Der Einfluss allogenen Spendergewebes und deren Sterilisationsverfahren auf die biologischen Umbauprozesse und biomechanischen Eigenschaften von Ersatzplastiken des vorderen Kreuzbandes

Abstract

Die Verwendung von nicht-sterilisierten Spendersehnen als freies Sehnentransplantat zur Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes zeigt charakteristische Unterschiede zum Einsatz von körpereigenem Gewebe. Hierbei ist der sowohl der intraartikuläre Umbau als auch die intraossäre Einheilung der freien Sehnenallografts in den ersten 3 Monaten deutlich langsamer. Nach Ablauf eines Jahres kommt es zu einer zunehmenden Angleichung der biologischen Eigenschaften mit einer Anpassung, jedoch keiner Wiederherstellung der Morphologie des intakten vorderen Kreuzbands. Die frühe verzögerte biologische Einheilung der Allografts führt im Tiermodell erst nach 1 Jahr zu einer verminderten biomechanischen Stabilität der rekonstruierten Kniegelenke. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen sollte in den ersten drei postoperativen Monaten nach Ersatz des vorderen Kreuzbandes mit einem nicht- sterilisierten Sehnenallograft keine forcierte Rehabilitation durchgeführt werden. Die Sterilisation von Sehnengewebe der vorderen Kreuzbandchirurgie ist weiterhin als kritisch zu beurteilen. Sämtliche in Deutschland zugelassene Verfahren haben nachteilige Einflüsse auf mechanische und biologische Eigenschaften im Vergleich zu nicht-sterilisierten Allografts oder körpereigenen Sehnen. Das bisher nicht am Modell der vorderen Kreuzbandrekonstruktion untersucht Peressigsäure-Ethanol Verfahren scheint zwar initial in-vitro keinen nachteiligen Einfluss auf die Biomechanik nehmen zu können, jedoch finden bisher nicht eindeutig geklärte Veränderungen statt, die in-vivo zu einer deutlichen Beeinträchtigung des Bandumbaus und vor allem Schwächung der biomechanischen Eigenschaften führen. Daher kann dieses Sterilisationsverfahren aktuell nicht für den Einsatz von freien Sehnentransplantaten der vorderen Kreuzbandchirurgie empfohlen werden. Während die Hochdosisbestrahlung (34 kGy) mit Gammastrahlen aufgrund ihrer nachteiligen Auswirkungen auf die Stabilität von Sehnentransplantaten inzwischen verlassen wurde, erwartet der Gesetzgeber in Deutschland bisher weiterhin die Applikation dieser Strahlendosen zum sicheren Schutz vor bakteriellen und viralen Erregern. Die Bestrahlung mit Elektronen (Ebeam Verfahren) unter Zusatz von CO2 führt in-vitro zu einer deutlichen Reduktion der mechanischen Schwächung, jedoch führt dieser Effekt in-vivo nicht zu einer Optimierung der biologischen Umbauprozesse oder Wiederherstellung der mechanischen Funktion der Transplantate, so dass der genaue Pathomechanismus der mechanischen Schwächung verstanden werden muss, um Konzepte entwickeln zu können, die eine Hochdosisbestrahlung von Kreuzbandtransplantaten sicher erlauben würden.

Characteristic differences exist between non-sterilized soft-tissue allografts and autologous tissue in the reconstruction of the anterior cruciate ligament (ACL). A delay in the intraarticular remodeling and the intraosseous incorporation of allografts can be observed during the immediate three postoperative months. In the healing course up to one year, differences between both graft types diminish without full restoration of the morphology of the native ACL. The early delay in biological remodeling results into significantly reduced biomechanical properties at one year post reconstruction. Based on these findings, it should be recommended that non- aggressive rehabilitation is carried out following ACL reconstruction with allogenic tissue. The sterilization of allografts is critical for the biological and mechanical properties of the tissue. All currently approved sterilization techniques in Germany result into substantially reduced biological and biomechanical properties compared to non-sterilized allografts. Peracetic acid ethanol had not been evaluated in the model of ACL reconstruction. Even though promising in-vitro, it also caused significant impairment of the mechanical properties of soft-tissue allografts in-vivo. Therefore, it cannot be recommended for today´s clinical practice in ACL reconstruction. Irradiation using electron beam sources has been shown to provide favorable results compared to gamma irradiation, however at high doses beyond 30 kGy it also leads to significant reduction in mechanical function compared to non-irradiated allografts.