Für den Funktionserhalt nach einer Fragilitätsfraktur ist eine stabile Osteosynthese, welche eine frühfunktionelle Nachbehandlung zur Vermeidung längerer Immobilität erlaubt, mit suffizienter Reposition essenziell. Die stabile Osteosynthese kann in osteoporotischem Knochen jedoch durch dessen schwache biomechanische Eigenschaften limitiert sein. Indem die in-situ-Implantataugmentation mit Knochenzement die Belastbarkeit des Knochens in Implantatnähe verbessert, kann auch in osteoporotischem Knochen eine stabile Osteosynthese erreicht werden.
Ziel dieser Studie war es, eine vielversprechende Formulierung eines Magnesiumphosphatzementes so weiterzuentwickeln, dass deren Anwendung bei der in-situ-Implantataugmentation möglich wurde. In einem zweiten Schritt sollte die Formulierung gegenüber kommerziell erhältlichen Knochenzementen durch die Materialprüfung im Druckversuch und mithilfe eines biomechanischen Testmodells evaluiert werden.
Die Vorversuche offenbarten die Nachteile der konventionellen, wasserbasierten Magnesiumphosphatzementformulierung bei der in-situ-Implantataugmentation: „Filter Pressing“ und eine unpassende Viskosität limitierten die Anwendung. Erst die Formulierung als vorgemischte Magnesiumphosphat-Paste mit Propan-1,2,3,-triol als Bindemittel verbesserte die Injizierbarkeit und ermöglichte eine verlässliche in-situ- Implantataugmentation.
Bei der Zementevaluation zeigte Traumacem™ V+ als PMMA-Zement die höchste Kompressionsfestigkeit im Druckversuch, die höchste Rotationsstabilität in der Torsionsprüfung und eine sehr gute Injizierbarkeit. Paste-CPC und MgPO-Paste zeigten sich in Druckversuch und Torsionsprüfung untereinander vergleichbar, wobei die MgPO-Paste tendenziell eine initial höhere Stabilität aufweist. Für den Parameter Normalisiertes Drehmoment zeigten alle Zementgruppen einen statistisch signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe, was den stabilitätssteigernden Effekt aller verwendeten Knochenzemente demonstriert. Es konnte kein Effekt der in-situ-Implantataugmentation auf Phimax, also auf den, bis zum maximalen Drehmoment gefahrenen Winkel, gefunden werden. Die Korrelation zwischen Drehmoment und Knochendichte zeigte den Zusammenhang zwischen Rotationsstabilität und Knochendichte für die Kontrollgruppe, welcher jedoch bei Zementaugmentation mit Traumacem™ V+ und MgPO-Paste verschwand.
Zusammengefasst wurde in dieser Studie erstmals eine biologisch vorteilhafte MgPO- Paste für den Einsatz bei der in-situ-Implantataugmentation entwickelt und verwendet. Weiter konnte der stabilitätssteigernde Effekt der Zementaugmentation mit dieser MgPO-Paste, sowie mit den Knochenzementen Traumacem™ V+ und Paste-CPC, für TFNA-Schenkelhalsklingen im isolierten Femurkopf-Modell gezeigt werden. Der Einsatz der MgPO-Paste bei der in-situ-Implantataugmentation bedarf bis zur eventuellen Marktreife einer Verbesserung der Injizierbarkeit sowie der Evaluation in klinischen Studien. / A stable osteosynthesis with sufficient reduction is essential to achieve a good
outcome in patients suffering a fragility fracture. However, the stability of the
osteosynthesis may be limited in osteoporotic bone by its weak biomechanical
properties. In situ implant augmentation with bone cement can help to achieve a
sufficient osteosynthesis even in osteoporotic bone by improving the load-bearing
capacity of the bone near the implant.
The aim of this study was to further develop a promising formulation of a magnesium
phosphate cement for in situ implant augmentation. Secondly, the formulation was to
be evaluated against commercially available bone cements by material testing in
compression and by using a biomechanical test model.
The preliminary tests revealed the disadvantages of the conventional, water-based
magnesium phosphate cement: filter pressing and an unsuitable viscosity limited its
application. Only the formulation as a premixed magnesium phosphate paste with
propane-1,2,3,-triol as a binding agent showed improved injectability and enabled
reliable in situ implant augmentation.
In cement evaluation, Traumacem™ V+ as PMMA cement showed the highest
compressive strength in compression test, the highest rotational stability in torsion
test and very good injectability. Paste-CPC and MgPO paste showed comparable
performance to each other in compression and torsion test, with MgPO paste tending
to show initially a higher stability. For the parameter “normalized torque”, all cement
groups showed a statistically significant difference from the control group,
demonstrating the effect of cement augmentation for all bone cements. No effect of in
situ implant augmentation on Phi max , the angle driven to the maximum torque, could
be found. The correlation between torque and bone mineral density showed the
relationship between rotational stability and bone mineral density for the control
group, but this correlation disappeared when cement augmentation with
Traumacem™ V+ or MgPO paste was performed.
In summary, this study was the first to develop and use a biologically beneficial
MgPO paste for in situ implant augmentation. Further, the effect of cement
augmentation with this MgPO paste, as well as with Traumacem™ V+ and Paste-
CPC, was demonstrated for TFNA femoral neck blades in an isolated femoral head
model. Before becoming commercially available, the use of MgPO paste for in situ
implant augmentation may require improved injectability and evaluation in clinical
studies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:31986 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Heilig, Maximilian |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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