¹DOT GmbH, Rostock, Deutschland
²Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie, Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Deutschland
³MVZ OGPaedicum, Krefeld, Deutschland
⁴Atesos Medical AG, Aarau, Schweiz

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Die Osseointegration eines orthopädischen Implantats hängt maßgeblich von dessen Oberflächenbeschaffenheit ab. Die Beschichtung von Implantaten mit einer porösen Titanschicht durch das Plasma-Spray-Verfahren (TPS) ist seit vielen Jahren eine sehr häufig angewandte Methode, um die Osseointegration zu erhöhen. Das zusätzliche Aufbringen einer Schicht aus Calciumphosphat (CaP) kann dies durch ihre spezifischen Eigenschaften sogar noch verbessern. Es gibt jedoch nur wenige Hinweise darauf, wie sich die CaP-Schicht nach der Implantation im Menschen verhält und welchen genauen Einfluss sie auf molekularer Ebene auf die Zellen hat. Das Ziel dieser Studie ist die Generierung von neuen Daten zum Osseointegrationsverhalten von Hüftendoprothesen mit einer Beschichtung aus TPS und CaP anhand eines systematischen histomorphometrischen und molekularbiologischen Untersuchungsablaufs.

Material und Methoden: Der Untersuchungsablauf zur Analyse eines explantierten Hüftschafts mit TPS-CaP-Beschichtung sieht die systematische Aufarbeitung des Hüftschaft-Explantats, die makroskopische und mikroskopische Beurteilung des beschichteten Teils des Hüftschafts sowie Gen- und Proteinexpressionsanalysen von darauf anhaftendem Gewebe vor.

Nach der Explantation wurde der untersuchte Schaft bis zu seiner Aufarbeitung in Formalin gelagert. Für die Probenvorbereitung wurde der beschichtete Teil des Schafts mittels einer Diamantbandsäge in 0,5 – 0,7 cm breite Scheiben gesägt. Anschließend wurden die einzelnen Proben für die jeweiligen Methoden aufgebarbeitet und vorbereitet. Aufgrund der kurzen Standzeit des Implantats (14 Tage) erfolgte die Analyse qualitativ durch histologische und immunhistochemische Färbungen sowie Rasterelektronenmikroskopie (REM).

Ergebnisse: Die erste Untersuchung im Rahmen dieser Studie erfolgte anhand einer zementfreien Hüftendoprothese, welche infolge eines Bagatellunfalls mit periprothetischer Femurfraktur (Vancouver B2) bei einer 85-jährigen Frau explantiert werden musste. Das Explantat wies makroskopisch erwartungsgemäß wenig anhaftende Gewebereste im Bereich der Beschichtung auf, was auf die kurze Standzeit des Implantats zurückzuführen war. Die mikroskopische Analyse mittels REM zeigte jedoch, dass sich sowohl im distalen als auch proximalen Teil des beschichteten Hüftschafts viele Zellen und Zellcluster sowie vermutlich Bestandteile der extrazellulären Matrix befanden. Um die Zellen, welche sich auf der Beschichtung befanden, weiter zu charakterisieren, erfolgte eine histologische Giemsa-Toluidinblau-Übersichtsfärbung. Hierbei konnten an verschiedenen Stellen des beschichteten Schaftes ebenfalls Zellen und auch insbesondere Knochengewebe nachgewiesen werden.

Diskussion und Schlussfolgerung: Der entwickelte systematische Ablauf zur Untersuchung von explantierten Hüftschäften eignet sich, um das Osseointegrationsverhalten auch zu frühen Zeitpunkten nach der Implantation beurteilen zu können. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die Osseointegration eines Implantats mit TPS-CaP-Beschichtung bereits während der ersten zwei Wochen beginnt.