Knochenersatzmittel

ISBN-13: 9783540539391 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 315 str.

Johannes M. Rueger; A. Pannike

Opis

Die Suche nach einem geeigneten Knochenersatzmittel hat in den letzten Jahren zu der experimentellen, teilweise auch klinischen Erprobung der verschiedensten Substanzen und Substanzgemische (Composites) gef}hrt. Trotz intensiver Forschung konnte aber bis heute der Wirkmechanismus der "g{ngigen" Knochenersatzmittel nicht ausreichend erkl{rt und das Verhalten des Materials nach der Implantation mit gen}gender Zuverl{ssigkeitvorausgesagt werden. Unser vorherrschendes, mehr "morphologisches" Verst{ndnis der Knochenheilung m} te, aufgrund der Ergebnisse der Forschung in der Immunologie und der vielf{ltig entdeckten Mediatoren des Knochenanbaus und der Knochenresorption, durch eine eher kybernetische Vorsrtellung der Regulation der am Auf- und Abbau desKnochengewebes beteiligten Zellen und ihrer spezifischen Leistung und ihrer Produkte erweitert werden. Erst nach der Integration von Morphologie, Biochemie und Immunologie k-nnen die mechanistischen Vorstellungen }ber und die Anspr}che an ein Knochenersatzmittel revidiert werden. Ziel des vorliegenden Buches ist es, einen Anforderungskatalog der erw}nschten Leistungen von Knochenersatzmitteln zu erstellen, die als Knochenersatzmittel angebotenen Substanzen zu klassifizieren, ihre postulierten Wirkmechanismen zusammenfassend zu beschreiben, die bei der ]berpr}fung in einem standardisierten Tiermodell beobachteten tats{chlichen Aktivit{ten der verschiedensten Einzelsubstanzen und Composites kritisch - unter Ber}cksichtigung osteologischer, biomaterialkundlicher und immunologischer Ergebnisse - vergleichend zu interpretieren, um so einen realistischen Ausblick aufdie Entwicklung der Knochenersatzmittel in der Zukunft zu erm-glichen. Angesprochen sind Traumatologen, Orthop{den, Biomaterialkundler, plastische und Kieferchirurgen.

