Suppression heterotoper Ossifikationen: Single dose versus fraktionierte Radiatio - eine tierexperimentelle Studie

Zusammenfassung

Eines der Hauptprobleme des Hüfttotalersatzes stellt die periartikuläre Verknöcherung dar. Die Bestrahlung mit Megavolt-Photonen gilt als anerkannte Methode zur Prophylaxe heterotoper Ossifikationen. Es existieren bisher nur wenig wissenschaftliche Grundlagen über die günstigste Bestrahlungsform zur Verhinderung der ektopen Verknöcherungen. In dieser Studie werden zwei theoretisch äquivalente Bestrahlungsdosen verglichen.

Bei 50 adulten männlichen Wistarratten wird allogene Knochenmatrix in beide Oberschenkel der Versuchstiere zur experimentellen Induktion heterotoper Ossifikationen implantiert. Unmittelbar postoperativ werden die Beinimplantate mit einer Einzeldosis von 7 Gy beziehungsweise mit einer Gesamtdosis von 10 Gy in 5 Fraktionen zu je 2 Gy bestrahlt. Die fraktionierte Radiatio mft 5 × 2 Gy führt im Vergleich zur Bestrahlung mit 1×7 Gy im Modell der matrixinduzierten Osteoneogenese der Ratte zu einer hochsignifikant (p = 0.001) besseren Suppression der ektopen Ossifikationen. Die einzeitige Bestrahlung mit 1 × 7 Gy erzielt im Mittel eine Verminderung des Calciumgehalts um 27.5%, die fraktionierte Radiatio mit 5 ×2 Gy erbringt demgegenüber eine Reduktion um 66.9% - jeweils bezogen auf den Calciumgehalt der unbestrahlten Beinexplantate. Bei den zitierten geringeren Nebenwirkungen ist in Anbetracht der experimentell nachgewiesenen besseren Wirksamkeit der fraktionierten Bestrahlung gegenüber der Einzelbestrahlung der Vorzug zu geben.

Abstract

Periarticular ossification is one of the main problems of total hip replacement. Irradiation with megavolt photons is known to be a well recognized means of prevention of heterotopic ossification. So far only little scientific basis exists about the most favourable way of radiotherapy for prevention of ectopic ossification. In this study two theoretically equivalent doses are compared. Allogeneic bone matrix was implanted into both thighs of 50 adult male Wistar rats for experimental induction of heterotopic ossification. Immediately after operation the thigh implants were irradiated with a single dose of 7 Gy or a total dose of 10 Gy given in 5 fractions of 2 Gy each. In the model of matrix-induced osteogenesis in rats fractionated irradiation by 5×2 Gy leaded to a highly-significant (p = 0.001) better suppression of ectopic ossification compared to irradiation by 1 ×7 Gy.

Once-only irradiation with 1×7 Gy leads to a reduction of the calcium contents by 27.5%, split irradiation by 5 × 2 Gy obtained a reduction by 66.9% - compared to the calcium contents of thigh implants not exposed to radiation. In view of experimentally proven better effects, fraclionated irradiation has to be preferred to single dose radiation also considering less side effects in split radiation.