Originalien

Trauma BerufskrankhDOI 10.1007/s10039-016-0209-7© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016

B. Kienast1,2 · H. Neumann1 · F. Brüning-Wolter2 · R. Wendlandt3 · R. Kasch4 ·A. P. Schulz21 Abteilung für Unfallchirurgie, Orthopädie und Sporttraumatologie, BG KlinikumHamburg, Hamburg,Deutschland

2 Campus Lübeck, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein,Lübeck, Deutschland

3 Campus Lübeck, Labor für Biomechanik und orthopädisch-traumatologische Forschung,Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Lübeck, Deutschland

4 Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Chirurgische Orthopädie, Universitätsmedizin Greifswald derErnst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Greifswald, Deutschland

Nanostrukturiertes synthetischesKnochenersatzmaterial zurBehandlung vonKnochendefektenErgebnisse eineranwendungsbeobachtenden Studie

Defektfrakturen, die oft als Folge einesHochrasanztraumas entstehen, bedin-gen durch nicht wiederherzustellendeDefektstrecken häufig die Ausbildungeiner Pseudarthrose. Um dennoch einesichere Heilung des verletzten Knochenszu erreichen, ist bis heute die autologeSpongiosaplastik Methode der Wahl beider Behandlung von Knochendefekten[29, 47, 51]. Diese kann oft problemlosdirekt in den verletzten Knochen einhei-len. Außerdem unterliegt die autologeSpongiosaplastik dem körpereigenenRemodelling mit der Folge, dass sie aufdie veränderten biomechanischen An-forderungen entsprechend reagiert [29].Bis heute wird diese Methode deshalb,zumeistmit Entnahme amvorderenoderhinterenBeckenkamm, alsGoldstandardbezeichnet. Im Jahr 2005 wurden schät-zungsweise 2,2 Mio. Spongiosaplastikenweltweit durchgeführt [23, 43]. Obgleichvermeintlich eine Routineprozedur, sindKomorbiditäten und eine Verlängerungder Eingriffszeit nicht zu unterschätzen.Die Entnahmemorbidität ist hinsichtlichSchmerz und lokalen Komplikationenwie Infektionen und technischen Kom-plikationen des Zweiteingriffs erheblich

und wird in der Literatur mit 12–30%angegeben [16, 22, 33, 34, 37, 48, 53–55].In einerprospektivenStudiemit über 100Fällen konnten Niedhart et al. bereits2003 eine durchschnittliche Entnah-memorbidität von 48% am ventralenBeckenkamm sowie 32,5 % am dorsalenBeckenkamm feststellen [38]. Nather[36] fasste die Komplikationen ver-schiedener Veröffentlichungen in einerMetaanalyse zusammen (. Tab. 1).

Aus diesen Gründen wird schon seitlanger Zeit nach geeigneten Alterativengesucht. Eine mögliche Alternative zurautologenSpongiosaplastikbesteht inderVerwendung einer allogenen Knochen-transplantation. Diese ist in der Regelkostenaufwendig und unterliegt strenggesetzlich geregelten Leitlinien [25].

Zudem begrenzt die Alterung derSpenderspongiosa auch unter korrektenLagerungsbedingungen die Verwend-barkeit von allogenem Knochen. Dieallogenen Transplantate nehmen in ih-rer biologischen Aktivität immer mehrab, bis sie nach ca. 1 Jahr Lagerungbiologisch nahezu inaktiv sind [46].

Seit 20 Jahren werden deshalb routi-nemäßig künstliche Knochenersatzstoffe

im medizinischen Alltag verwendet underprobt. Ein Grund für den seltenen Ein-satz von Knochenersatzstoffen lag früheran den sehr hohen Kosten [26]. Nach ei-ner englischen Studie aus dem Jahr 2013stehen beispielsweise auf dem britischenMarkt insgesamt 59 verschiedene Kno-chenersatzstoffe [15] zur Verfügung.

Nanostrukturiertes Hydroxylapatit(HA) in einer Kieselgelmatrix (SiO2) isteine neue Klasse von rein synthetischhergestellten, nicht sinterndenKnochen-ersatzmaterialien. Die Kieselgelmatrixwird im ersten Stadium der Defekthei-lung durch eine Matrix aus autologenProteinen ersetzt, wodurch dieser Kno-chenersatzstoff am natürlichen Remo-dellingprozess des Knochens teilnimmt.Das freigesetzte SiO2 beschleunigt dieVaskularisierung des Defektes und da-mit den Einheilungsprozess (. Abb. 1;[1, 24, 56, 57]). Das Knochenersatzma-terial (NanoBone®) liegt als sog. Puttyvor, d. h., das Granulat ist in einem Hy-drogel eingebettet und kann dadurchdirekt aus dem Applikator angewendetwerden. Eine sonst übliche vorherigeAnmischung des Granulates mit Blut istnicht notwendig.

Trauma und Berufskrankheit

Originalien

Tab. 1 Summarische Bewertung der Komplikationen von Knochentransplantaten [36]

Autogene/allogene Kno-chentransplantation, osteo-konduktive Knochenersatz-materialien

Kallusdistraktion und Seg-menttransport

Mikrovaskuläre Implantate

Intra- bzw. postoperative PhaseEntnahmestelle/Transplantatlager:SchwerwiegendeKomplikationen (tiefeInfektionen, Osteomyelitis,Hämatome, Gefäß-/Nervenschäden, Hernien):2,4–10%Geringfügige Komplikationen(oberflächliche Infektionen,Serome, Schmerzen,Nachblutungen): 3–41%AllogeneKnochentransplantationInfektübertragung (bakteriell/viral)Immunreaktion

Osteosynthese:Fehlerhafte Osteosynthese,Komplikationen derOsteosyntheseverfahren,biomechanische Instabilität,unzureichendeWeichteildeckung,Wund- undPininfektion, Infektion desKnochens