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Was sind Knochenersatzmittel?.- 1.2 Wozu werden Knochenersatzmittel benötigt?.- 1.3 Wieso wurden bisher keine klinisch einsatzfähigen Knochenersatzmittel entwickelt?.- 1.4 Ziele der Untersuchung.- 2 Das Knochengewebe.- 2.1 Mediatoren des Knochenstoffwechsels. Beschreibung der experimentellen Methoden zur Überprüfung ihrer Aktivität.- 2.2 Osteoblasten.- 2.2.1 Herkunft.- 2.2.2 Morphe.- 2.2.3 Funktion, spezifische Leistung, Steuerung.- 2.3 Osteozyten.- 2.3.1 Herkunft.- 2.3.2 Morphe.- 2.3.3 Funktion, spezifische Leistung, Steuerung.- 2.4 Osteoklasten.- 2.4.1 Herkunft.- 2.4.2 Morphe.- 2.4.3 Funktion, spezifische Leistung, Steuerung.- 3 Allgemeine und spezifische Anforderungen an Knochenersatzmittel.- 4 Knochenersatzmittel: Klassifikation, Aufbau und postulierter Wirkmechanismus.- 4.1 Anorganische, synthetische Knochenersatzmittel.- 4.1.1 Biogläser, Glaskeramiken.- 4.1.2 Kalziumphosphatkeramiken.- 4.1.3 Korallen.- 4.2 Organische, biologische Knochenersatzmittel.- 4.2.1 Kollagen.- 4.2.2 Knochenmatrix.- 4.2.2.1 Mineralisierte und demineralisierte Knochenmatrix.- 4.2.2.2 Demineralisierte Knochenmatrixextrakte.- 4.2.2.3 Knochengelatine.- 4.2.3 Hochgereinigte Knochenmatrixextrakte.- 4.3 Composites.- 4.3.1 Kollagen mit Kalziumphosphatkeramiken.- 4.3.2 Demineralisierte Knochenmatrix als Composite.- 4.3.3 Hochgereinigte Knochenmatrixextrakte mit Trägermaterialien.- 4.3.4 Andere.- 5 Eigene tierexperimentelle Untersuchungen.- Material und Methode.- 5.1 Tiermodelle.- 5.1.1 Rattenmodell.- 5.1.1.1 Heterotope Implantation in die Bauchmuskulatur.- 5.1.1.2 Orthotope Implantation in bilaterale Femurbohrlochdefekte.- 5.1.1.3 Explantation, Präparategewinnung, Präparatevorbereitung.- 5.1.2 Hundemodell.- 5.1.2.1 Orthotope Implantation in segmentale Ulnadefekte.- 5.1.2.2 Heterotope Implantation in die Quadrizepsmuskulatur.- 5.1.2.3 Explantation, Präparategewinnung, Präparatevorbereitung.- 5.2 Untersuchte Substanzen.- 5.2.1 Organische, biologische Substanzen.- 5.2.1.1 Bovines Kollagen.- 5.2.1.2 Allogenes demineralisiertes Knochenpulver.- 5.2.1.3 Allogene Knochengelatinen.- 5.2.1.4 Autogene Hundespongiosa als Chips.- 5.2.1.5 Allogene Hundespongiosa als Block.- 5.2.2 Anorganische, synthetische Substanzen.- 5.2.2.1 ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 5.2.2.2 Hydroxylapatitkeramik.- 5.2.3 Composites.- 5.2.3.1 Bovines Kollagen mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 5.2.3.2 Bovines Kollagen mit Ceros 00.- 5.2.3.3 Allogenes demineralisiertes Knochenpulver mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 5.2.3.4 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit ?-Trikalzium¬phosphat-Keramik.- 5.2.3.5 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit Ceros 00.- 5.2.3.6 Autogene Hundespongiosa als Chips mit ?-Trikalzium- phosphat-Keramik.- 5.2.3.7 Allogene Mischlingshunde-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 5.3 Auswertung.- 5.3.1 Nativröntgen.- 5.3.1.1 Rattenpräparate.- 5.3.1.2 Hundepräparate.- 5.3.2 Intravitale Angiographie.- 5.3.2.1 Theoretischer Hintergrund.- 5.3.2.2 Angewandte Methode.- 5.3.3 Tetrazyklindoppelmarkierung.- 5.3.3.1 Theoretischer Hintergrund.- 5.3.3.2 Angewandte Methode.- 5.3.4 Herstellung unentkalkter Knochenschnitte, Polymethyl-methacrylat eingebettet.- 5.3.4.1 Trichromfärbung Masson-Goldner.- 5.3.4.2 Kossa-Färbung.- 5.3.4.3 Methylgrün-Pyronin-Färbung.- 5.3.5 Herstellung von unentkalkten Knochenschnitten in kaltpolymerisierendem Methylmethacrylat eingebettet.- 5.3.5.1 Nachweis der Alkalischen-Phosphatase-Aktivität am Schnitt.- 5.3.5.2 Nachweis der Sauren-Phosphatase-Aktivität am Schnitt.- 5.3.6 Herstellung unentkalkter Knochenschliffe in Polymethyl-methacrylat eingebettet.- 5.3.6.1 Toluidinblaufärbung.- 5.3.7 Mikroradiographie.- 5.3.7.1 Theoretischer Hintergrund.- 5.3.7.2 Angewandte Methode.- 5.3.8 Histomorphometrische Analyse.- 5.3.8.1 Theoretischer Hintergrund.- 5.3.8.2 Angewandte Methode.- 5.3.9 Statistisches Verfahren.- Darstellung der Versuchsserien.- 5.4 Überprüfung der osteoinduktiven und osteostimulativen Eigenschaften von ?-Trikalziumphosphat-Keramik und 4 verschiedenen Hydroxylapatitkeramiken.- 5.4.1 Implantierte Substanzen.- 5.4.2 Versuchstiere.- 5.4.3 Entnahmezeitpunkte.- 5.5 Überprüfung der osteoinduktiven und osteostimulativen Eigenschaften von bovinem Kollagen, allogenem demineralisiertem Knochenpulver und allogener Knochengelatine.- 5.5.1 Implantierte Substanzen.- 5.5.2 Versuchstiere.- 5.5.3 Entnahmezeitpunkte.- 5.6 Überprüfung der osteoinduktiven und osteostimulativen Eigenschaften von 5 verschiedenen Composites.- 5.6.1 Implantierte Substanzen.- 5.6.2 Versuchstiere.- 5.6.3 Entnahmezeitpunkte.- 5.7 Überprüfung des zeitlichen Ablaufs der Osteoinduktion und der Osteostimulation ausgelöst durch allogene Knochengelatine und ihrer Kombinationen mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik und Ceros 00.- 5.7.1 Implantierte Substanzen.- 5.7.2 Versuchstiere.- 5.7.3 Entnahmezeitpunkte.- 5.8 Überbrückung segmentaler Defekte der Hundeulna mit Kalziumphosphatkeramiken, auto- und allogener Spongiosa, allogener Knochengelatine und Composites. Überprüfung der osteoinduktiven Eigenschaften von allogener Knochengelatine und eines ihrer Composites.