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996 Biologischer und technischer Organersatz berer hat durch seine experimentellen Untersuchungen, fiir die er von der Chir- urgischen Gesellschaft preisgekront worden ist, doch sehr wesentliche Grundlagen- forschung betrieben und das ganze in eine Synthese gebracht, mit der man prak- tisch etwas anfangen kann. 2 6 1. Der klinische Wert des Knochentransplantates The Clinical Value of Bone Transplants Summary. The behaviour of free transplants of bone tissue is largely determined by the biological effectiveness of the site of the transplant. In contrast to autologous bone transplants, which due to their biological performance and identical specifi- cations have the highest chance of success when implanted, heterologous bones, whatever the method of preliminary conservation may be, cannot yet be success- fully transplanted. Success will depend to a large extent on the correct choice of transplant, the right estimate of the biological effectiveness of all the tissues which are involved at the place of implantation and the ability to achieve complete immobility of the site of the transplant. The importance of these requirements is demonstrated by showing results of bone transplantations with autologous, homologous and heterologous transplants. Zusammenfassung. Das Verhalten frei transplantierten Knochengewebes wird wesentlich von der biologischen Leistungsfahigkeit des Spanlagers bestimmt. Im Gegensatz zum autologen Knochentransplantat, das auf Grund biologischer Eigen- leistung und identischer Individualspezifitat die hochste Erfolgschance fiir seinen Einbau bietet, leisten Fremdknochen - unabhangig von der Art einer voraus- gegangenen konservierenden Praparation - keinen aktiven Beitrag zum Trans- plantationserfolg. Dieser ist in hohem MaBe an die richtige Auswahl des Trans- plantats, die zltreffende Einschatzung der biologischen Leistungsfahigkeit aller zum Einbau beitragenden Gewebsanteile am Ort der Implantation und die Sicherung der mechanischen-~uhe im Transplantatlager gebun^den. Die Bedeutung diesei Voraussetzungen wird am Ergebnis von Knochentransplantationen unter Ver- wendung von-auto-, homo- und heterologer ~nochentrakj~lantate demonstriert. Die Frage nach dem klinischen Wert des Knochentransplantates zielt auf einen wesentlichen, jedoch keineswegs entscheidenden Teilaspekt einer Problematik ab, deren Losung letztlich den Transplantationserfolg be- stimmt. Neben der Qualitiit des Transplantats erlangen das biologische Leistungsvermogen aller am Transplantateinbau beteiligten Gewebsele- mente des Wirtsknochens (Biirkle de la Camp; Kreuz, Hyatt, Turner u. Basset; Maatz; Maatz, Lentz u. Graf; Marrangoni; Reynolds, Oliver u. Ramsey ; Schoch ; Schweiberer) sowie eine zuverlassige mechanische Ruhe im Spanlager entscheidende Bedeutung fiir den Transplantateinbau (Altmann; Pauwels; Vittalli). Diese Voraussetzungen einer erfolgreichen Transplantation werden vom biologischen Ablauf der Knochenregenera-

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berer hat durch seine experimentellen Untersuchungen, fiir die er von der Chir- urgischen Gesellschaft preisgekront worden ist, doch sehr wesentliche Grundlagen- forschung betrieben und das ganze in eine Synthese gebracht, mit der man prak- tisch etwas anfangen kann.

2 6 1. Der klinische Wert des Knochentransplantates

The Clinical Value of Bone Transplants

Summary. The behaviour of free transplants of bone tissue is largely determined by the biological effectiveness of the site of the transplant. In contrast to autologous bone transplants, which due to their biological performance and identical specifi- cations have the highest chance of success when implanted, heterologous bones, whatever the method of preliminary conservation may be, cannot yet be success- fully transplanted. Success will depend to a large extent on the correct choice of transplant, the right estimate of the biological effectiveness of all the tissues which are involved a t the place of implantation and the ability to achieve complete immobility of the site of the transplant.

The importance of these requirements is demonstrated by showing results of bone transplantations with autologous, homologous and heterologous transplants.