Gefäß-/Nervenverletzung, In-suffizienteMikroanastomosen

Entnahmestelle:Spalthauttransplantatverluste,Wunddehiszenz, Instabilitä-ten/Frakturen, Kompartment-syndrom, Peroneusparese:1,3–20%

Verlängerungszone:Versagen des Verlängerungs-systems, Abriss des Knochen-regenerats, frühzeitiger knö-cherner Regenerationsdurch-bau ab der Dockingstelle,Dehnungsschäden von Weich-gewebe, Kompartmentsyn-drom5–75%

Empfängerstelle:Hämatom, Infektion oderWunddehiszenz, Verschlussder MikroanastomosenmitVerlust des Transplantats,Lockerung bzw. Versagendes Osteosynthesematerials:5,3–18%

SpätphaseFehlendeTransplantateinheilung,Ausbleiben knöchernerÜberdeckung,Transplantatdislokationen,Ermüdungsbrüche

Achsen- undRotationsfehlstellungen,Beinlängendifferenz

Entnahmestelle:Dysästhesien, chronischeSchmerzen, Vernarbung derMuskulatur

Empfängerstelle:Fehlende knöcherne Einhei-lung, Ermüdungsbruch 20%

Primärziel. Einschätzung der klinischenErgebnisse von Knochenheilungsratenbei Defektfrakturen der Extremitätenunter Nutzung von silikatsubstituiertenKnochenersatzmaterialien an verschie-denen Körperregionen.

Sekundärziel. Beurteilung der Kom-plikationsraten nach Anwendung vonsilikatsubstituierten Knochenersatzma-terialien im Gegensatz zum „Goldstan-dard“ der Spongiosaplastik.

DieseArbeit vergleicht den silikatsub-stituierten Knochenersatzstoff mit denin der Literatur verfügbaren Ergebnis-sen bezüglich der autologen Spongiosa-plastik mit besonderem Augenmerk aufKomplikationen.

Material undMethoden

Es handelte sich um eine prospek-tive, konsekutive, anwendungsbeob-achtende Studie. Der Knochenersatz-

stoff NanoBone® (Fa. Artoss, Rostock,Deutschland) ist auf dem Markt freiverkäuflich und CE-zertifiziert. Die Zu-lassung besteht für die Auffüllung vonKnochendefekten und zur Augmenta-tion. Im Rahmen der Studie wurdeninsgesamt 67 Patienten radiologisch undklinischnachuntersucht. Es sollenErgeb-nisse im Hinblick auf Knochenheilung,radiologische Einheilung und Kompli-kationen zur Beurteilung der Einheilungvon NanoBone® gewonnen werden.

Patientenkollektiv

DieEin-undAusschlusskriterienwurdenwie folgt definiert:

Einschlusskriterien:1. erwachsene Männer oder Frauen

über 18 Jahre,2. Defektbrüche an allen Körperregio-

nen,3. Fähigkeit des Patienten, verständ-

lich mit dem ärztlichen Personal zu

Tab. 2 Versorgungmit NanoBone®Häufigkeit n Prozent

Versorgung<48 h

39 58,2

Versorgung<30 Tage

14 20,9

Versorgung>30 Tage

14 20,9

Gesamt 67 100,0

kommunizieren, eine Einwilligungs-erklärung zu unterzeichnen, und dieMöglichkeit, die komplette Studie zuverstehen,

4. Vorliegen einer Einwilligungserklä-rung durch den Patienten.

Ausschlusskriterien:1. Patientenalter <18 Jahre,2. Patienten mit einer systemischen

Grunderkrankung,3. bekannte Unverträglichkeit gegen das

verwendete Material,4. fehlende Fähigkeit des Patienten,

verständlich mit dem ärztlichenPersonal zu kommunizieren undeine Einwilligungserklärung zuunterzeichnen, und die Möglichkeit,die komplette Studie zu verstehen.

Die Anzahl der Studienteilnehmer beliefsich auf insgesamt 67 (m = 34, w = 33).Die Versorgung der Frakturen wurde inder Klinik für Chirurgie des Stütz- undBewegungsapparates, Sektion Unfallchi-rurgie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck, durchgeführt.Prospektiv eingeschlossen wurde einekonsekutive Serie vonPatientender Jahre2012 bis 2013. Es erfolgte eine Befragungpräoperativ, 7 Tage nach Eingriff, 6 Mo-nate nach Eingriff und abschließend12 Monate nach Eingriff (±30 Tage).

Follow-up

Nach Zustimmung der Patienten zur kli-nischen Studie wurden diese mindestens1 Jahr nach operativer Versorgung nachden derzeitigen Beschwerden sowie imRahmen der Behandlung aufgetretenenKomplikationen befragt. Die subjektiveEinschätzungüberdenaktuellenZustandnach Osteosynthesen an der unteren Ex-tremität überprüften wir mit dem WO-

Trauma und Berufskrankheit

MAC-Score (Western Ontario and Mc-Master) und den der oberen Extremi-tät mit dem DASH-Score. Die Lebens-qualität zum Zeitpunkt der Nachunter-suchung wurde mittels EQ-5D-Fragebo-gen bestimmt. Des Weiteren wurde dasBewegungsausmaß des entsprechendenGelenkes sowohl der betroffenen Seite alsauch der Gegenseite mittels der Neutral-Null-Methode dokumentiert. Die Rönt-genaufnahmen wurden ausgewertet.

WOMAC-Index

Der Western Ontario und McMasterUniversity-Index (WOMAC) ist ein va-lidierter und zuverlässiger Fragebogenzur Beurteilung der gesundheitsbezo-genen Lebensqualität bei Patienten mitBeeinträchtigung der unteren Extremität[4, 5]. Der Test wurde erstmals 1982 inKanada entwickelt und ist seither eingängiger Bestandteil in vielen Studi-en. Der Fragebogen umfasst 24 Fragen:5 Fragen zum Schmerz, 2 Fragen zurBeweglichkeit und 17 Fragen zu All-tagsaktivitäten. Je höher der Wert ist(maximal 100 Punkte), desto schlech-ter ist die Funktion der betroffenenExtremität.

