Osseointegration von Titanimplantaten (Spine Cages) funktionalisiert mit Kollagen I/Chondroitinsulfat und Biphosphonat bei einer anterioren Wirbelfusion der Lendenwirbelsäule des Schafes

Abstract

Für eine anteriore interkorporelle Wirbelfusion in der Lendenwirbelsäule ist die Osseointegration des Implantates (Spine Cage) entscheidend. Alternativen zur autologen Knochentransplantation werden gesucht, um sekundäre Morbidität der Graftentnahme zu vermeiden. Zwei pharmakologisch beschichtete und ein unbeschichtetes Cage wurden auf ihre Osseointegration verglichen: KollagenI/Chondroitinsulfat (K/CS) und Bisphosphonat (BP). Neun Schafen wurde für 3 Monate jeweils ein beschichtetes und unbeschichtetes Implantat als Kontrolle eingesetzt. Osseointegration (Knochenanwachs) wurde mit antero-posterioren Implantatquerschnitten in Relation zum Cage quantitativ bewertet. Gewebearten im Inneren des Cages wurden kategorisiert. Die histologischen Schnitte waren technisch sehr gut. Das Anwachsverhalten für die beiden Beschichtungen war statistisch nicht verschieden. Die BP-beschichtung zeigte nur eine Tendenz zu vermehrtem Knochenwachstum im Inneren des Cages, während die ungewollte Füllung der Hohlräume des Implantats mit K/CS möglicherweise das Einwachsen von Knochengewebe verhinderte. Die Ergebnisse wiesen extreme Variabilität, was auf die geringe Tierzahl, auf Defizite in Form und Größe der Cages und auf die schwierige Insertionsmethode mit resultierender Bewegung des Cages zurückgeführt wurde. Folgeprojekte sollten in einem besser standardisierten Cage-Modell durchgeführt werden. Die histologische Methode hat sich bewährt und kann weiter eingesetzt werden.


A solid osseointegration of the intercorporal implant (Spine Cage) is the most important criteria in spinal fusion. This is why alternatives to autogenous bone grafts are being explored. Cages with two different surface coatings were tested and compared in a sheep model for lumbar spinal fusion. The titanium implants had been coated with either collagenI/chondroitin sulfate (K/CS) or with bisphosphonate (BP). In nine sheep one coated and one uncoated cage each were implanted for three months. Osseointegration was evaluated quantitatively measuring the bone implant contact surface in anteroposterior histological slices oriented with reference to the implant. In addition, tissue types grown into the cages were categorized. The histological slices were technically of good quality. The results of the bone implant contact surface showed no significant differences among the groups. However, BP-coated implants showed a tendency to generate increased bone matrix inside the cage. A reason for this trend might be that the K/CS- coating plugged the implant voids and thus interfered with bony ingrowth. The large variability in results suggests that multiple factors such as surgical difficulties to place the implant, shortcomings in the cage design and the low animal numbers were limiting to a conclusive study outcome. Future studies would benefit from a better standardized cage model. The histological technique was successful and can be applied without modification for future studies.