Zusammenfassung. Das Verhalten frei transplantierten Knochengewebes wird wesentlich von der biologischen Leistungsfahigkeit des Spanlagers bestimmt. Im Gegensatz zum autologen Knochentransplantat, das auf Grund biologischer Eigen- leistung und identischer Individualspezifitat die hochste Erfolgschance fiir seinen Einbau bietet, leisten Fremdknochen - unabhangig von der Art einer voraus- gegangenen konservierenden Praparation - keinen aktiven Beitrag zum Trans- plantationserfolg. Dieser ist in hohem MaBe an die richtige Auswahl des Trans- plantats, die zltreffende Einschatzung der biologischen Leistungsfahigkeit aller zum Einbau beitragenden Gewebsanteile am Ort der Implantation und die Sicherung der mechanischen-~uhe im Transplantatlager gebun^den. Die Bedeutung diesei Voraussetzungen wird am Ergebnis von Knochentransplantationen unter Ver- wendung von-auto-, homo- und heterologer ~nochent rak j~ lan ta te demonstriert.

Die Frage nach dem klinischen Wert des Knochentransplantates zielt auf einen wesentlichen, jedoch keineswegs entscheidenden Teilaspekt einer Problematik ab, deren Losung letztlich den Transplantationserfolg be- stimmt. Neben der Qualitiit des Transplantats erlangen das biologische Leistungsvermogen aller am Transplantateinbau beteiligten Gewebsele- mente des Wirtsknochens (Biirkle de la Camp; Kreuz, Hyatt, Turner u. Basset; Maatz; Maatz, Lentz u. Graf; Marrangoni; Reynolds, Oliver u. Ramsey ; Schoch ; Schweiberer) sowie eine zuverlassige mechanische Ruhe im Spanlager entscheidende Bedeutung fiir den Transplantateinbau (Altmann; Pauwels; Vittalli). Diese Voraussetzungen einer erfolgreichen Transplantation werden vom biologischen Ablauf der Knochenregenera-

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tion bestimmt, auf die nur in begrenztem Mal~e durch zweckmi~l~ige Aus- wahl des Transplantats und die Beachtung operationstechnischer Details Einflul~ genommen werden kann.

Mit der Verletzung yon Knochengewebe durch Pr/~paration des Span- lagers werden biologische Vorg~nge induziert, die - - zumindest zu Beginn - - mit denen der Frakturheilung identisch sind. Ausgehend yon einer leb- haften Proliferation yon Osteoblasten aus dem Peri- und Endost, einer Invasion yon Fibrocyten in das entstandene II~matom und Vasculari- sation dieser durch einen hohen Sauerstoffverbrauch ausgezeichneten Ge- webspartie, beginnt eine Reaktionskette, an deren Ende der erfolgreiche Transplantateinbau steht. Die Frage, welchen Beitrag das Transplantat selbst zu diesem Resultat leisten kann, hat seit don Untersuchungen yon Oliver, Barth, G. Axhausen und Lexer, in den letzten 20 Jahren vor allem durch Einffihrung yon Fremdknochenmaterial (Bush; Bauermeister; Maatz; Ritter) unterschiedlicher I terkunft und Pr~parationsart groBe praktisehe Bedeutung erlangt. Dabei ist grundsi~tz]ich zu differenzieren zwisehen dem autologen Knochentransplantat, das entsprechend den An- forderungen an gewebliehe und mechanische Qualitiiten eine untersehied- liche Zusammensetzung aufweisen kann (reiner Corticalis-, reiner Spongio- sa-, Cortiealis-Spongiosaspan, periostgedeckter flexibler Span nach v. Ertl) und einen eigenen biologischen Beitrag leistet (W. Axhausen; Schramm; Schweiberer) und dem homo- bzw. heteroplastischen Fremd- knochentransplantat, das sich sowohl hinsiehtlich seiner Herkunft als auch naeh der konservierenden Preparation auf Grund des Fehlens jeg- licher biologischen Eigenleistung vom kSrpereigenen Knoehen prinzipiell unterseheidet.

Das autologe Transplantat bietet um den •aehteil eines zus~tzlichen Eingriffs am Ort der Entnahme Vorziige, die die Erfolgsaussicht der Transplantation erheblich steigern: Aktive biologisehe Beteiligung am Transplantateinbau und identische Individualspezifit~t, damit Fehlen einer Antigen-AntikSrperreaktion im Transp]antatbereich.

