Osteointegration einer Alumina-Matrix-Composite-Keramik mit poröser Oberfläche: Eine mechanische und histologische Untersuchung im Tierversuch

Zusammenfassung

Einleitung: Ziel der tierexperimentellen Studie war es, die Osteointegration von Probekörpern aus einer Alumina-Matrix-Composite-Keramik mechanisch und histologisch nachzuweisen. Methode: Die poröse Oberfläche der zylindrischen Keramikprobekörper wiesen eine Porosität von 40 % und eine Porengröße von 150 bis 300 µm auf. Insgesamt wurden 24 Probekörper in die Femora von 6 weiblichen Göttinger Minipigs beidseitig implantiert. Die Standzeit betrug 12 Wochen. Jeweils 12 Probekörper wurden für die mechanische Untersuchung einem Push-out-Test zugeführt und 12 Probekörper der histologischen Auswertung. Ergebnisse: Die durchschnittliche, maximale Scherkraft des Knochen-Implantat-Interfaces betrug 7,6 MPa ± 2,0. Bei der histologischen Evaluation zeigte sich eine durchschnittliche Knochenanwachsrate von 7,4 ± 3,4 % der Implantatoberfläche. Schlussfolgerung: Die niedrige Knochenanwachsrate steht im Gegensatz zur hohen mechanischen Stabilität im Knochen, verglichen mit den Daten aus der Literatur. Diese widersprüchlichen Ergebnisse lassen sich möglicherweise durch das Knocheneinwachsen in die Poren erklären, welches nicht quantifiziert wurde.

Abstract

Introduction: The aim of this study was to analyse mechanically and histologically the osteointegration of porous-surfaced ceramic implants made of an alumina matrix composite (AMC) by assessing maximum shear strength and histomorphometric bone ongrowth. Methods: The surfaces of the cylindrically shaped AMC test implants were characterised by a porosity of 40 % and a pore size of 150 to 300 µm. A total of 24 test cylinders was implanted bilaterally into the femurs of 6 female adult Goettinger minipigs. 12 weeks after surgery the animals were sacrificed. 12 test implants were used for a push-out test and 12 test implants were evaluated histologically. Results: The mean maximum shear strength of the bone-implant interface was 7.6 ± 2.0 MPa. Direct bone attachment was found in 7.4 ± 3.4 % of the histologically analysed surfaces. Conclusion: In summary, porous-surfaced AMC test implants demonstrated good mechanical stability in spite of a low percentage of bone ongrowth. This discrepancy could potentially be explained by bone ingrowth into the pores and subsequent interlocking mechanisms.

Schlüsselwörter

Osteointegration - Push‐out‐Test - Histomorphometrie - poröse Keramik - Göttinger Minipig

Key words

osteointegration - push‐out test - histomorphometry - porous ceramic - Goettinger minipig

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