsfuge gebrochen waren, ohne das Längswachstum des Knochens zu beeinflussen. Die Möglichkeit Frakturstabilisierungen durch die Wachstumsfuge vorzunehmen, ohne das Wachstum zu stören, würde neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen und könnte bestehende sowohl vereinfachen, als auch verbessern. Zudem entfällt eine Zweitoperation bei der Verwendung von resorbierbaren Osteosynthese-Produkten, was einen weiteren erheblichen Vorteil gegenüber Goldstandard-Materialien darstellt.
Ziel dieser Arbeit war es deshalb, sowohl den Kurz- und Langzeit-Einfluss von trans-epiphysär eingebrachten Mg–Zn–Ca Implantaten auf die Wachstumsfuge zu untersuchen, als auch deren generelle Eignung für die Anwendung zur Frakturversorgung in Kindern. Dazu wurde das Längswachstum der Tibiae nach trans-epiphysärer Implantation von Mg–Zn–Ca Implantaten (Schrauben und elastisch stabile intramedulläre Nägel (ESIN)) im wachsenden Schaf-Modell über bis zu 3.5 Jahren untersucht. Ein Vergleich wurde zum Goldstandard-Material Ti gezogen. Weiter wurde das Degradationsverhalten der Mg–Zn–Ca Implantate in unterschiedlichen Regionen der Tibia von wachsenden Schafen erörtert, sowie das Einwachsverhalten in den Knochen. Zudem wurde der Nutzen einer Oberflächenbehandlung der Implantate durch Plasma-Elektrolyt-Oxidieren (PEO) zur Verlangsamung der Degradation in den juvenilen Schafen untersucht und zu den nicht-behandelten Mg–Zn–Ca, sowie Ti Implantaten verglichen.
Die Ergebnisse zeigen, dass trans-epiphysäres Implantieren von Mg–Zn–Ca Implantaten mit den verwendeten Techniken keinen Einfluss auf das Längenwachstum der Knochen hat. Weiter konnten keine Knochenbrücken in den Wachstumsfugen ausgemacht werden, welche nachfolgend zu Wachstumsstörungen führen könnten. Im Gegensatz dazu führte das trans-epiphysäre Implantieren von Ti Schrauben zu fugenkreuzenden Knochenbrücken, sowie permanenten Wachstumsstörungen. Des Weiteren lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass Mg–Zn–Ca Implantate ein über die gesamte Implantat-Lebensdauer anhaltend geeignetes Degradationsverhalten für die Anwendung zur Frakturversorgung in Kindern aufweisen. Die Experimente zeigen, dass Mg–Zn–Ca ESIN etwa 2.5 – 3 Jahre brauchen, um komplett absorbiert zu werden. Die PEO-Behandlung hat die Degradationsrate der Mg–Zn–Ca Implantate im untersuchten Zeitraum von 24 Wochen zudem erfolgreich reduziert, sowie das Einwachsverhalten verbessert.
Die gezeigten Resultate sind von erheblichem Interesse, speziell für die Kinderorthopädie und verwandte Bereiche, da durch die Verwendung von resorbierbaren Mg–Zn–Ca Implantaten neue Möglichkeiten für Frakturversorgungen in der Pädiatrie aufgezeigt werden.

Schlagwörter

Resorbierbare Implantate; Magnesium; Mg-Zn-Ca; in vivo Evaluierung; Langzeit-Degradation; Wachstumsfuge; juvenile Schafe

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2023

Autorinnen*Autoren / Co-Autorinnen*Co-Autoren

Autor*in

Marek, Romy Linda; BSc MSc

Betreuende Einrichtung / Studium

Betreuende Organisation

Universitätsklinik für Orthopädie und Traumatologie

Studium