Die Fahigkeit zur vitalen Leistung ist beim konservierten Knochen- gewebe gering, zeitlich begrenzt und yon besonders schonenden Konser- vierungsverfahren abh/~ngig (Maatz, Lentz u. Graf). Sie geht durch die gebr~iuchlichen Konservierungsarten - - Tiefkfihlung, Lyophilisierung, Maceration - - verloren. Ffir die praktische Verwendung konservierter Knochentransplantate ist das Fehlen der Gewebsvitalit/~t gleichbedeutend mit dem Verlust der Fhhigkeit zur biologischen Eigenleistung. Damit er- hi~lt das konservierte Knochentransplantat den Charakter eines passiven, mit organischer Substanz imbibierten Mineralgerfists, in dem Zellen des Transplantatlagers ihre Aufgabe erf/illen k6nnen. Neben physikalischen Eigenschaften - - Harte, Elastizit~t - - gilt das Verhalten im Spanlager als wichtigstes Kriterium ffir die Brauchbarkeit des Fremdknochens. Der

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Grad, in dem er die biologische Leistung fSrdert oder behindert, bestimmen seine Giite.

Eine Klassifizierung der gebr/~uchhchen Fremdknochentransplantatc nach ihrem Verhalten im Spanlager-- etwa in Form einer Wertigkeitsskala - - hat ffir klinische Belange einen nur geringen praktischen Weft. Die Ver- h~ltnisse im Tierexperiment - - Spongiosatest nach Maatz zur Bestimmung der Einbaugeschwindigkeit - - sind mit klinischen Bedingungen der Trans- plantation schon deshalb nicht vergleichbar, well beim Tierexperiment der pathologische Zustand als Indikation zur Transplantation fehlt, Trans- plantationen beim Menschen dar/iber hinaus im Lagergewebe unterschied- licher Qualitiit erfolgen. Eine Klassifizierung der Transplantate mit gene- reller Verbindhchkeit ist daher nicht mSglich.

Ausgehend yon der Tatsache, dab konserviertes Knochengewebe kcine biologische Eigenleistung ffir den Transplantateinbau bietet, ist es sinn- voll, die differentialtherapeutische Uberlegung bei der Auswahl des Trans- plantats auf die Entscheidung zwischen Eigenspan und Fremdknochen abzustellen. Es ist zu kli~ren:

Warm hi~ngt der Erfolg maBgeblich vom biologischen LeistungsvermS- gen des Transplantats ab und wann kann auf diese Eigenschaft ohne Nach- teil verzichtet werden?

Diese Oberlegung muB zwangsliiufig den fiberragenden Wert des Lager- gewebes ffir den Ersatz des Implantates durch ortsst/indiges Knochenge- webe einbeziehen. Entsprechend seiner biologischen Wertigkeit sind folgende Kategorien des Spanlagers zu unterscheiden:

I. Ersatzstarkes Lager. Es besitzt die h6chste osteogenetische Potenz, da ihm knochenbildende Elemente in grSBerem Umfang bei optimaler Vascularisierung zur Verffigung stehen.

II. Bedingt gi~nstiges Lager. Hier sind diese Voraussetzungen nicht in gleichem MaBe erffillt. Die Qualit~t kann jedoch durch technische MaB- nahmen verbessert werden.

III . Das ersatzschwache Lager bietet die ungfinstigsten Voraussetzun- gen f/Jr die Knochentransplantation, da osteoplastische Elemente in ausreichendem MaBe nicht vorhanden sind. Es handelt sich praktisch um reines Weichteillager oder ersch6pftes Knochengewebe.

