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Evaluation der BoneWelding® Technologie zur Verankerung von Implantaten im Knochen : eine Studie am Schaf


Langhoff, Jens David. Evaluation der BoneWelding® Technologie zur Verankerung von Implantaten im Knochen : eine Studie am Schaf. 2006, University of Zurich, Vetsuisse Faculty.

Abstract

Einführung: Die innovative BoneWelding® Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten Implantate im Knochen zu verankern. Mittels Ultraschallenergie aufgeschmolzener abbaubarer Kunststoff (Poly-L-DL-Laktid) dringt in die Strukturen des vorgebohrten Knochens und kann somit auch in mechanisch schwachem Knochen, wie dem osteoporotischen Knochen, 2-3 mal höhere Haltekräfte übertragen als herkömmliche Knochenschrauben. Material und Methode: In dieser ersten experimentellen Tierstudie wurde die Implantationstechnologie an 6 Schafen mit einem reinen PLA-Implantat und einer PLA- Titan-Kombination auf seine Biokompatibilität geprüft. Von jedem Implantattyp wurden 4 Stück im Bereich des distalen Femurs und der proximalen Tibia an einem Hinterbein implantiert. In zwei Gruppen, mit 2 und 6 monatiger Versuchszeit, wurden je 3 Schafe geschlachtet und die entnommenen Proben makroskopisch, radiologisch, histologisch und histomorphometrisch ausgewertet. Als Kriterien für die Biokompatibilität wurden fehlende Zeichen von Entzündung und eine erfolgte Integration (Einwachsen) des Implantats im Knochen gewertet. Ergebnisse: Bei der Operation zeigte sich die Implantationsmethode als gut zu handhaben. Nach Versuchsende wurden makro- und mikroskopisch keine Entzündungszeichen gefunden. Schon ab 2 monatiger Implantationszeit waren die Implantate gut integriert und signifikant (p= 0.0003) mehr von neuem Knochen umgeben. Bis zum 6. Versuchsmonat war der neu gebildete Knochen bereits umgebaut und in seiner Struktur optimiert. Die Knochenmenge am Implantat hatte sich dabei signifikant verringert (p=0.016). Zwischen den Implantattypen bestand kein signifikanter Unterschied, jedoch hatten die Titanimplantate ein tendenziell größere Knochenmenge am Implantat als die PLA-Implantate. Diskussion: Die Ergebnisse aller Analysen weisen der BoneWelding® Technologie eine gute biologische Verträglichkeit nach. Das macht sie mit ihren mechanischen Eigenschaften zu einer potenten Plattformtechnologie für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten der Knochenchirurgie, bei der eine schnelle und wirksame Verankerung benötigt wird.

Introduction: The new BoneWelding® Technology opens completely new possibilities of anchoring implants into bone. A degradable polymer (Poly L- DL Lactide) melts by means of ultrasonic power and penetrates into the structures of the pre-drilled bone. The adaption of the implant to the bone structures enables it to conduct 2-3 times higher retaining forces than conventional bone screws. This property is very promising for mechanically weak bone, as found in osteoporosis. Materials and methods: In this first experimental animal study the implantation technology was evaluated for its biocompatibility in 6 sheep. Two implant designs, a pure PLA implant and a PLA- titanium combination were tested. Four implants of each type were implanted in the distal femur and the proximal tibia of the same hind limb. In two groups, with 2 and 6 months observation period, 3 sheep each were slaughtered. Samples were analyzed macroscopically, radiologically, histologically and histomorphometrically. As criteria for biocompatibility good integration of the implant within the bone and absence of inflammation, were defined. Results: The implantation method showed good handling. The macro- and microscopical evaluation showed no signs of inflammation. Implants were already well integrated at 2 months and new bone was already built up significantly (p = 0.0003) compared to the surrounding bone. At 6 months bone was already remodeled and its structure optimized and the bone quantity around the implant had been significantly reduced (p=0.016). No significant difference could be observed between the implant types, however the titanium implants had a tendency for larger bone quantity directly at the implant compared to the PLA pins. Discussion: The results of all analyses confirm good biocompatibility and anchorage of the implants within cancellous and cortical bone. Overall the BoneWelding® Technology holds an promising future perspective as a platform technology for many areas of application in the field of bone surgery.