DASH-Score

Der „Disability of Arm, Shoulder andHand-Score“ dient zu Evaluation derFunktion der oberen Extremität [39].Dieser Test beinhaltet 30 Fragen, in demdie Alltagsaktivitäten nach Möglichkeitihrer Durchführung beurteilt werden.

Bei den Ergebnissen (zwischen 0 und100) entspricht ein Ergebnis von 0 dembestmöglichen Ergebnis, welches keiner-lei Einschränkung entspricht. Ein Wertvon 100 entspricht einer sehr hohen Be-einträchtigung. Dieser Test ist ein prak-tikables und valides Instrument zur Be-urteilungderBehandlungsergebnisse deroberen Extremitäten.

EQ-5D-Gesundheitsfragebogen(deutsche Version)

DerEuroQol-EQ-5D-Fragebogen[8]be-steht aus 5 Fragenkomplexen. Die ersten5 Fragen (EQ-5D self-classifier) sind de-skriptiver Natur und beziehen sich auf

Zusammenfassung · Abstract

Trauma Berufskrankh DOI 10.1007/s10039-016-0209-7© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016

B. Kienast · H. Neumann · F. Brüning-Wolter · R. Wendlandt · R. Kasch · A. P. Schulz

Nanostrukturiertes synthetisches Knochenersatzmaterial zurBehandlung von Knochendefekten. Ergebnisse eineranwendungsbeobachtenden Studie

ZusammenfassungBei der Versorgung von Knochende-fektbrüchen ist bis heute die autologeSpongiosaplastik der Goldstandard zumDefektaufbau. In der Literatur werdenKomplikationsraten bis zu 30% angegeben.Deshalb ist man auf der Suche nach einemKnochenersatzmaterial, das den hohenAnforderungen an Osteoinduktivität,Osteokonduktivität und Osteogenesegerecht wird. Diese Studie untersuchtKomplikationen und Frakturheilungsratenbei Patientenmit Knochendefekten, welchemit synthetischem silikatsubstituiertemCalciumphosphat behandelt wurden. Diefestgestellten Komplikationsraten undHeilungsquoten zeigen im Literaturvergleichvergleichbare Ergebnisse wie sie mit einerSpongiosaplastik erreicht wurden. DieKomplikationsrate bei der Verwendung vonsilikatsubstituiertemNanohydroxylapatiterscheint bei eingeschränkter Vergleich-

barkeit niedriger als die Kombination derKomplikationsraten von Spongiosaplastikund Spongiosaentnahmestelle. SynthetischeKnochenersatzstoffe zeigen hinsichtlichKomplikationen und Frakturheilungsratengegenüber dem Goldstandard kein schlechte-res Outcome und sollten bei der Behandlungvon Knochendefektbrüchen an den Extre-mitäten und am Becken als Alternative zurautologen Spongiosaplastik berücksichtigtwerden. Die Stärken dieser Studie liegenin einem prospektiven und konsekutivenStudiendesign. Eine Computertomographiealler eingeschlossenen Patienten wärewünschenswert gewesen, war aber ausfinanziellen und strahlenhygienischenGründen nicht durchführbar.

SchlüsselwörterKnochenersatz · Defektaufbau · Spongiosa-plastik · Heilungsrate · Komplikationen

Nanostructured synthetic bone substitutematerial for treatmentof bone defects. Results of an observational study

AbstractAutologous bone grafting is still the goldstandard for the reconstruction of bonedefects from fractures. Complication ratesup to 30% have been described in theliterature for bone grafting procedures. Thus,research is concerned with the developmentof alternative bone substitutes, which satisfythe high requirements of bone inductivity,bone conductivity and osteogenesis. Thisstudy compared the complications andfracture healing rates of patients with bonedefects treated with synthetic silicate-substituted calcium phosphate. Concerningcomplications and fracture healing rates,the results of our study are comparable tothe results of autologous bone graftingin the available literature. Despite limitedcomparability, the complication rate of thetreatment of bone defects with silicate-

substituted nanohydroxyapatite seems lowerthan the combined complication rates forbone harvesting and grafting together. Inour study synthetic bone substitutes did notshow poorer results concerning complicationrates and fracture healing compared to thegold standard. These materials should beconsidered as an alternative for the treatmentof bone defects in fractures of the extremitiesand pelvis. The strength of the study liesin the prospective and consecutive design.A computed tomography of all includedpatients would have been desirable butcould not be performed due to financial andradiation hygiene reasons.

KeywordsBone substitute · Bone defect · Bone graft ·Healing rate · Complications

Trauma und Berufskrankheit

Originalien

Abb. 19 Defekt-fraktur des dista-len Radius (a). Dernach RepositionundOsteosyntheseverbliebene Defektwurdemit 2,5mlNanoBone® aug-mentiert, diesesist auf direkt post-operativen Aufnah-men (b) als wolkigeAufhellung deutlichsichtbar (Pfeil)

folgende Themenkomplexe: Beweglich-keit/Mobilität, Selbstversorgung, alltäg-liche Tätigkeiten, Schmerzen undAngst/Niedergeschlagenheit. Die 5 verschiede-nen Dimensionen spiegeln die Haupt-aspekte der Lebensqualität wider, derenverschiedeneGewichtungen zu verschie-denen Lebensqualitätszuständen führen.Die sechste Frage bezieht sich auf die ak-tuelle gesundheitsbezogeneLebensquali-tät des Befragten. Diese wird anhand ei-ner VAS-Skala ermittelt, wobei ein Wertvon 100 der besten und ein Wert von0 der schlechtesten Lebensqualität ent-spricht [18].