Das ersatzstarke Lager stellt das Anwendungsgebiet f/ir Fremdkno- chentransplantate dar, wie sie bei der Implantation im Inneren excochle- ierter Knochencysten, bei der Pfannendachplastik, Lange-Plastik oder im spongi6sen Lager anderer Lokalisation Anwendung finden. Knochen- cysten bestimmen mit ihrer pathologischen Aktivitiit das Schicksal des Transplantats - - vor allem bei unvollst/~ndiger Entfernung des Cysten- gewebes (Abb. 1). Bei vollst/indiger Excochleation, Er6ffnung der Mark- h6hle und formschlfissiger Spanimplantation ist die Erfolgschance der

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Abb. 1 a und b. 12j~hr. Junge: a Multiple Enchondrome der rechten Hand. Un- vollst~ndige Excochleation. Implantation yon Kieler-Corticalis. b Kontrolle 6 Jahre p. op. Das Spanmaterial ist vSllig geschwunden. Nur unvollst~ndiger

Ersatz durch ortsstandiges Knoehengewebe. Cystenrezidiv

Fremdknochentransplantation groB. Gleich gute Erfolgschancen haben Fremdknochen im spongi6sen Lager, z.B. bei der Pfannendachplastik, Lange-Plastik, bei Arthrodesen im FuBwurzelgebiet oder bei der vorderen Fusion einzelner Bewegungssegmente der Wirbels/~ule (Abb. 2).

Fremdknochentransplantate, z.B. der homoplastische Tiefkfihlspan, dessen Vorteil im Vergleich zum eiweiBarmen Kieler-Span in einer gr6Be- ren Elastizit/~t und damit geringerer Brfiehigkeit beruht, bieten bei dieser Indikation ebenfalls gute Ergebnisse (Friedebold; Friedebold, A. N. Witt, Hanslik u. Jendryschik).

Unter einem bedingt gi~nstigen Lager wird Knochengewebe verstanden, dessen Oberfl/~che durch Anfrischung und zus/~tzliehe Implantation yon autoplastischer Spongiosa vergrSSert werden kann. Charakteristisch hierf/ir sind die hinteren Bogenabschnitte der Wirbels/£ule, deren dorsale Corticalis in Form einzelner Lamellen in den Zwischenbogenraum umge- klappt wird. Die noch bestehenden Lficken werden mit autoplastischer Spongiosa ausgeffillt, so dab ein kontinuierliches Lager aus kSrper- eigener Knochensubstanz entsteht. Vor Einffihrung des W/~scheklammer- spans nach Moore, der aus autoplastischer Corticalis paI~gerecht gefertigt ist und daher eine stabile, selbsthaltende Verzahnung gew/~hrleistet, haben

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Abb.2 a und b. 55jahr. Frau: a Chronisch entziindlicher destruktiver ProzeB HWK IV. Fusionsoperation nach Cloward C 3--5. b Kontrolle 21/2Jahre p. op.

Abgeschlossener knScherner Durchbau

sich Fremdknochentransplantate in diesem Lager bei der Fusion einzelner Bewegungssegmente insgesamt bew/ihrt, auch wenn der knSeherne Ein- bau gelegentlieh fraglieh blieb und meist grSl]ere Abschnitte des Trans- plantats der Resorption verfielen (Abb. 3).

Mit der Anwendung im bedingt g/instigen Lager ist das Fremdknochen- t ransplantat fast sehon fiberfordert. Es ist als ausschhe$1iche MaBnahme nicht verwendbar im reinen Weiehteillager, da Lagergewebe und Trans- plantat gleichermaBen keine osteogenetische Potenz besitzen, im er- sehSpften knSchernen Lager, das auf Grund herabgesetzter Vascularisa- tion und bestehender Osteoporose seine osteogenetische Potenz weitge- hend eingeb/if~t hat.

Die Transplantation k5rperfremder Knoehen ist im ersatzschwachen Lager mit hoher Wahrscheinliehkeit zum Scheitern verurteilt und daher nieht gereehtfertigt, aueh wenn damit gelegentlieh Erfolge beobaehtet werden. Ein Mif~erfolg eines derart differenten Eingriffs, wie sie eine Knoehentransplantat ion darstellt, ist meist gleiehbedeutend mit einer wesentlichen Versehlechterung der Situation, verglichen mit dem Aus- gangsbefund. Daher ist ein derartiger Versueh nieht gereehtfertigt. F~r das subperiostal als Anlegespan implantierte Fremdknochentransplantat gilt die unangefrischte Cortiealis langer RShrenknoehen ebenfalls als er-

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Knochenregeneration und -trans101antation, Knochenmarktrans101antation 1001

Abb.3 a und b. 27j~hr. Frau: S10ondylitis ty10hosa. Fusion L 2--5. Rechte Seite Kieler-S10an; linke Seite: homoioplastischer Tiefk/ihls10an. Kontrolle 4 Monate und 7 Jahre 10. o1°. Die Struktur des Kieler Spans nach 7 Jahren ist noch nachweis- bar; er ist an den Enden z. T. resorbiert. Ersatz und partielle Resorption des

Tiefkiihls10ans

satzschwaches Lager, das zum Einbau der Implantate keine ausreichende osteogenetische Potenz besitzt. RSntgenoptisch kann ein Spaneinbau durch l~berprojektion gelegentlich vorget~uscht werden.

