Einfluss der Thermodesinfektion auf die Impaktion spongiöser Knochen

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Rekonstruktion knöcherner Defekte bei Revisionseingriffen von Endoprothesen mit dem Impaction-Bone-Grafting bietet die Möglichkeit, eine langfristige knöcherne Integration mit guten klinischen Ergebnissen zu gewährleisten. Allogener nativer spongiöser Knochen kommt häufig für dieses Verfahren zur Anwendung. Diese Studie untersucht die Auswirkungen der Thermodesinfektion auf das Impaktionsverhalten von Spongiosa verschiedener Geometrie und die Zementverteilung.

Methode

Die Spongiosa wurde aus den Femurköpfen 7 Monate alter Schweine gewonnen. Eine Hälfte des Kopfes wurde jeweils thermodesinfiziert und die andere verblieb nativ. Es wurden Spongiosachips der Größe 3–5 mm, 5–8 mm und 8–10 mm hergestellt. Die Impaktion in einem Zylindermodell mit 30 mm Innendurchmesser erfolgte mit standardisierter Krafteinwirkung durch einen Impaktor mit einem Fallgewicht von 1450 g. Die optimale Dichteverteilung von Mischungen verschiedener Partikelgrößen des nativen im Vergleich zum thermodesinfizierten Knochen wurde mittels Computertomographie untersucht. Ebenso wurde die Verteilung von Luft, Wasser und Fett gemessen. Die jeweils beste Partikelkombination wurde für die nachfolgende computertomographische Messung der Zementverteilung und der Kontaktfläche zum Knochen in verschiedenen Bereichen des Schafts in jeweils 7 Untersuchungen verwendet. Als statistische Methoden kamen zweifaktorielle Varianzanalysen mit Messwiederholung und Bonferroni-Korrektur, der LSD-post-hoc-Test und der Mann-Whitney-U-Test zur Anwendung. Die Irrtumswahrscheinlichkeit wurde mit α = 5 % angegeben und die statistische Analyse erfolgte mit der Software SPSS® für Windows.

Ergebnisse

Hinsichtlich der Dichteverteilung der Spongiosa und der Kompakta ergab sich entlang des Schafts kein signifikanter Unterschied zwischen thermodesinfizierter und nativer Spongiosa (p > 0,05). Impaktierte native Spongiosa zeigte weniger Lufteinschlüsse, resultierend in einer insgesamt besseren Feststoffdichteverteilung im Vergleich zum thermodesinfizierten Knochen (p < 0,001). Der thermodesinfizierte Knochen wies im Vergleich zu nativer Spongiosa mit tendenziell größeren Partikeln eine segmental vergleichbare Dichteverteilung ohne signifikante Differenz (p > 0,05) auf. Im distalen Schaftbereich zeigte sich das Zementvolumen in Verbindung mit dem nativen Knochen signifikant größer und proximal waren mehr Lufteinschlüsse im thermodesinfizierten Knochen nachweisbar. Die Zementpenetrationsflächen waren für die native Spongiosa insgesamt signifikant größer (p < 0,001).

Schlussfolgerung

Die Impaktion thermodesinfizierter und nativer Spongiosa zeigte eine größere Deformation des prozessierten Knochens ohne signifikanten Unterschied der maximal erreichbaren Dichte. Das Zementvolumen und die Penetration des Zements waren bei nativer und prozessierter Spongiosa proximal ausgeprägter. Die Zementverteilung war für den nativen Knochen nach distal signifikant weiterreichend. Die Stabilisierung des Schafts erscheint somit distal zunehmend von der Dichte der impaktierten Spongiosa abhängig zu sein und korreliert proximal mehr mit der Penetration des Zementes in die porösere Spongiosa.

Abstract

Background

The reconstruction of bony defects during endoprosthesis revision surgery using “impaction bone grafting” leads to the possibility of a longstanding osseous integration to achieve good clinical results. Native allogeneic cancellous bone is often used for the procedure. This study examines the influence of thermodisinfection on the impaction behaviour of cancellous bone of different geometries and on the cement distribution.

Methods

The cancellous bone was obtained from the femoral heads of 7‑month old pigs. One half of the head was thermodisinfected while the other remained native. Bone chips with sizes of 3–5, 5–8 and 8–10 mm were produced. The impaction was performed in a cylinder model with an internal diameter of 30 mm and with standardized impaction force using an impactor with a weight of 1450 g. The best particle combination was used for the subsequent computer tomography examination of the cement distribution and the contact surface to the bone in different parts of the shaft in seven investigations. For statistic measurements two-dimensional variance analysis including repetitions of measurement and Bonferroni correction, the LSD post-hoc-zest and the Mann Whitney U Test were used. The error probability was set at α = 5%. The SPSS® for Windows software was used for the statistical analysis.

Results

The distribution of the cancellous and compacted bone also along the shaft revealed no significant difference between thermodisinfected and native cancellous bone at different levels (p > 0.05). Impacted native cancellous bone showed less inclusion of air, which resulted in a better distribution of density compared with thermodisinfected bone overall (p < 0.001). In the distal shaft area the cement volume was significantly larger in conjunction with the native bone. The overall area of cement penetration appeared to be significantly larger for native cancellous bone (p < 0.001).

Conclusions

The impaction of thermodisinfected and native cancellous bone showed greater deformation of the processed bone without any significant difference in the maximum density reached at different levels. Cement volume and cement penetration were pronounced proximally in native and processed cancellous bone. The cement distribution was significantly more distal for the native bone. Distally, the stabilization of the shaft appears to be increasingly dependent on the density of the impacted spongiosa, while proximally, the penetration of the cement into cancellous bone seems to correlate with porosity.