Osteointegration eines biodegradierbaren Implantates zur Spondylodese:: eine histologische und histomorphometrische Analyse im Tiermodell.

Abstract

Für die zervikale ventrale Spondylodese gilt der autologe trikortikale Beckenkammspann bis heute als gold standard . Aufgrund seiner Nachteile, wie zum Beispiel einer hohen Entnahmemorbidität, finden seit vielen Jahren auch alternativ allogene Implantate ihre Anwendung. Jedoch weisen auch diese Nachteile auf. So kann die Artefaktbildung in radiologischen Untersuchungen eine Evaluation der Fusion oder die Erkennung von Tumorrezidiven erschweren. Daher werden ständig neue Materialien auf ihre Einsatzmöglichkeiten in der Wirbelsäulenchirurgie untersucht. Biodegradierbare Implantate sind hingegen strahlendurchlässig, was Artefakte in der radiologischen Diagnostik vermindert. Ein weiterer Vorteil ist ihrer biologische Abbaubarkeit, sodass sie keine Dauerimplantate darstellen. Die vorliegende tierexperimentelle Arbeit beschreibt und quantifiziert auf histologischer Ebene die Integration eines biodegradierbaren Implantates für die zervikale Spondylodese der Schafswirbelsäule. Hierzu wurde bei 40 Schafen eine Diskektomie im Segment C3/4 durchgeführt, ein Resorbon®-Implantat wurde eingebracht und dessen Lage durch eine ventrale Verplattung gesichert. Die Tiere wurden in Gruppen zu n=8 aufgeteilt. Die Auswertung der Gruppen I und II erfolgte nach drei Monaten, wobei in der Gruppe II mit Wachstumsfaktoren beschichtete Implantate zum Einsatz kamen. Die Auswertung der weiteren Gruppen wurden nach 9, 12 und 24 Monaten (Gruppe III, IV und V) durchgeführt. Eine histomorphometrische und histomorphologische Evaluation erfolgte nach Aufarbeitung der Proben. In der Frühphase der Nachbeobachtung der Spondylodese konnten viel versprechende Ergebnisse hinsichtlich Stabilität, induzierte Entzündungs- und Fremdkörperreaktionen evaluiert werden. Das Material Resorbon® verursachte in diesem Zeitraum nur leichte Fremdkörperreaktionen und keine Osteolysen als Ausdruck einer temporär guten Biokompatibilität und offensichtlich hohen Primärstabilität. Dagegen verschlechterten sich die Ergebnisse im Bezug auf Biokompatibilität (Gewebequalität, Fremdkörperreaktion, Osteolysen) im weiteren Beobachtungszeitraum. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse kann geschlussfolgert werden, dass die für den klinischen Einsatz relevanten Materialeigenschaften wie Degradationskinetik-/ dynamik, Induktion inflammatorischer/ immunologischer Reaktionen und allgemeine Biokompatibilität noch weiterer Verbesserungen bedürfen. Daher kann auf Grundlage der vorliegenden Ergebnisse Resorbon® in der verwendeten Form als Implantat für die ventrale Spondylodese an der Schafshalswirbelsäule nur mit Zurückhaltung empfohlen werden.

To date autologous tricortical iliac crest bone graft is considered the golden standard in cervical spine interbody fusion. However, the morbidity associated with the harvesting of iliac crest bone has led to the development of alternative allogenic implants during the last decade. These allogenic implants, in turn, have inherent disadvantages in terms of biocompatibity, foreign body reaction and inflammatory response. Apart from these biological problems these allogenic implants are known to cause artefacts in computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging, complicating both, early detection of tumor recurrence and evaluation of interbody fusion. Bioabsorbable cages do not interfere with postoperative radiographic, CT or magnetic resonance imaging and do not induce reflections or artefacts. Due to their biodegradability they are no long term implants. The present study describes and quantifies the histological integration of a bioresorbable cage in a sheep model of cervical spine interbody fusion. In 40 sheep which underwent discectomy and implantation of a Resorbon®-Cage in segment C3 /4 histological, histomorphometrical and biocompatibility studies have been performed. Animals were assigned to five groups (n=8).. For histological and histomorphometric evaluation Groups I and II were sacrificed at three months. However, in group II implants were coated with growth factors. Animals of group III, IV and V were killed at twelve and twenty-four months, respectively. In the early phase of interbody fusion the implant showed a decreased level of inflammation and foreign body reaction. During that time Resorbon® induced only slight inflammation and no osteolytic destruction, indicative of good biocompartibility and relatively high primary stability. However, at later time points of the study period the biocompatibility seemed to be impaired, particularily for bone formation, interbody fusion, foreign body reaction and osteolyses. Consequently and in consideration of the results of this study it needs to be clearly stressed out that biocompatibility of the implant has to be enhanced and improved. Based on these long-term results, Resorbon® as evaluated in this study for sheep cervical spine interbody fusion can not simply be recommended for clinical use and human circumstances.