Histologische Untersuchungen zum Transplantatremodeling nach Ober- und Unterkieferaugmentation mit autologem Beckenkammknochen und einer quervernetzten Kollagenmembran am Göttinger Minischwein

Abstract

Der Einsatz von Membranen erfolgt in der oralen Chirurgie zur selektiven Deckung von Knochendefekten. In der vorliegenden Arbeit wird die Anwendung einer quervernetzten, resorbierbaren Prototyp-Kollagenmembran im Hinblick auf die Knochenneuformations-rate nach Augmentation mit avaskulärem Beckenkammtransplantat am Göttinger Minischwein untersucht. Für diese Studie wurde sechs Schweinen ein Knochenblock des Alveolarkamms aus jedem der vier Quadranten entfernt. Zwei Monate nach der Defektsetzung erfolgte eine Augmentation mit einem Transplantat aus dem porcinen Beckenkamm, das mit zwei Osseosyntheseschrauben fixiert wurde. Anhand einer Randomisierungsliste erfolgte zur Abdeckung der augmentierten Knochenblöcke die selektive Verwendung der Prototyp-Kollagenmembran (Bio-Gide-Pro®) oder die reine Periostabdeckung. Nach der Augmentation wurde nach vollendeten 2, 5 und 8 Wochen eine polyfluorochrome Sequenzmarkierung der Knochenneuformation durchgeführt. Zwölf Wochen post augmentationem, die unter geschlossener, unbelasteter Einheilung erfolgte, wurden die Tiere geopfert und die Präparate entnommen. Anschließend wurden die Biopsien histologisch aufbereitet und ausgewertet. Dabei sollte die Knochenneubildungsrate (KNR) bei den beiden verschiedenen Abdeckungen fluoreszenzmikroskopisch unter Verwendung spezieller Filter nach bestimmten Zeitintervallen (3. - 5. Woche = t1, 6. - 8. Woche = t2, 3. - 8. Woche = t3) evaluiert und verglichen werden. Weiterhin wurde die Resorptionstendenz der Transplantate nach 12 Wochen unter der Verwendung der Membran oder der reinen Periostabdeckung bestimmt. Die Ergebnisse zeigten eine durchschnittliche KNR bei der Verwendung der Kollagenmembran im Zeitraum t1 von 47,74 µm und im Zeitraum t2 von 32,29 µm. Bei der reinen Periostabdeckung ergab sich eine durchschnittliche KNR bei t1 von 45,47 µm und bei t2 von 29,14 µm. Die statistische Analyse zeigte keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich der Lokalisation (Oberkiefer/Unterkiefer) und der Abdeckmethode. Die KNR pro Tag nahm vom ersten (t1) zum zweiten (t2) Untersuchungszeitraum ab. Hinsichtlich der Resorptionstendenz zeigte sich eine durchschnittliche Resorption des Augmentates von 85,2% ohne signifikanten Einfluss der Lokalisation und Verwendung von Membran oder Periostabdeckung. Gleichzeitig trat eine Dehiszenzhäufigkeit von 54,6% (6 von 11 Präparaten) auf, davon bei 66,6% unter Membranverwendung und bei 33,3% unter reiner Periostabdeckung. KNR und Resorptionsrate wurden durch die Membran nicht beeinflusst, aber die Dehiszenzhäufigkeit. Zusammenfassend ist zu sagen, die in dieser Studie verwendete Membran zeigte keinen direkten Vorteil hinsichtlich der Knochenneuformationsrate im Vergleich zur reinen Periostabdeckung, sowie eine sehr hohe Dehiszenzhäufigkeit mit damit verbundenen ausgeprägten Resorptionstendenzen. Aufgrund der Ergebnisse dieses Pilotversuches wurden keine weiteren tierexperimentellen oder humanen Studien mit der verwendeten quervernetzten Kollagenmembran (Bio-Gide-Pro®) durchgeführt.

Membranes are used in oral surgery for selective defect coverage. This study investigated the application of a cross-linked, bioresorbable prototype- collagen membrane considering the bone formation, following alveolar ridge augmentation with autogenous iliac bone grafts in Göttingen minipigs. For this study, an osseous block of the alveolar crest from each of the four quadrants was removed in six Göttingen minipigs. Two months after creating the defect, an augmentation procedure was performed with a transplant from the porcine iliac bone crest, which was fixed with two microscrews. Based on a randomization list, either the prototype Bio-Gide-Pro® collagen membrane or perios coverage was applied to cover the block augmentation. Two, five and eight weeks after the augmentation, a polyfluorochrome sequence labelling of the new bone formation was performed. Twelve weeks after the augmentation procedure the animals were sacrificed and the biopsies removed. Subsequently, the biopsies were prepared histologically and evaluated. The bone formation rate (BFR) in the two different cover methods was to be evaluated and compared applying a fluorescence-microscope using special filters for specific time intervals (3rd - 5th week = t1, 6th - 8th week = t2, 3rd - 8th week = t3 ). Furthermore, the resorption rate of the grafts was determined after 12 weeks, either covered with a bioresorbable membrane or periosteum. The results showed an average BFR under the collagen membrane of 47.74 µm in the period t1 and of 32.29 µm in the period t2. Applying the periosteum-coverage, a BFR of 45.47 µm resulted at t1, and of 29.14 µm at t2. The statistical analysis showed that there was no significant difference, neither in location (maxilla / mandible) nor method of coverage. The BFR per day decreased from the first (t1) to the second (t2) period of investigation. Regarding the resorption rate, there was an mean resorption rate of the graft of 85.2% without a significant influence of the localisation and use of membrane or periosteum. At the same time, a dehiscence rate of 54.6% (6 of 11 preparations) occurred, of which 66.6% was recorded among membrane cases and 33.3% with periosteum. The BFR and resorption were not influenced by the membrane, but by the rate of dehiscences. In conclusion, the membrane used in this study did not show an advantage in terms of BFR compared to periosteum, and there was a very high dehiscence rate associated with pronounced resorption. Based on the results within this study, no other animal or human studies were carried out that used cross-linked collagen membrane (Bio-Gide-Pro®).