Resorbierbares metallisches Osteosynthesematerial (RemOs)

In der vorliegenden Arbeit wurden im Rahmen eines BMBF-geförderten Verbundprojektes „Resorbierbares metallisches Osteosynthesematerial - RemOs“ in einer Pilotstudie vier Magnesiumlegierungen (AZ31, AZ91, WE43, LAE442) im Vergleich zu den Kontrollmaterialien Titan und PLA hinsichtlich ihres Resorptionsverhaltens als biodegradables Osteosynthesematerial im Meerschweinchenmodell untersucht. Die intramedulläre Implantation von Stiften aus den Magnesiumlegierungen bzw. den Kontrollmaterialien erfolgte in beide Femora von jeweils zwölf Tieren. Neben einer klinischen Verlaufskontrolle erfolgte in regelmäßigen Abständen eine röntgenologische Untersuchung der Femora. Dabei wurden jeweils anhand eines Scores Gasbildung, Stiftresorption und knöcherne Zubildung beurteilt. Die Hälfte der Tiere wurde nach sechs Wochen euthanasiert (6W-Gruppe), die andere nach 18 Wochen (18W-Gruppe). Post mortem erfolgte eine histologische Untersuchung der Femora durch Fluoreszenzhistomorphometrie und in Toluidinblau-Färbung, um die Knochenneubildung, das Knochenanwachsverhalten sowie mögliche Kollagenansammlungen als Ausdruck einer Fremdkörperreaktion in der Umgebung des Implantates zu beurteilen. In der 18W-Gruppe erfolgten ausserdem eine computertomographische Vermessung der Femoradurchmesser sowie eine Bestimmung des Magnesiumgehaltes in Niere, ZNS, Muskulatur und Knochen der Meerschweinchen. In der röntgenologischen Beurteilung zeigten AZ31 und AZ91 eine deutliche Gasentwicklung, die in der 2. Woche postoperativ am stärksten und bei der Röntgenkontrolle in der 6. Woche postoperativ nahezu vollständig resorbiert war. Bei den Femora  mit den Magnesiumlegierungen WE43 und LAE442 war die Gasansammlung deutlich geringer, bestand jedoch bei WE43 in einigen Fällen auch bei der Röntgenkontrolle zehn Wochen postoperativ. Hinsichtlich der Stiftresorption waren bei AZ31 und AZ91 bereits nach sechs Wochen über 50 % der Stifte vollständig aufgelöst, während bei WE43 und LAE442 zu diesem Zeitpunkt noch kein Stift vollständig resorbiert war. In der LAE442-Gruppe zeigte erst in der 10. Woche postoperativ ein einzelner Stift vollständige Auflösung. Nach 18 Wochen waren bei AZ31 und AZ91 bis auf jeweils eine Ausnahme alle Stifte vollständig resorbiert. Bei LAE442 waren noch von zwei Stiften Reste vorhanden und bei WE43 waren es drei. Bei allen vier untersuchten Legierungen zeigte sich klinisch ab der 3. Woche und röntgenologisch ab der 4. bzw. 5. Woche postoperativ eine knöcherne Zubildung an den Femora. Achtzehn Wochen postoperativ waren die Zubildungen bei den Legierungen AZ31, AZ91 und WE43 bei nahezu allen Femora hochgradig (Score 2). Nur bei LAE442 wiesen zu diesem Zeitpunkt nur drei von zwölf Femora hochgradige Zubildungen (Score 2) auf und die Hälfte der Femora zeigte nur leichte Verdickungen (Score 1). Bei Titan und PLA wurde in keinem Fall eine Gasansammlung, Stiftauflösung oder knöcherne Zubildung beobachtet. Bei der computertomographischen Vermessung der Femora der 18W-Gruppe zeigte sich, dass im Gegensatz zu den Femora mit Titan und PLA in allen vier Magnesiumlegierungsgruppen der Durchmesser der Femurdiaphysen im proximalen Bereich zwischen 0,1 und 0,3 mm dicker war. Die Fluoreszenzhistomorphometrie zeigte ebenfalls eine deutlich stärkere Knochenneubildung bei Femora mit den Magnesiumlegierungen im Gegensatz zu dem Kontrollmaterial PLA. Dabei wiesen innerhalb der Gruppe der Magnesiumlegierungen Femora mit Stiften aus LAE442 nach sechs bzw. 18 Wochen die geringste mineralisierte Knochenfläche (27,78 bzw. 26,35 mm2) auf, während AZ31 und WE43 sowohl nach sechs- als auch nach achtzehnwöchiger Implantation die höchsten Mittelwerte (39,64 bzw. 38,07 und 31,72 bzw. 39,72 mm2) zeigten. LAE442 wies von den Magnesiumimplantaten die geringste Reduktion der Implantatfläche auf, die derjenigen von PLA nahe kam. In der Toluidinblaufärbung zeigten die Magnesiumlegierungen keine oder nur geringe Ansammlung von Kollagenfasern im Bereich des Implantates während das neu gebildete Knochengewebe bis an das Implantat heranwuchs bzw. nach vollständiger Implantatdegradation die Markhöhle komplett ausfüllte.  Im Gegensatz dazu zeigten die Implantate aus PLA im Meerschweinchenfemur auch nach achtzehnwöchiger Implantation keine oder nur geringe Auflösungserscheinungen und waren in der Mehrzahl der Fälle von einem Kollagenring umgeben. Hinsichtlich der Magnesiumkonzentration in Niere, ZNS, der Muskulatur sowie im Knochen nach achtzehnwöchiger Implantation bestand kein statistischer Unterschied zwischen den Gruppen mit Magnesiumlegierungen und denen mit Titan und PLA.