7
112 Mund Kiefer GesichtsChir 2 · 2003 Zur Rekonstruktion knöcherner De- fekte des Gesichtsschädels wird häufig autogener Knochen aus extra- oder intraoralen Spenderregionen verwendet [9, 10]. Der Nachteil der Donormorbi- dität entfällt, wenn Knochenersatzmate- rialien verwendet werden [12, 13, 19]. Zytokine, wie die im Platelet-rich- Plasma (PRP) enthaltenen TGFb 1/2 , PDGF-AB, PDGF-BB und IGF-I, sollen eine höhere Knochendurchbauung au- togener Knochentransplantate bewirken [8]. Weiter konnte gezeigt werden, dass insbesondere die Kombination verschie- dener Zytokine die Osteoblastenprolife- ration und -differenzierung steigert [6,7]. Inwieweit die Zugabe von Platelet- rich-Plasma (PRP) in klinisch relevan- ten, so genannten „critical size defects“ eine Beeinflussung der Knochenregene- ration erzielen kann und inwieweit die Wirkung in Abhängigkeit von der Kon- zentration des Thrombozytenkonzen- trats zu sehen ist, wurde bisher noch nicht beschrieben. Die Frage des Einflusses des PRP in 2 verschiedenen Konzentrationen bei autogenem Knochen sowie in Kombina- tion mit unterschiedlichen Knochener- satzstoffen auf deren Integration bzw. die Degradation des Ersatzmaterials war Gegenstand der vorliegenden Untersu- chung. Mund Kiefer GesichtsChir 2003 · 7 : 112–118 DOI 10.1007/s10006-003-0454-3 Originalien K. A. Schlegel · F. R. Kloss · S. Schultze-Mosgau · F.W. Neukam · J.Wiltfang Klinik und Poliklinik für Mund-; Kiefer- und Gesichtschirurgie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Glückstraße 11, 91054 Erlangen Tierexperimentelle Untersuchung zum Einfluss verschiedener Thrombozytenkonzentrate auf die Defektregeneration mit autogenem Knochen und Kombinationen von autogenem Knochen und Knochenersatzmaterialien (Biogran ® und Algipore ® ) Mikroradiographische Ergebnisbewertung Online publiziert: 14. Februar 2003 © Springer-Verlag 2003 Dr. Dr. K. A. Schlegel Klinik und Poliklinik für Mund-; Kiefer- und Gesichtschirurgie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen- Nürnberg, Glückstraße 11, 91054 Erlangen Tel.: 09131-8533601,Fax: 09131-8534219, E-mail: [email protected] Zusammenfassung Zur Regeneration knöcherner Defekte wer- den neben autogenem Knochen auch zahl- reiche Knochenersatzmaterialien eingesetzt. Ziel der tierexperimentellen Studie war der mikroradiographische Nachweis der Minera- lisation experimentell gesetzter Defekte kri- tischer Größe bei adulten Hausschweinen (n=16) im Os frontale. Die Defekte wurden randomisiert mit autogenem Knochen, Algi- pore ® bzw. Biogran ® —jeweils mit mengen- mäßig definierter Zumischung von autoge- nem Knochen—aufgefüllt. Den Untersu- chungsmaterialien wurden in einigen Grup- pen thrombozytenreiches Plasma (PRP) in definierter Menge (0,5 ml) in 2 verschiede- nen Konzentrationen beigefügt (4fach und 6,5fach). Nach 2, 4, 12 und 26 Wochen wur- den jeweils 4 Tiere getötet, und die Defekt- reossifikation wurde durch quantitative Aus- wertung der mikroradiographischen Befun- de evaluiert. Mikroradiographisch fand sich in der Gruppe „autogener Knochen“ unter dem konzentrationsabhängigen Einfluss von PRP eine frühzeitigere Mineralisation. Aller- dings konnte der über die Gesamtbeobach- tungszeit bei der Gruppe „autogener Kno- chen“ ohne PRP-Zusätze erzielte maximale Mineralisationswert nicht in den beiden Gruppen mit PRP-Zusatz erreicht werden. Eine PRP-Zugabe zum Material Algipore ® blieb bezüglich einer beschleunigten Mine- ralisation effektlos. Biogran ® erwies sich in dieser Studie sowohl mit als auch ohne PRP- Zugabe nur mit Einschränkung als geeigne- tes Knochenersatzmaterial hinsichtlich einer angestrebten ossären Defektregeneration. Schlüsselwörter PRP · Knochenkonditionierung · Knochen- ersatzmaterialien · Algipore ® · Biogran ®