Im Einzeffall muB der Transplantateinbau mit allen zur Verffigung stehenden Mitteln angestrebt werden, wenn zu erwarten ist, dab ein MiB- erfolg mit schwerwiegenden Beeintr/~chtigungen verbunden sein kSnnte. Dann erscheint es gerechtfertigt, dem autologen Knochentransplantat - - trotz des zus/~tzlichen Eingriffs am Ort der Spanentnahme-- den Vorzug zu geben und autoplastisches Knochengewebe auch im ersatzstarken Lager zu implantieren (Abb.4).

Transplantationen im Bereich von Defektpseudarthrosen demonstrie- ren die Leistungsf~higkeit des autologen Transplantats. Sie erfordern eine iiberaus schonende Operationstechnik bei minimaler Traumatisierung der Weichteile, eine sichere mechanische Ruhe im Transplantatlager und ver- bieten wegen der Gefahr einer thermischen Sch/idigung den Gebrauch os- zillierender S/igen. Bei Beachtung dieser unerl~l~lichen Kautelen vermag

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1002 Biologischer und technischer Organersatz

Abb.4 a--c. 17j~ihr. Junge: Kno- chencyste BWK I I m i t Einbruch in den Wirbelkanal (l~iesenzell- tumor). Excochleation yon einem ventralen Retroperitonealzugang nach Resektion der Bandscheibe L 2/3. Die topographisch-anato- mischen Verh~ltnisse gestatten den Zugang zur Knochencyste nur durch den Zwischenwirbelraum L 2/3 v o n d e r Basis des LWK 2 aus. Implantation yon autoplasti- scher Spongiosa. Wirbelk6rperfu- sion L 2/3 nach Harmon mittels autologem Tibiaspan. Kontrolle

4 Monate und 1 Jahr p. op.

die osteogenetische Potenz des Transplan ta t s die Leistungsschw/iche des

Wir tsknochens zu kompensieren und den Transplanta ter folg zu sichern (Abb.5).

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Knochenregeneration und -transplantation, Knochenmarktransplantation 1003

Abb. 5 a--c. Ausgedehnte Defektpseudarthrose der rechten Tibia mit Markraum- phlegmone und fistelnder Ulceration nach alio loco durchgeffihrter O-Beinosteo- tomie mittels Markraums~ge (Op. 1967). Therapie: Nagelentfernung, Saug-Spiil- drainage, Ulcusresektion und Verschiebelappenplastik. :Ein Jahr sp~ter: Autologe Knochentransplantation (Beckenkammspongiosa und -corticalis). Ubungsstabile Fixation mittels AO-Platte. Kontrolle 6 Monate p. op. :Die :Kombination einer zuverl~ssigen Ruhigstellung des Transplantatlagers mit einer ausgedehnten auto- logen Knochentransplantation sichert den Transplantationserfolg trotz ungiinstiger

Ausgangsbedingungen

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Leiter: Es war der Wunsch des Herrn Pr~isidenten, dab auch die Knochenmark- transplantation hier besprochen w~irde, obwohl sie eigentlich eine grunds~tzlich andere Problematik beinhaltet und sich in erster Linie an den Intcrnisten wendet. Es hatten sich dementsprechend auch keine Vortragsanmeldungen ergeben, so dab die hierfiir eingeladenen Herren Thierfelder und Fliedner aus Ulm fibereingekommen sind, uns in einem Sammelrefcrat, das uns Herr Thierfelder halten wird, fiber den jetzigen Stand zu informieren. Wcnn dazu Fragen sind, kSnnen sie hernach in der Diskussion gestellt werden.