Körperliche und radiologischeUntersuchung

Das Bewegungsausmaß der Patientenwurde mittels der Neutral-Null-Metho-de untersucht. Dabei wurde sowohl dieoperativ versorgte Seite als auch die un-verletzte Gegenseite vermessen und ineinenNeutral-Null-Messbogen eingetra-gen. Weiterhin wurde ein Röntgenbildder betroffenen Seite angefertigt, sofernkeine Aufnahme mindestens 12 Monatepostoperativ vorlag.

Radiologische BegutachtungDurchgeführteRöntgenaufnahmenwur-denbezüglichderKnochenheilungbeur-teilt, eine knöcherne Heilung wurde bei

ÜberbauungdreierKortizesbeiRöntgen-aufnahmen in 2 Ebenen definiert (Bei-spiel . Abb. 2).

Statistik

Das Signifikanzniveau wurde vorab mitα = 0,05 festgelegt, d. h., alle p-Werte≤0,05 werden als signifikant angesehen.In Abhängigkeit von der Variablenska-lierung und -verteilung wurden unter-schiedliche Tests angewandt. Bei katego-rialenVariablenwurdederChi-Quadrat-Test (χ²-Test) benutzt. Bei metrisch ska-lierten Variablen wurde zunächst unter-sucht, ob die Daten normalverteilt sind.

Bei normalverteilten Daten und Ver-gleichsgruppen mit genau 2 Ausprä-gungsstufen (z. B. m/w), wurde dert-Test angewandt [50]. Bei Gruppen mit>2 Ausprägungsstufen wurde eine Va-rianzanalyse mit anschließenden Post-Hoc-Tests durchgeführt [52], wobei diep-Werte nach der Methode von Bonfer-roni korrigiert wurden.

Lag keine Normalverteilung vor, wur-den nichtparametrische Tests durchge-führt: Bei Vergleichsgruppen mit 2 Aus-prägungsstufen wurde der Mann-Whit-ney-U-Test gewählt und bei >2 Ausprä-gungsstufenderTestnachKruskal-Wallis[31].

Ergebnisse

Alters- und Geschlechtsverteilung/Follow-up

Die Altersverteilung in dem Patienten-kollektivwarmit einemMindestalter von18 Jahren bis zu einem Höchstalter von83 Jahren weit gestreut (. Abb. 3). DerMittelwert lag bei 51,9 ± 16,9 Jahren(. Abb. 3). Das durchschnittliche Alterlag bei den männlichen Patienten bei45,9±17,7 Jahren.DasMinimumlaghierbei 18 und das Maximum bei 83 Jahren.Bei den Frauen lag das Durchschnittsal-ter bei 58,0 ± 13,8 Jahren. Hier lagen dasAltersminimum bei 33,2 und das Maxi-mum bei 81,9 Jahren.

DieGeschlechterwarennahezugleichverteilt. Von insgesamt 67 untersuchtenPatienten waren 34 männlich und 33weiblich.

Die Patienten wurden im Schnitt1,37 ± 0,4 Jahre nach der Operation zurNachuntersuchung eingeladen. Bei derNachuntersuchung wurde in 28 Fällen(41,8 %) eine Materialentfernung an-gestrebt. Die Geschlechter waren mit15 Männern und 13 Frauen in dieserGruppe nahezu gleich verteilt.

Lokalisationen der Frakturen

Bei den untersuchten Patienten gab esinsgesamt 14 verschiedene Lokalisatio-nen derDefektbrüche. Ein leichterÜber-hang bestand zu den unteren Extremi-täten. . Abb. 4 zeigt die 3 Hauptlokali-sationen: Tibiakopf, Radius und Kalka-neus. In dem Patientenkollektiv war derTibiakopfmitn=19 (28,4 %)die amhäu-figstenmitNanoBone®versorgteFraktur.Die zweithäufigste Fraktur war mit n =11 die Kalkaneusfraktur, und die viert-häufigste Fraktur war mit n = 6 (9,0 %)am Humeruskopf lokalisiert.

DASH-Score

DieserTestwurdebeiPatientenangewen-det, die an der oberen Extremität opera-tiv behandeltwurden.. Abb. 5 zeigt, dassbei 25 Patienten (37,3 %), die den Frage-bogen vollständig ausgefüllt haben, sichein Mittelwert von 19,33 ± 16,6 Punk-

Trauma und Berufskrankheit

Abb. 29 1,5 Jah-re nach Behand-lung einerMehr-fragmentfraktur.Behandelt u. a.mit7,5ml NanoBone®,zeigt sich die Frak-tur nach den obengenannten Beurtei-lungskriterien voll-ständig durchbaut

<25 >760

5

10

15

26–35Altersklassen

Häu

figke

it

36–45 46–55 56–65 66–75 Abb. 39 Altersver-teilung der Patien-ten

ten ergab. Das Minimum lag bei 0, dasMaximum bei 58 Punkten.

WOMAC-Score

Der WOMAC-Score ist bei 42 Patien-ten (62,75 %) erhoben worden, die ander unteren Extremität operiert wurden.. Abb.6zeigtdasErgebnisderuntersuch-ten Patienten und eine breite Streuungin den Ergebnissen. Der Mittelwert lagbei 27,52 ± 16,9 Punkten.

Die Range erstreckt sich bei einemMaximumvon76bis zueinemMinimumvon 10 Punkten. Es zeigt sich eine Ten-denz dahin, dass die meisten Patienteneinen Wert zwischen 10 und 20 Punktenangaben. Mehr als die Hälfte der unter-suchten Patienten wies einen Score von<50 Punkten auf.

Bei dem Subscore Alltagsaktivität(. Abb. 7) lag der Mittelwert bei 28,52 ±

18,32 Punkten. 17 Patienten (40,7 %)zeigten keine Alltagseinschränkung. DasMaximum lag bei 88, das Minimumbei 10 Punkten. Mehr als >50% derPatienten zeigten keine bis leichte All-tagsaktivitätseinschränkungen.