Tierexperimentelle Untersuchung zum Einfluss verschiedener Thrombozytenkonzentrate auf die Defektregeneration mit autogenem Knochen und Kombinationen von autogenem Knochen und Knochenersatzmaterialien

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Page 1: Tierexperimentelle Untersuchung zum Einfluss verschiedener Thrombozytenkonzentrate auf die Defektregeneration mit autogenem Knochen und Kombinationen von autogenem Knochen und Knochenersatzmaterialien

112 Mund Kiefer GesichtsChir 2 · 2003

Zur Rekonstruktion knöcherner De-fekte des Gesichtsschädels wird häufigautogener Knochen aus extra- oderintraoralen Spenderregionen verwendet[9, 10]. Der Nachteil der Donormorbi-dität entfällt, wenn Knochenersatzmate-rialien verwendet werden [12, 13, 19].

Zytokine, wie die im Platelet-rich-Plasma (PRP) enthaltenen TGFb1/2,PDGF-AB, PDGF-BB und IGF-I, solleneine höhere Knochendurchbauung au-togener Knochentransplantate bewirken[8]. Weiter konnte gezeigt werden, dassinsbesondere die Kombination verschie-

dener Zytokine die Osteoblastenprolife-ration und -differenzierung steigert[6,7]. Inwieweit die Zugabe von Platelet-rich-Plasma (PRP) in klinisch relevan-ten, so genannten „critical size defects“eine Beeinflussung der Knochenregene-ration erzielen kann und inwieweit dieWirkung in Abhängigkeit von der Kon-zentration des Thrombozytenkonzen-trats zu sehen ist, wurde bisher nochnicht beschrieben.

Die Frage des Einflusses des PRP in2 verschiedenen Konzentrationen beiautogenem Knochen sowie in Kombina-tion mit unterschiedlichen Knochener-satzstoffen auf deren Integration bzw.die Degradation des Ersatzmaterials warGegenstand der vorliegenden Untersu-chung.

Mund Kiefer GesichtsChir 2003 · 7 : 112–118DOI 10.1007/s10006-003-0454-3 Originalien

K. A. Schlegel · F. R. Kloss · S. Schultze-Mosgau · F.W. Neukam · J.WiltfangKlinik und Poliklinik für Mund-; Kiefer- und Gesichtschirurgie,Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Glückstraße 11, 91054 Erlangen

Tierexperimentelle Untersuchungzum Einfluss verschiedener Thrombozytenkonzentrate auf dieDefektregeneration mit autogenemKnochen und Kombinationen vonautogenem Knochen und Knochenersatzmaterialien (Biogran® und Algipore®)

Mikroradiographische Ergebnisbewertung

Online publiziert: 14. Februar 2003 © Springer-Verlag 2003

Dr. Dr. K. A. SchlegelKlinik und Poliklinik für Mund-; Kiefer- und Gesichtschirurgie,Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Glückstraße 11, 91054 ErlangenTel.: 09131-8533601, Fax: 09131-8534219,E-mail: [email protected]

Zusammenfassung

Zur Regeneration knöcherner Defekte wer-den neben autogenem Knochen auch zahl-reiche Knochenersatzmaterialien eingesetzt.Ziel der tierexperimentellen Studie war dermikroradiographische Nachweis der Minera-lisation experimentell gesetzter Defekte kri-tischer Größe bei adulten Hausschweinen(n=16) im Os frontale. Die Defekte wurdenrandomisiert mit autogenem Knochen, Algi-pore® bzw. Biogran®—jeweils mit mengen-mäßig definierter Zumischung von autoge-nem Knochen—aufgefüllt. Den Untersu-chungsmaterialien wurden in einigen Grup-pen thrombozytenreiches Plasma (PRP) indefinierter Menge (0,5 ml) in 2 verschiede-nen Konzentrationen beigefügt (4fach und6,5fach). Nach 2, 4, 12 und 26 Wochen wur-den jeweils 4 Tiere getötet, und die Defekt-reossifikation wurde durch quantitative Aus-wertung der mikroradiographischen Befun-de evaluiert. Mikroradiographisch fand sichin der Gruppe „autogener Knochen“ unterdem konzentrationsabhängigen Einfluss vonPRP eine frühzeitigere Mineralisation. Aller-dings konnte der über die Gesamtbeobach-tungszeit bei der Gruppe „autogener Kno-chen“ ohne PRP-Zusätze erzielte maximaleMineralisationswert nicht in den beidenGruppen mit PRP-Zusatz erreicht werden.