Abstract

Einführung: Die innovative BoneWelding® Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten Implantate im Knochen zu verankern. Mittels Ultraschallenergie aufgeschmolzener abbaubarer Kunststoff (Poly-L-DL-Laktid) dringt in die Strukturen des vorgebohrten Knochens und kann somit auch in mechanisch schwachem Knochen, wie dem osteoporotischen Knochen, 2-3 mal höhere Haltekräfte übertragen als herkömmliche Knochenschrauben. Material und Methode: In dieser ersten experimentellen Tierstudie wurde die Implantationstechnologie an 6 Schafen mit einem reinen PLA-Implantat und einer PLA- Titan-Kombination auf seine Biokompatibilität geprüft. Von jedem Implantattyp wurden 4 Stück im Bereich des distalen Femurs und der proximalen Tibia an einem Hinterbein implantiert. In zwei Gruppen, mit 2 und 6 monatiger Versuchszeit, wurden je 3 Schafe geschlachtet und die entnommenen Proben makroskopisch, radiologisch, histologisch und histomorphometrisch ausgewertet. Als Kriterien für die Biokompatibilität wurden fehlende Zeichen von Entzündung und eine erfolgte Integration (Einwachsen) des Implantats im Knochen gewertet. Ergebnisse: Bei der Operation zeigte sich die Implantationsmethode als gut zu handhaben. Nach Versuchsende wurden makro- und mikroskopisch keine Entzündungszeichen gefunden. Schon ab 2 monatiger Implantationszeit waren die Implantate gut integriert und signifikant (p= 0.0003) mehr von neuem Knochen umgeben. Bis zum 6. Versuchsmonat war der neu gebildete Knochen bereits umgebaut und in seiner Struktur optimiert. Die Knochenmenge am Implantat hatte sich dabei signifikant verringert (p=0.016). Zwischen den Implantattypen bestand kein signifikanter Unterschied, jedoch hatten die Titanimplantate ein tendenziell größere Knochenmenge am Implantat als die PLA-Implantate. Diskussion: Die Ergebnisse aller Analysen weisen der BoneWelding® Technologie eine gute biologische Verträglichkeit nach. Das macht sie mit ihren mechanischen Eigenschaften zu einer potenten Plattformtechnologie für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten der Knochenchirurgie, bei der eine schnelle und wirksame Verankerung benötigt wird.

Introduction: The new BoneWelding® Technology opens completely new possibilities of anchoring implants into bone. A degradable polymer (Poly L- DL Lactide) melts by means of ultrasonic power and penetrates into the structures of the pre-drilled bone. The adaption of the implant to the bone structures enables it to conduct 2-3 times higher retaining forces than conventional bone screws. This property is very promising for mechanically weak bone, as found in osteoporosis. Materials and methods: In this first experimental animal study the implantation technology was evaluated for its biocompatibility in 6 sheep. Two implant designs, a pure PLA implant and a PLA- titanium combination were tested. Four implants of each type were implanted in the distal femur and the proximal tibia of the same hind limb. In two groups, with 2 and 6 months observation period, 3 sheep each were slaughtered. Samples were analyzed macroscopically, radiologically, histologically and histomorphometrically. As criteria for biocompatibility good integration of the implant within the bone and absence of inflammation, were defined. Results: The implantation method showed good handling. The macro- and microscopical evaluation showed no signs of inflammation. Implants were already well integrated at 2 months and new bone was already built up significantly (p = 0.0003) compared to the surrounding bone. At 6 months bone was already remodeled and its structure optimized and the bone quantity around the implant had been significantly reduced (p=0.016). No significant difference could be observed between the implant types, however the titanium implants had a tendency for larger bone quantity directly at the implant compared to the PLA pins. Discussion: The results of all analyses confirm good biocompatibility and anchorage of the implants within cancellous and cortical bone. Overall the BoneWelding® Technology holds an promising future perspective as a platform technology for many areas of application in the field of bone surgery.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:von Rechenberg Brigitte, Nolte Lutz-Peter
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:Unspecified
Language:German
Place of Publication:Zürich
Date:2006
Deposited On:20 Jun 2019 09:32
Last Modified:25 Sep 2019 00:11
Number of Pages:73
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod005265153&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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Language: German
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