EQ-5D-Gesundheitsfragebogen

Der EQ-5D-Wert wurde 7 Tage postope-rativ mit 0,24 (±0,11) bestimmt. Die-ser Wert stieg bei dem 6-Monats-Un-tersuchungszeitpunkt auf 0,71 (±0,26),umdannbis zurNachuntersuchungnach12 Monaten nur noch leicht auf 0,82 an-zusteigen (±0,19). Ein signifikanter Un-terschied bei Verletzung der oberen zurunteren Extremität ließ sich nicht fest-stellen (p = 0,14).

Zeitpunkt der Verwendung undKnochenheilungsrate

NanoBone® wurde bei verschiedenenPatientengruppen und zu unterschiedli-chen Zeiten eingesetzt. So kam der Kno-chenersatz sowohl bei akuten Fraktur-versorgungen als auch bei der Korrekturvon Fehlstellungen und Pseudarthrosenzum Einsatz. Die häufigste Anwendungvon NanoBone® erfolgte in der Akutver-sorgung. In n = 39 Fällen (58,2 %) wurdeNanoBone® innerhalb der ersten 48 hnach einemTraumamit Knochendefekt-brüchen eingesetzt. In jeweils 14 Fällenwurde NanoBone® innerhalb von 48 hbis 30 Tagen und >30 Tagen eingesetzt(. Tab. 2).

Ein wesentlicher Aspekt bei der Be-urteilung von Knochenersatzstoffen istdie erreichte Knochenheilungsrate. Indem vorliegenden Patientenkollektiv lagin 60 Fällen (89,2 %) bei der 1-Jahres-Nachuntersuchung eine knöcherne Hei-lung vor. In 7 Fällen zeigte sich zumZeitpunkt der Nachuntersuchung keineabgeschlossene knöcherne Konsolidie-rung (10,4 %).

Bei insgesamt 19 Eingriffen am Ti-biakopf konnte eine Knochenheilungs-rate von 100% festgestellt werden. ImBereich des Kalkaneus wurden 10 Ope-rationen durchgeführt. Bei der 1-Jahres-Nachuntersuchung konnte ebenfalls eineKnochenheilungsrate von 100% in die-sem Unterkollektiv festgestellt werden.An den oberen Extremitäten konnten bei11 durchgeführten Operationen am Ra-dius eine Knochenheilungsrate von 90%verzeichnet werden.

Bei insgesamt 39 Patienten, die inner-halb von 48 h nach einem Defektbruchbehandelt wurden, ergab sich bei 38 Pa-tienten bei der 1-Jahres-Nachuntersu-chung eine knöcherne Konsolidierung.Dies entspricht einer Knochenheilungs-rate von 97,4 %. Bei 14 Patienten, dieinnerhalb von 48 h bis 30 Tagen behan-delt wurden, ergab sich bei 12 Patienteneine knöcherne Durchbauung. Somitergab sich eine Knochenheilungsratevon 85,7 % bei dem Kollektiv mit derspäteren NanoBone®-Transplantation.Bei der letzten Patientengruppe (Ver-sorgung nach >30 Tage) n = 14 lag beider Nachuntersuchung bei 10 Patienten

Trauma und Berufskrankheit

Originalien

20

15

10

Häu

figke

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Acet

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5

0

Abb. 48 Lokalisation der Frakturen.OSGOberes Sprunggelenk

60,00

50,00

40,00

30,00

20,00

10,00

0,00

DASH-Score

Abb. 58 AuswertungDASH-Score

ein knöcherner Durchbau vor, dies ent-spricht eine Knochenheilungsrate von71,4 %.

InBezug aufdieKnochenheilungsratekonnten wir bei unterschiedlichen An-wendungszeitpunkten von NanoBone®einen signifikanten Unterschied (p =0,021) ermitteln.

Die Korrelationsanalyse zwischendem Zeitpunkt der NanoBone®-Implan-tation und der Knochenheilungsratezum Zeitpunkt der 1-Jahres-Nachun-tersuchung ergab eine Korrelation von–0,339 (. Tab.3). Ein frühzeitigerEinsatzdes Knochenersatzmaterials begünstigtesomit die Frakturheilung positiv.

Komplikationen

Neben der Altersverteilung, den Frak-turlokalisationen, der subjektiven Ein-schätzungderBeweglichkeitundderVer-wendung von NanoBone® war die Do-kumentation der aufgetretenen Kompli-kationen von größter Bedeutung. Nachwie vor gilt die autologe Spongiosaplastikals Goldstandard zum Knochendefekt-aufbau. Um Rückschlüsse auf die Wir-kung des Knochenersatzstoffes zu ziehenund mit dem Goldstandard vergleichenzu können, wurden die lokalen Kom-plikationen wie Pseudarthrose, Allergieoder Wundheilungsstörung ermittelt.

Bei 15 der 67 Patienten traten Kom-plikationen auf (22,4 %). Diese wurdenweiter unterteilt in Pseudarthrose, ver-zögerte Frakturheilung, Fehlstellungenund Wundheilungsstörungen. Die meis-ten Komplikationen traten mit jeweils3 Fällen (4,5 %) mit einer Fehlstellung,einer Wundheilungsstörung und einerPseudarthrose auf. Ferner tratenbei 2Pa-tienten postoperative Infektionen auf(3,0 %). Kombinierte Komplikationenwie Entzündung, Fehlstellung, Pseudar-throse undWundheilungsstörung tratenin 1 Fall auf (1,5 %) (. Abb. 8).

Bezüglich des Auftretens der Kompli-kationen(n=15)zeigteeineSubgruppen-

analyse keine statistischen Unterschie-de nach Altersgruppen, Seite oder Ge-schlecht.

Diskussion

Seit mehr als 50 Jahren wird nach neuenMethoden geforscht, um das Knochen-wachstum zu beschleunigen und die Re-generationszeit zu verkürzen und somitgrößere knöcherne Defekte erfolgreichzur Ausheilung bringen zu können [19].