Eine PRP-Zugabe zum Material Algipore®

blieb bezüglich einer beschleunigten Mine-ralisation effektlos. Biogran® erwies sich indieser Studie sowohl mit als auch ohne PRP-Zugabe nur mit Einschränkung als geeigne-tes Knochenersatzmaterial hinsichtlich einerangestrebten ossären Defektregeneration.

Schlüsselwörter

PRP · Knochenkonditionierung · Knochen-ersatzmaterialien · Algipore® · Biogran®

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K. A. Schlegel · F. R. Kloss · S. Schultze-Mosgau · F.W. Neukam · J.Wiltfang

Osseous defect regeneration using autogenous bone alone or combined with Biogran®

or Algipore® with and withoutadded thrombocytes.A microradiographic evaluation

Abstract

In addition to autogenous bone, a variety ofbone substitute materials is used to regener-ate bony defects.The aim of the study was toevaluate the reossification of critical size de-fects in the os frontale of adult pigs (n=16)with microradiography.The defects werefilled randomly with autogenous bone or thebone substitute materials Algipore® and Biogran® each combined with a definedquantity of autogenous bone. Additionally,platelet-rich plasma (PRP) was added in de-fined quantities (0.5 ml) in two differentconcentrations (4-fold and 6.5-fold). At 2, 4,12, and 26 weeks four animals were sacri-ficed and the osseous regeneration docu-mented by quantitative evaluation of themicroradiographic findings. Microradio-graphic results in the autogenous bonegroup showed an earlier PRP concentration-dependent mineralization. Over the wholeobservation period the peak value of auto-genous bone as filler alone could not bereached in both PRP groups. Using Algipore®,no accelerated effect of mineralization how-ever could be observed. In our study,Biogran® proved to be a defect filler onlypartially suitable for bony defect healing, nomatter whether PRP was added or not.

Keywords

Platelet-rich plasma · Bone conditioning · Algipore® · Biogran®

Material und Methode

In einer tierexperimentellen Studie amadulten Schwein (n=16, weiblich) wurdedie Mineralisation klinisch relevanterDefekte (1 cm¥1 cm) nach deren Auffül-len mit Eigenknochen und 2 unter-schiedlichen Knochenersatzmaterialien,

– Algipore®, einem korallinen Hydroxylapatit,und

– Biogran®, einem synthetischen Bioglas,

in Kombination mit und ohne PRP in 2verschiedenen Konzentrationen (4- und6,5fach) untersucht1.

Zum Zeitpunkt der Operation wa-ren die Tiere 12 Monate alt und wogenim Mittel 80 kg.

Algipore® ist ein biologisches Kno-chenersatzmaterial aus Meeresalgen,dasstrukturell ein Kalziumphosphat mit derKristallstruktur des Hydroxylapatits dar-stellt, das seit Ende der 80er Jahre desletzten Jahrhunderts klinisch eingesetztwird [4].Aufgrund der spezifischen Ma-terialeigenschaften muss davon ausge-gangen werden, dass das Material nur ingeringem Umfang resorbiert wird [15].

Biogran® ist in der Literatur als einzu 100% synthetisches, resorbierbaresGlas beschrieben [2, 12, 17]. KlinischeStudien beim Sinuslift zeigten eine de-novo-Knochenbildung [17]. Weitere Ar-

beiten, bei denen das Material in Kom-bination mit autogenem Knochen imVerhältnis 1:1 zum Einsatz kam, zeigtentrabekuläre Knochenanteile von 41%nach 4 Monaten bis 45% nach 16 Mona-ten [12].

