Replacement of the anterior cruciate ligament using a deep-frozen bone-Lca- Bone Allograft. An experimental study

Summary

One ACL in each of 17 mature sheep was replaced with a deep-frozen bone – an ACL bone allograft. Allografts were obtained from skeletally mature sheep using a standard aseptic technique and stored deep frozen for at least 6 days (mean 21 days). Macroscopical, biomechanical, and histological changes were evaluated 12, 24, and 52 weeks following implantation. At autopsy all allograft ligaments were present and demonstrated no evidence of infection or immune reaction. We found slight arthrotic changes in 3 knees after 12 weeks, in 4 knees after 24 weeks, and in 3 knees after 52 weeks. Twelve weeks after the operation the maximum load of the allografts was 17.5 % of the contralateral controls and increased to 20.9 % after 24 weeks and to 32 % of controls after 52 weeks. Ligament stiffness in the linear region also increased from 18.9 % of controls (12 weeks) to 32.5 % after 52 weeks, whereas maximum load decreased from 112.2 % of controls (12 weeks) to 98 % of controls (52 weeks). Histologically, the allografts progressively matured with time, becoming nearly identical to normal ligaments at 52 weeks.

Zusammenfassung

18 erwachsenen Bergschafen wurde das vordere Kreuzband (UKB) als Knochen-Kreuzband-Knochen-Einheit entnommen, unterschiedlich lange in tiefgefrorenem Zustand aufbewahrt und anschließend jeweils einem anderen Schaf allogen implantiert. Ein Tier mußte aufgrund postoperativer Komplikationen von der Studie ausgeschlossen werden. Das Einheilungsverhalten der Transplantate wurde nach 12, 24 und 52 Wochen geprüft: Zunächst wurde bei allen Gelenken das radiologische und das makroskopische Einheilungsergebnis untersucht. Anschließend wurden insgesamt 9 transplantierte Bänder, aufgeteilt auf die einzelnen Untersuchungszeitpunkte, einer zerstörenden Reißfestigkeitsprüfung zugeführt. Dabei wurden für jedes Band und jedes Kontrollband die maximale Reißkraft, die Elongation und die Steifigkeit bestimmt. Die restlichen 8 Bänder wurden, aufgeteilt auf die einzelnen Untersuchungszeitpunkte, histologisch untersucht. Die unoperierten Kontrollbänder zeigten erwartungsgemäß in den einzelnen Untersuchungsperioden ein histologisch einheitliches Bild. Bei den biomechanischen Tests fiel eine große Streuung der maximalen Belastbarkeit auf, die von 1010–1590 N reichte und nicht mit dem Körpergewicht der Schafe korrelierte. Die transplantierten Bänder zeigten nach 12 Wochen mit einer maximalen Reißfestigkeit von 17,5 % der Kontrollbänder eine deutliche Reduktion der biomechanischen Eigenschaften. Nach 24 Wochen stieg die Reißfestigkeit auf 20,9 %, aber erst nach 52 Wochen war ein signifikanter Anstieg auf 31,95 % der Kontrollseite festzustellen. Die Steifigkeit der Bänder verhielt sich analog zur Reißkraft und stieg von einem Ausgangswert von 18,9 % der Kontrollbänder nach 12 Wochen auf 32,5 % nach 52 Wochen. Bei den histologischen Untersuchungen konnte, entsprechend den biomechanischen Daten, ein über den Untersuchungszeitraum kontinuierlich fortschreitender Reifungsprozess gefunden werden. Nach 52 Wochen entsprachen der Faserverlauf und die Zelldichte den Kontrollbändern. Vereinzelte Regenerationsareale im Bandzentrum ließen aber darauf schließen, daß zu diesem Zeitpunkt die Umbauvorgänge noch nicht abgeschlossen waren.