Komplikationsrate

Der Fokus dieser Studie lag in der De-tektion von Komplikationen bei der Ver-wendung von NanoBone® und im Ver-gleich diesermit Literaturdaten zur auto-logen Spongiosatransplantation. Bis heu-te ist die autologe Spongiosaplastik der„Goldstandard“ hinsichtlich derBehand-lung von Knochendefektbrüchen [16, 35,51]. Bei technisch korrekter Anwendungkann in der Regel ein vollständiges knö-chernes Einheilen mit einer „Restitutioad integrum“ erreicht werden [37]. DasProblem bei der autologen Spongiosa-plastik ist, dass insbesondere bei Kin-dern und älteren Patienten, dieMenge anverfügbarer Spongiosa limitiert und dieGewinnung mit einer erhöhten Kompli-kationsrate verbunden ist [24, 49]. Durchden zusätzlichen Eingriff zur Entnahmewird dieOperationszeit (12–65min) ver-längert, und die Kosten werden erhöht[24, 38]. In der Literatur werdenKompli-kationsraten bis zu 30% angegeben [16,22, 33, 34, 37, 48, 53–55]. Die häufigs-ten Komplikationen bei der Entnahmevon autologer Spongiosa sind Hämato-me, Nachblutungen, Wundheilungsstö-rungen oder Infekte. In einem systema-tischen Review von Dimitriou et al. wur-den Studien zwischen 1990 und 2010bezüglich der Komplikationen bei derautologen Spongiosaentnahme am vor-deren und hinteren Beckenkamm ana-lysiert [10]. Insgesamt wurden 81 Stu-dien mit einer Anzahl von 6449 Patien-ten eingeschlossen. Bei 1249 (19,37%)Patienten traten Komplikationen auf. Ineiner Studie von Niedhart, Pingsmannet al. konnten ähnliche Ergebnisse ermit-telt werden [38]. In dieser Studie wurdenErgebnisse nach Verwendung von auto-

Trauma und Berufskrankheit

Gesamt-WOMAC

120,00

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2031

15

Abb. 69 Auswer-tungWOMAC-Ge-samtscore

20Mittelwert = 28,52Std.-Abw. = 18,32N = 42

15

10

5

020,00 40,00 60,00 80,00

WOMAC–Alltagsaktivität

Häu

figke

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Abb. 79 WO-MAC-Score Alltags-aktivität

logenSpongiosaentnahmenamvorderenund hinteren Beckenkamm hinsichtlichihrerKomplikationsratenuntersuchtundanalysiert. Bei 113 Patienten lag die Ge-samtkomplikationsrate am vorderen Be-ckenkamm bei 48% und am hinterenBeckenkamm bei 32,5 %. Relevante Hä-matome traten in 9,6 % bzw. 7,5 % derFälle auf, leichte Hämatome in 34,3 %bzw. 15% der Fälle, Wunddehiszenzenin 2,7% vs. 0 %.

Im Vergleich der in der Literatur be-schriebenen Komplikationen (. Tab. 4),zeigte unserer Studie bei insgesamt67 Patienten, die nach 1 Jahr untersuchtworden sind, eine Gesamtkomplikati-

onsrate von 22,4 %. Signifikante Unter-schiede zwischen Komplikationen vs.Alter/Geschlecht und Frakturlokalisa-tion bestanden nicht. Komplikationentraten nur bei Patienten ab einem Al-ter von 55 Jahren auf. Die häufigstenKomplikationen waren Pseudarthro-sen (4,5 %), Fehlstellungen (4,5 %) undEntzündungen (3%). In 1 Fall tratenmehrere Komplikationen in Form vonWundheilungsstörung, oberflächlicherund tiefer Infektion sowie Pseudarthroseauf. Im Vergleich zur Literatur könnenwir, bezogen auf die autologe Spon-giosatransplantation, anhand unsererWerte festhalten, dass keine vermehr-

ten schwerwiegenden Komplikationenaufgetreten sind.

Alternativen zur autologenSpongiosaplastik

Die Indikationen zur Behandlung mitKnochenersatzmaterialien sind vielfäl-tig. Hierzu zählen die Behandlung vonKnochendefektbrüchen, das Auffüllenvon Knochenzysten, primäre und sekun-däre Knochentumoren, Operationen zurAchsenkorrektur oder Gelenkrekon-struktion.

Knochenbanken schienen zunächsteine geeignete Alternative zur Vermei-dung der Entnahmemorbidität zu sein.Diese Art des allogenen Knochener-satzmaterials birgt jedoch Gefahren derbakteriellen oder viralen Krankheits-übertragung [41]. Das Infektionsrisikokann mittels Sterilisationstechniken mi-nimiert werden, jedochwird dadurch diebiomechanische Festigkeit des Materialsgemindert [13]. Ein weiteres Handicapim Betrieb einer eigenständigen Kno-chenbank sind die neu definierten undim Jahr 2007 verschärften Bedingungen(EG-Geweberichtlinie 2004/23/ des Eu-ropäischen Parlaments und Rates). DieÄnderungen resultierten auf in der Ver-gangenheit v. a. in den USA bekanntenKrankheitsübertragungen durch Spen-derknochen [12].Aufgrunddieser neuenRichtlinien werden Knochenbanken inihrer Unterhaltung kostenintensiv undmit sehr hohen Anforderungen belastet.Daher dürfte das Führen einer Kno-chenbank lediglich für größere Klinikenwirtschaftlich attraktiv sein [27].