Nach einer i. v. Anästhesie mit Ke-tamin-HCl in einer Konzentration von 5 mg/kg KG (Ketavet®, Ratiopharm, Ulm)wurde zusätzlich eine Lokalanästhesiezur topischen Hämostase (6 ml Ultra-cain DS forte®, Hoechst GmbH, Frank-furt am Main) im Bereich des Os fronta-le gesetzt. Aus der V. jugularis wurdenzunächst 200 ml Blut abgenommen undPRP (Platelet-rich-Plasma) hergestellt.Der Ausgangwert der Thrombozyten lagdabei zwischen 85.000 und 124.000 ml(Mittelwert 109.600 ml). Es kamen 2 un-terschiedliche Systeme zur Anwendung:

– PRP1 (ad modum Curasan, Curasan AG,Kleinostheim)

– PRP2 (ad modum 3i, 3i Deutschland, Hanau)

Für PRP1 konnte eine Konzentrierungder Thrombozyten um das 4,1-fache(Mittelwert 449.360 ml) und für PRP2um das 6,5-fache (Mittelwert 712.400 ml)erzielt werden (Abb. 1).

Für jeden Defekt der PRP-Gruppenstanden 0,5 ml PRP zur Verfügung.Nachkoronal-sagittalem Zugang und subpe-riostaler Präparation der Weichgewebewurden standardisierte Defekte im Be-reich des Os frontale mit einem Trepan-bohrer angelegt (Durchmesser 1 cm,Tiefe 1 cm), die der von Schmitz u. Hol-linger [14] geforderten Größe eines „cri-tical size defects“ entsprachen. Das

Mund Kiefer GesichtsChir 2003 · 7 : 112–118DOI 10.1007/s10006-003-0454-3

1) Die tierexperimentelle Studie wurde von derzuständigen Tierversuchskommission derRegierung von Mittelfranken, Ansbach, ge-nehmigt (Genehmigungsnr. 621-2532.31-5/00).

Abb. 1 � Thrombozytengehalt nativ und nach Platelet-rich-Plasma-Gewin-nung mit der Curasan(PRP1)- und der 3i(PRP2)-Methode

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114 Mund Kiefer GesichtsChir 2 · 2003

Originalien

Schwein wurde als Versuchstier gewählt,da seine Knochenneubildungsrate (1,2–1,5 mm/Tag) mit der des Menschen (1,0–1,5 mm/Tag) vergleichbar ist [16].

Die Defekte wurden randomisiertverteilt, wobei folgende Gruppen unter-sucht wurden:

1. Gruppe 1: autogener Knochen– Gruppe 1A: autogener Knochen und PRP1– Gruppe 1B: autogener Knochen und PRP2

2. Gruppe 2: Algipore® im Verhältnis 75:25 mitautogenem Knochen– Gruppe 2A: Algipore® im Verhältnis 75:25

mit autogenem Knochen und PRP1– Gruppe 2B: Algipore® im Verhältnis 75:25

mit autogenem Knochen und PRP23. Gruppe 3: Biogran® im Verhältnis 50:50 mit

autogenem Knochen– Gruppe 3B: Biogran® im Verhältnis 50:50

mit autogenem Knochen und PRP2

Die unterschiedlichen Mischverhält-nisse ergaben sich aus den unterschied-lichen Angaben der Hersteller bezüglichder optimalen Beimengung von autoge-nem Knochen.

An den ersten drei postoperativenTagen erhielten die Tiere eine systemi-sche Antibiose (Streptomycin® 1/2 g/Tag,Grünenthal GmbH, Stolberg).

Nach jeweils 2, 4, 12 und 26 Wochenwurden jeweils 4 Schweine geopfert unddie entsprechenden Knochensegmenteentnommen. Die Einbettung der Kno-chenproben wurde in Technovit 9100®

(Heraeus/Kulzer,Abteilung Kulzer,Wer-heim) vorgenommen, wie von Donathzur Durchführung der Trenndünnschliff-methode beschrieben [3].

