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Kronsteiner, U.
Degradationsanalyse bioresorbierbarer, magnesiumbasierter ESIN und ihr Einfluss auf die Wachstumsfuge im wachsenden Großtiermodell.
Humanmedizin; [ Diplomarbeit ] Medizinische Universitaet Graz; 2022. pp. 90
[OPEN ACCESS]
FullText
- Authors Med Uni Graz:
- Advisor:
- Marek Romy Linda
- Weinberg Annelie-Martina
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- Abstract:
- Einleitung: Mit einer steigenden Anzahl an Frakturen im Kindes- und Jugendalter in den letzten Jahren geht ein genereller Trend zur operativen Versorgung dieser Entitäten einher. Die Gründe hierfür sind vielschichtig und reichen von verbesserten operativen Methoden hin zu dem Bedürfnis des/der Patienten/-in nach einer schnellen, definitiven und belastungsstabilen Frakturversorgung. Besondere Aufmerksamkeit hat bei Fällen, welche das wachsende Skelet betreffen, dem möglichen Auftreten von Wachstumsphänomenen zu gelten. Diese können sowohl trauma- als auch therapieinduziert sein. Sie gelten als fakultativ und sind dementsprechend nicht antizipierbar. Dennoch sollten Irritationen der Wachstumsfugen und -prozesse tunlichst vermieden werden und besonders in therapeutische Erwägungen mit einbezogen werden. Die heutige Forschung in der Implantologie legt einen Fokus auf bioresorbierbare Materialien, welche gegenüber den gängigen Titan- und Stahlimplantaten viele Vorteile aufweisen. Als ein vielversprechendes Material erweist sich Magnesium, welches bioresorbierbar ist und der Körper renal eliminieren kann, so dass es zu keinen toxischen Konzentrationen kommt. Seine biomechanischen Eigenschaften hinsichtlich des Elastizitätsmoduls ähneln denen des kortikalen Knochens und können so ‚stress- shielding‘ Phänomenen vorbeugen. Auf zellulärer Ebene unterstützt es Knochenheilungsprozesse und die Osteointegration. Ziel dieser Studie war es, die in- vivo Langzeitverlaufsuntersuchung von zwei verschieden Mg-Zn-Ca Legierungen erstmals in Form von elastisch- stabilen- intramedullären Marknägeln (ESIN) im Human- CT am wachsenden Großtiermodell zu untersuchen. Besonderer Fokus wurde hierbei auf Auswirkungen der Implantate und dem damit einhergehenden Degradationsprozess auf die Wachstumsfuge gesetzt. Methodik: Für die Studie wurden 7 Tiroler Bergschafe in 3 Gruppen unterteilt. Eine Gruppe mit n = 3 Individuen stellte die unbehandelte Kontrollgruppe dar. In den beiden anderen Gruppen wurden je n = 2 Individuen jeweils zwei elastisch-stabile intramedullären Nägel (ESIN) aus Magnesiumlegierungen transepiphysär in die rechte Tibia implantiert. Die eine Gruppe erhielt die Legierung ultrahigh purity (XHP) ZX10, die andere high purity (HP) ZX00. Beide Legierungen bestehen aus einem Mg-Zn-Ca-Gemisch, welche sich geringfügig in ihrer Zusammensetzung, sowie in ihrem Reinheitsgrad unterscheiden. Über einen Zeitraum von 2 Jahren wurden in regelmäßigen Abständen Human- CT Aufnahmen erstellt. Ziel des Experiments war die Ermittlung des Degradationsverhaltens der beiden Legierungen und ihr Einfluss auf das Knochenwachstum im Langzeitverlauf mit speziellem Fokus auf die Epiphysenfuge. Die gestellte Frage wurde anhand von Auswertungen von Human- CT- Bildern beantwortet, welches unseres Wissens für derartige Fragestellungen noch nicht angewandt wurde. Zwar ist die Auflösung geringer als beim µCT, dafür können Aufnahmen am lebenden Großtier durchgeführt werden und es lassen sich so Aussagen über den Verlauf am selben Tier erheben. Ergebnisse: Die Legierung ZX00 weist ein schnelleres Degradationsverhalten als ZX10 auf. Nach Abschluss des Wachstums ließ sich in keiner Gruppe ein klinisch relevanter Einfluss des implantierten Materials auf die Wachstumsfuge feststellen. Lediglich in der Gruppe mit den ZX00 Implantaten (n=2) traten im Verlauf des Wachstums klinisch relevante Beinlängendifferenz (>5mm) auf, welche sich jedoch nach abgeschlossenem Wachstum wieder ausgeglichen hatten. Konklusion: Die transepiphysäre Implantation von Magnesium ESIN scheint keinen negativen Einfluss auf den Fugenknorpel zu haben. Nichtsdestotrotz wären weitere Untersuchungen mit vergleichbarem Versuchsaufbau und größerer Samplezahl sinnvoll, um erzielte Resultate statistisch zu untermauern. Zudem sollte definitiv geklärt werden, inwieweit die mit einer erhöhten Degradationsrate einhergehende vermehrte Freisetzung von Magnesiumionen das Proliferationsverhalten von Fugenknorpelzellen, be