Als Alternative haben sich in den letz-ten Jahren synthetische und biologischhergestellte Knochenersatzmaterialienerwiesen. In verschiedenen Studien,hauptsächlich Tierstudien, haben sieihre Vorteile in der Praxis unter Be-weis gestellt [16, 18, 21, 29, 30, 44,45, 56]. In diesen Studien wurde eineVielzahl von Knochenersatzmaterialienmit unterschiedlichen Ursprüngen undEigenschaften untersucht. Die Anfor-derungen an Knochenersatzmaterialienwerden mit monophasischen Materiali-en oftmals nicht erfüllt, sodass in denvergangenen Jahren der Fokus vermehrtauf Mischungen, sog. Composites, gelegt

Trauma und Berufskrankheit

Originalien

Tab. 3 Korrelation zwischenNanoBone®-Implantation undHeilungsrate

Korrelationen

Knöcherne KonsolidierungzumNachuntersuchungs-zeitpunkt

BehandlungmitNanoBone®

Knöcherne Konsolidierungzum Nachuntersuchungs-zeitpunkt

Pearson-Korrelation 1 –0,339

Sig. (2-seitig) – 0,005

N 67 67

Behandlung mitNanoBone®

Pearson-Korrelation –0,339 1

Sig. (2-seitig) 0,005 –

N 67 67

Tab. 4 Major- undMinor-Komplikationsraten verschiedener Studien zur Anwendungsbeob-achtung von Spongiosatransplantationen

Studie Jahr n GesamtkomplikationsrateEntnahmestelle (%)

Subgruppen (%)

[58] 1989 239 29,2 Major-Komplikationsrate: 8,6Minor-Komplikationsrate: 20,6

[3] 1996 414 15,8 Major-Komplikationsrate: 10Minor-Komplikationsrate: 5,8

[54] 1997 192 24,2 Major-Komplikationsrate: 2,4Minor-Komplikationsrate: 21,8

[2] 2002 88 23 Major-Komplikationsrate: 8Minor-Komplikationsrate: 15

wurde. Durch Kombination einzelnerMaterialeigenschaften können diese anBedeutung im klinischen Alltag zuneh-men [14].

Ungesintertes nanokristallinesHydroxylapatit

In dieser Arbeit liegt der Fokus aufeinem synthetischen nicht gesinter-ten Hydroxylapatit (HA). Das Materialist dadurch gekennzeichnet, dass HA,welches eine Morphologie wie der na-türliche Knochen aufweist (Plättchenca. 4 nm dick und 50 nm im Durchmes-ser), in eine hochporöse Silicagelmatrixeingebettet ist. Die innere Oberflächedes Materials misst ca. 200 m2/g. DasMaximum der Porengrößenverteilungliegt bei einigen Nanometern. Das Kno-chenaufbaumaterial liegt als Granulatmit tannenzapfenförmigen Granulat-körnern mit einem Durchmesser von0,6 mm und einer Länge von ca. 2 mmvor. Das Granulat ist in einem Hydrogelaus Polyvinylpyrrolidon (PVP) und SiO2

eingebettet, wobei derWasseranteil 90%beträgt. Durch das Hydrogel kann dasKnochenersatzmaterial direkt aus demApplikator angewendet werden. Mit die-

ser Applikationsform liegen präklinischeund klinische Erfahrungen vor [40].

Das Besondere dieses Materials be-ruht auf der Tatsache, dass die Gelmatrixin der Zeit, in der der Defektraum vasku-larisiert wird, durch eine Matrix aus au-tologen Proteinen ersetzt wird [17]. Die-ser Matrixwechsel hat 2 entscheidendeAuswirkungen. Zum einen beschleunigtdas freigesetzte SiO2 die Defektheilung.Das ist ineinerverbessertenVaskularisie-rung zu erkennen. Zum anderen nimmtdas Biomaterial durch die neue organi-sche Matrix am Remodellingprozess desKnochens teil. Das bedeutet, dass das ur-sprünglich synthetische Material schritt-weise durchOsteoklasten abgebaut wird,was bei herkömmlichen HA-Keramikennicht der Fall ist [42]. Durch den Ma-trixwechsel und die beschriebene Anrei-cherung von BMP-2, Osteocalcin undOsteopontin, die auch bei einer ektopenImplantation desMaterials stattfindet, istdas verwendete Knochenersatzmaterialosteoinduktiv; es findet eine Knochen-bildung im subkutanen Fettgewebe oderauch im Muskel statt [20].

Knochenheilungsrate

Generell werden bei der Regenerationvon Knochendefektbrüchen bei regelge-rechtem Verlauf 5 Phasen der sekun-därenKnochenheilung durchlaufen [28].Prinzipiell wiederholt sich der Prozessder embryonalen Ossifikation. Die loka-le Durchblutung kann nach einer Frak-tur innerhalb weniger Tage auf das Dop-pelte des Ausgangswertes ansteigen [28].Ziel der etwa 6-monatigen Heilungspha-se ist der stabile knöcherne Durchbaudes Frakturspaltes.

Um einen Vergleich von Patienten,die mit NanoBone® und Patienten diemit autologer Spongiosa oder anderenKnochenersatzmaterialien behandeltwurden, zu ziehen, ist das Ausmaß derFrakturheilungsrate nach 1 Jahr ent-scheidend.

Bei der Frakturheilungsrate nach1 Jahr ergab unsere Studie beim vor-liegenden Patientenkollektiv, dass in60 Fällen (89,2 %) eine knöcherne Hei-lung vorlag. In 7 Fällen lag zum Zeit-punkt der Nachuntersuchung keine ab-geschlossene Knochenkonsolidierungvor (10,4 %). Es lagen keine signifikan-ten Unterschiede zwischen knöchernerKonsolidierung und Alter/Geschlechtvor (p = 0,247). Unsere Ergebnisse zei-gen, dass bei Patienten, die innerhalbvon 48 h mit NanoBone® und einerOsteosynthese versorgt wurden, signi-fikant bessere Frakturheilungsraten zuerkennen waren als bei Patienten, dieerst im späteren Verlauf mit NanoBone®behandelt wurden (97,4 % vs. 85,7 % vs.71,4 % p = 0,021).

