Histologische Evaluation eines biodegradierbaren Implantats zur Spondylodese der Halswirbelsäule: Eine tierexperimentelle Studie im Schafsmodell

Abstract

Der autologe trikortikale Beckenkammspan kam bislang als sog. Goldstandard bei der anterioren Dekompression des Spinalkanals mit Fusion des zervikalen Wirbelsegmentes zum Einsatz. Seine Verwendung ist u. a. allerdings mit einer nicht unerheblichen Entnahme-morbidität assoziiert. Auch der Einsatz metallischer Cages ist häufig mit materialassoziierten Problemen, wie z. B. der Artefaktbildung bei der Untersuchung mit bildgebenden Verfahren oder dem bislang unbekannten Nebenwirkungsprofil der Werkstoffe, belegt. Cages aus bio- resorbierbaren Materialien würden potentiell Vorteile bieten. So könnten beispielsweise durch die komplette Degradation des Cages Langzeitschäden ausgeschlossen werden. Deshalb wurde in dieser In-vivo-Studie am Schafsmodell die Spondylodese der Halswirbel C 3 und C 4 mittels eines bioresorbierbaren 70/30 Poly-(L-DL)-laktid-Cages im Vergleich zur Spondylodese mit einem autologen trikortikalen Beckenkammspan analysiert. An 32 Schafen wurde standardisiert das Bandscheibenfach C 3 / C 4 diskektomiert und der PLDLLA- Cage (Gruppe I, III: n = 8) bzw. der Beckenkammspan (Gruppe II, IV: n = 8) implantiert und durch eine ventrale Platte stabilisiert. Die Tiere der Gruppen I und II wurden nach zwölf Wochen, die Tiere der Gruppen III und IV wurden nach 36 Wochen euthanasiert. Darauf folgte die histologische Aufarbeitung des Wirbelsegmentes C 3 / C 4 und eine anschließende semiquantitative histomorphologische und histomorphometrische Analyse. Im Schafmodell konnte gezeigt werden, dass der Poly-(L-DL)-laktid-Cage in dieser Zusammensetzung nicht zur Spondylodese der Halswirbelsäule geeignet ist, da er zu Fremdkörperreaktionen dritten Grades und Osteolysezonen von bis zu über fünf mm führt. Des Weiteren konnte zu beiden Untersuchungszeitpunkten keine durchgängige Knochen-brücke zwischen den Wirbelkörpern, d. h. keine Fusionierung, nachgewiesen werden. Zusätzlich behielt das Implantat nicht die Position zwischen den Wirbelkörpern bei, sondern wurde nach ventral verlagert. Bereits nach zwölf Wochen war der Cage größtenteils stark deformiert, ohne dass aber eine knöcherne Durchbauung des Bandscheibenfaches eingesetzt hatte. Zusammenfassend kann aufgrund der histologischen Ergebnisse festgestellt werden, dass der Poly-(L-DL)-laktid-Cage nicht als Wirbelkörperinterponat zur Spondylodese der Halswirbelsäule verwendet werden sollte.

Histological evaluation of a biodegradable implant for spondylodesis in the cervical spine (an experimental study in a sheep model) The autologous tricortical iliac crest bone graft has been used as golden standard for the anterior decompression of the cervical spinal canal with the following fusion of the vertebral segment. But among other things the usage of this transplant is associated with a relevant removal morbidity. Other interponats, like metallic cages present several disadvantages as well. For instance they cause artefacts during CT and MRI examination and the side effects of the materials are unknown so far. In this regard bioresorbable cages would offer potential benefits. Because of their complete degradation, long term effects could be extensively excluded. Therefore the goal of this in vivo study was to analyse the spondylodesis of the cervical vertebrae C 3 and C 4 using a 70/30-poly-(L, DL)-lactide-cage compared to the spondylodesis with the autologous tricortical iliac crest bone graft. For this purpose 32 sheep underwent discectomy of C 3 / C 4 and the cage device (groups I, III: n = 8) respectively the bone graft (groups II, IV: n = 8) were implanted and stabilized with a ventral plate. Euthanasia of the animals of group I and II occurred after twelve weeks and of group II and IV after 36 weeks. A semi quantitative histomorphological and histomorphometrical evaluation of the vertebral segment followed. This study in the sheep revealed, that the tested 70/30-poly-(L, DL)-lactide-cage is in this composition not suitable for the spondylodesis of the cervical spine. The implant caused grade III osteolysis up to five mm and severe foreign body reactions. In addition to this it was not possible to prove a bony bridging between the vertebral bodies. The cage was not capable to maintain the position in the intervertebral space. In contrast it migrated towards ventral. After twelve weeks the device showed already a high deformation and bone formation lacked. In conclusion it can be stated that the 70/30-poly-(L, DL )-lactide-cage should not be used clinically as intervertebral implant for spondylodesis in the cervical spine.