- 5.8.1 Implantierte Substanzen.- 5.8.2 Versuchstiere.- 5.8.3 Entnahmezeitpunkte.- 6 Ergebnisse.- 6.1 Überprüfung der osteoinduktiven und osteostimulativen Eigenschaften von ?-Trikalziumphosphat-Keramik und 4 verschiedenen Hydroxylapatitkeramiken.- 6.1.1 Morphologische Ergebnisse 7. bis 180. Tag. Heterotope Implantation.- 6.1.1.1 Kontrollen.- 6.1.1.2 ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.1.1.3 Hydoxylapatitkeramik.- 6.1.2 Morphologische Ergebnisse 7. bis 180. Tag. Orthotope Implantationen.- 6.1.2.1 Leerdefekte.- 6.1.2.2 ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.1.2.3 Hydroxylapatitkeramik.- 6.1.3 Histomorphometrische Ergebnisse.- 6.1.3.1 Orthotope Implantation.- 6.1.4 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 6.2 Überprüfung der osteoinduktiven und osteostimulativen Eigenschaften von bovinem Kollagen, allogenem demineralisiertem Knochenpulver und allogener Knochengelatine.- 6.2.1 Morphologische Ergebnisse 7. bis 180. Tag. Heterotope Implantation.- 6.2.1.1 Bovines Kollagen.- 6.2.1.2 Allogenes demineralisiertes Knochenpulver.- 6.2.1.3 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine.- 6.2.2 Morphologische Ergebnisse 7. bis 180. Tag. Orthotope Implantation.- 6.2.2.1 Bovines Kollagen.- 6.2.2.2 Allogenes demineralisiertes Knochenpulver.- 6.2.2.3 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine.- 6.2.3 Histomorphometrische Ergebnisse.- 6.2.3.1 Heterotope Implantation.- 6.2.3.2 Orthotope Implantation.- 6.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 6.3 Überprüfung der osteoinduktiven und osteostimulativen Eigenschaften von 5 verschiedenen Composites.- 6.3.1 Morphologische Ergebnisse 7. bis 180. Tag. Heterotope Implantation.- 6.3.1.1 Bovines Kollagen mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.3.1.2 Bovines Kollagen mit Ceros 00.- 6.3.1.3 Allogenes demineralisiertes Knochenpulver mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.3.1.4 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.3.1.5 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit Ceros 00.- 6.3.2 Morphologische Ergebnisse 7. bis 180. Tag. Orthotope Implantation.- 6.3.2.1 Bovines Kolagen mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.3.2.2 Bovines Kollagen mit Ceros 00.- 6.3.2.3 Allogenes demineralisiertes Knochenpulver mit ?-Trikalziumphosphat- Keramik.- 6.3.2.4 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.3.2.5 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit Ceros 00.- 6.3.3 Histomorphometrische Ergebnisse.- 6.3.3.1 Heterotope Implantation.- 6.3.3.2 Orthotope Implantation.- 6.3.4 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 6.4 Überprüfung des zeitlichen Ablaufs der Osteoinduktion und der Osteostimulation ausgelöst durch allogene Knochengelatine und ihrer Kombinationen mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik und Ceros 00.- 6.4.1 Morphologische Ergebnisse 1. bis 21. Tag. Heterotope Implantation.- 6.4.1.1 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine.- 6.4.1.2 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.4.1.3 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit Ceros 00.- 6.4.2 Morphologische Ergebnisse 1. bis 21. Tag. Orthotope Implantation.- 6.4.2.1 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine.- 6.4.2.2 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.4.2.3 Allogene Spraque-Dawley-Ratten-Knochengelatine mit Ceros 00.- 6.4.3 Histomorphometrische Ergebnisse.- 6.4.3.1 Heterotope Implantation.- 6.4.3.2 Orthotope Implantation.- 6.4.4 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 6.5 Überbrückung segmentaler Defekte derHundeulnamit Kalziumphosphat-keramiken, auto- und allogener Spongiosa, allogener Knochengelatine und Composites. Überprüfung der osteoinduktiven Eigenschaften von allogener Knochengelatine und eines ihrer Composites.- 6.5.1 Morphologische Ergebnisse am 42. Tag. Heterotope Implantation.- 6.5.1.1 Allogene Mischlingshunde-Knochengelatine.- 6.5.1.2 Allogene Mischlingshunde-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.5.2 Morphologische Ergebnisse am 90. Tag. Orthotope Implantation.- 6.5.2.1 Hydroxylapatitkeramikzylinder Geros 80.- 6.5.2.2 ?-Trikalziumphosphat-Keramikzylinder.- 6.5.2.3 Autogene Hundespongiosa als Chips.- 6.5.2.4 Allogene Hundespongiosa als Block.- 6.5.2.5 Autogene Hundespongiosa als Chips mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.5.2.6 Allogene Mischlingshunde-Knochengelatine.- 6.5.2.7 Allogene Mischlingshunde-Knochengelatine mit ?-Trikalziumphosphat-Keramik.- 6.5.3 Histomorphometrische Ergebnisse am 90. Tag. Orthotope Implantation.- 6.5.4 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 7 Diskussion.- 7.1 Kritik der Methode.- 7.2 Vergleich der eigenen Ergebnisse mit den in der Literatur beschriebenen Wirkungen der verschiedenen Knochenersatzmittel.- 7.2.1 Wirkung in der Muskulatur, Osteoinduktion.- 7.2.2 Wirkung im Knochen, Osteostimulation.- 7.3 Ausblick auf die Entwicklung von Knochenersatzmitteln.- 8 Zusammenfassung.- 9 Definition, Terminologie.- 10 Literatur.