In einem systematischen Review vonKurien, Pearson et al. wurden 59 Kno-chenersatzstoffe hinsichtlich ihrer klini-schen Effizienz analysiert. Problem beiden synthetisch hergestellten Knochen-ersatzstoffen ist, dass trotz zahlreicher In-vivo- und In-vitro-Tierstudien nur we-nige klinische Daten verfügbar sind, umderen Gebrauch zu rechtfertigen [32].Es stehen zahlreiche lizensierte Produktezur Verfügung, jedoch ohne publizier-te Literatur bezüglich deren Sicherheitund Langzeitergebnisse [15]. Lediglich22 (37 %) der 59 untersuchten Knochen-ersatzstoffe hatten überhaupt klinischeDaten vorzuweisen. Bei den Produkten

Trauma und Berufskrankheit

Anz

ahl

3

2

1

0Entzündung Fehlstellung Pseud-

arthrose Wund-heilung

Entzündung +Fehlstellung +Pseudarthrose

+ Wund-heilung

verzögerteFraktur-heilung

Wund-heilung +

verzögerteFraktur-heilung

Abb. 88 Aufgetretene Komplikationen

Norian® SRS® (Synthes), Vitoss® (Ortho-vita), Cortoss® (Orthovita) und Alpha-BSM® (Etex) sind randomisierte kontrol-lierte Studienmit teils gleichen oder bes-serenErgebnissen bezüglichKomplikati-onen und Knochenheilungsraten gegen-über Autografts verfügbar [15].

In einer Studie von Dickson et al.wurde zwischen autologer Spongio-saplastik und Hydroxylapatitzement(BoneSource®) hinsichtlich der Frak-turheilung bei metaphysären Frakturen1 Jahr nach Trauma verglichen. DieFrakturheilungsraten nach 1 Jahr warenin beiden Gruppen vollständig [9].

Cassidy et al. haben in ihrer StudiemitNorian® SRS®, ein Calziumphosphatze-ment, 323 Patienten mit einer distalenRadiusfraktur eingeschlossen. Die Pati-enten wurden entweder mit geschlosse-ner Reposition und perkutaner Injekti-on von Norian® SRS® oder alleiniger ge-schlossener Reposition oder einem Fixa-teur externe behandelt. Es zeigten sich 6bis 8 Wochen nach Intervention in derInterventionsgruppe signifikante Unter-schiede für eine stärkere Greifkraft, bes-sere Bewegungsumfänge und geringereSchwellung, p < 0,05. Nach 12 Wochenkonnten jedoch keine klinischen Unter-schiede mehr festgestellt werden [7].

Zimmermann et al. führten eine ähn-liche Studie mit Kirschner-Drähten undNorian® SRS® bei 52 instabilen distalenRadiusfrakturen durch. Beim 2-Jahres-Follow-up wurde eine bessere FunktionmitbessererGreifkraftverzeichnet alsbeiPatienten, die nur mit K-Drähten behan-delt wurden, p < 0,001 [59].

Die Studie von Bucholz et al. ist dieeinzige, die einen direkten Vergleich vonporösemHydroxylapatitmaterial mit au-togenemKnochentransplantat bei Tibia-plateaufrakturen beschreibt. Hier konntenachgewiesen werden, dass sich wederin der radiologischen noch in der kli-nischen Nachuntersuchung signifikanteUnterschiede zwischen Interventions-und Kontrollgruppe ergeben [6].

WOMAC- und DASH-Score

Neben den Ergebnissen der Knochen-heilungsrate waren die subjektiven Ein-schätzungen der Patienten bei alltägli-cher Bewegung nach dem operativenEingriff von Bedeutung. In der Literaturwurde bis zum jetzigen Zeitpunkt keineStudie bei Patienten veröffentlicht, diemit einem Knochenersatzstoff bei einemKnochendefektbruch behandelt wurden.Dementsprechend ist ein Vergleich der

Ergebnisse des DASH-Scores und desWOMAC-Scores schwierig einzuord-nen. Beim DASH-Score zur Einschät-zung der Behandlungsergebnisse an deroberen Extremität zeigte sich ein Mittel-wert von19,3 Punkten.Nach einer Studievon Döhler, Busse et al. ist dieser Wertals sehr gut einzustufen [11]. Der WO-MAC-Score dient der Einschätzung derBehandlungsergebnisse an der unterenExtremität. Hier erzielten die Patientenin den unterschiedlichen Subkategoriengute Ergebnisse. Der Mittelwert bei derAlltagsaktivität lag bei 28,5 Punkten.

Fazit für die Praxis

Synthetische Knochenersatzstoffe, wiez. B. NanoBone®, zeigen hinsichtlichKomplikationen und Frakturheilungs-rate gegenüber der klassischen Spon-giosaplastik ein mindestens vergleich-bares Outcome in der Behandlung vonKnochendefektbrüchen undmüssenals Alternative zur Spongiosaplastikin Erwägung gezogen werden. Insbe-sondere entfällt die nicht zu vernach-lässigende Entnahmemorbidität derSpongiosaplastik. Durch die kurzfristigeVerfügbarkeit von NanoBone® kann dasPräparat bei frischen Defektfrakturenund Pseudarthrosen eingesetzt werdenund die Operationsdauer verkürzen.

Korrespondenzadresse

Priv.-Doz. Dr. B. KienastAbteilung für Unfallchirurgie, Orthopädie undSporttraumatologie, BG KlinikumHamburgBergedorfer Str. 10, 21033 Hamburg,Deutschlandb.kienast@bgk-hamburg.de

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt. B. Kienast, H. Neumann, F. Brü-ning-Wolter, R.Wendlandt, R. Kasch undA.P. Schulzgeben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Alle beschriebenenUntersuchungen amMenschenwurdenmit Zustimmungder zuständigen Ethik-Kom-mission, imEinklangmit nationalemRecht sowiegemäßderDeklaration vonHelsinki von 1975 (in deraktuellen, überarbeiteten Fassung) durchgeführt. Vonallen beteiligten Patienten liegt eine Einverständnis-erklärung vor.

Trauma und Berufskrankheit

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