Mikroradiographie

Mit Hilfe der Exaktsäge und -schleifma-schine (Exakt Gerätebau, Norderstedt)wurden die Proben mittels der Trenn-dünnschliffmethode nach Donath aufeine Schichtdicke von 180 mm reduziert[3]. Hierbei konnten pro Probe zwischen5 und 8 Schliffe je Zentralsegment, d. h.in der Region der Defektmitte, gewon-nen werden, somit ergab sich pro Grup-pe eine Probengröße von mindestensn=20. Danach wurden die Proben mitdem Faxitron-Röntgengerät (Faxitron,

Rohde & Schwarz GmbH & Co KG,Köln)mit 11 kV Röhrenspannung für 6 mingeröntgt. Die Röntgenbilder (Agfa ZF,AGFA Deutschland, Köln) wurden digi-talisiert und über spezielle Graufiltermit dem Programm Osiris (Digital Ima-ging Unit, Center of Medical Informa-tics, Universität Genf, Schweiz) ausge-wertet [19,20].Als statistischer Test wur-de der Wilcoxon-Rank-Test mit einemSignifikanzniveau von p<0,05 angewen-det. Dabei wurden zum einen das Ver-hältnis zwischen den Gruppen bezüglichdes mineralisiertem und nichtminerali-siertem Gewebes, zum anderen der An-teil des Knochenersatzmaterials amHartgewebe im Defekt bestimmt.

Ergebnisse

2 Wochen

Die Ergebnisse der quantitativen Mikro-radiographie zeigten nach Defektauffül-lung mit autogenem Knochen (Abb. 2)einen mineralisierten Anteil von 38%(±8,59) (Abb. 3). Bei der Verwendungvon autogenem Knochen mit PRP (Abb.4) konnte eine gesteigerte Mineralisa-tion beobachtet werden [PRP1: 51%(±4,74); PRP2: 63% (±1,62)]. Dabei wareine Steigerung zum autogenem Kno-

Abb. 2 � Defekt mitautogenem Knochen 2 Wochen postopera-tiv. Im Zentralbereichist deutlich ein Rest-loch erkennbar, imRandbereich die Diffe-renzierung zum orts-ständigen Knochennoch gegeben, Vergr.1,25:1

Abb. 3 � Mineralisationsverhalten der verschiedenen Gruppen nach 2 Wochen, aK autogener Kno-chen, aK1 autogener Knochen und PRP1, aK2 autogener Knochen und PRP2, Algipore® 75% Algi-pore® und 25% autogener Knochen, Algipore®1 75% Algipore®, 25% autogener Knochen und PRP1,Algipore®2 75% Algipore®, 25% autogener Knochen und PRP2, Biogran® 50% Biogran® und 50% auto-gener Knochen, Biogran®2 50% Biogran®, 50% autogener Knochen und PRP2

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chen allein von über 10% bei der niedri-geren Konzentration feststellbar, die beihöherer Konzentration (PRP2) auf über20% stieg (Abb. 3).

Bei der Defektauffüllung mit Algi-pore® und autogenem Knochen betrugder mineralisierte Anteil 35% (±3,43)[Rest Algipore® 24% (±3,93)]. Auch beider Zugabe von PRP war lediglich beimniedrig konzentrierten PRP eine diskre-te Steigerung der Mineralisation festzu-stellen [Algipore® plus PRP1: 43%(±1,29); Algipore® plus PRP2: 34%(±3,61)]. Das Volumen des Knochener-satzmaterials betrug 20% (PRP1: ±2,38)bzw. 29% (PRP2: ±2,42) (Abb. 3).

Die Defektfüllung mit Biogran®

zeigte den geringsten mineralisiertenKnochenanteil mit 23% (±8,47) und ei-nem Rest des Knochenersatzmaterialsvon 32% (±6,05); hier führte die Zugabevon PRP (Abb. 5) zu keinem Effekt [Mi-neralisation 23% (±3,30), Rest Knochen-ersatzmaterial 37% (±5,81)] (Abb. 3).

4 Wochen

Der autogene Knochen zeigte den höchs-ten mineralisierten Anteil mit 70%(±2,40). Bei der Zugabe von PRP1 stelltesich eine Steigerung von 51% (2 Wo-chen) auf 58% (±4,39) ein; bei PRP2 fieldieser Wert von 63% auf 53% (±3,27)(Abb. 6).

Algipore® zeigte eine Steigerung umknapp 10% auf 44% (±2,38), wobei dasVolumen des Knochenersatzmaterialesgleich blieb (±4,45) [Rest Algipore® 24%(±3,40)]. Die Zugabe von PRP1 ergabkeine Veränderung des mineralisiertenAnteils [42% (±3,61) zu 43% nach 2 Wo-chen] oder des Volumens des Knochen-ersatzmaterials [24% (±4,58) zu 20%

nach 2 Wochen). Bei Zugabe von PRP2war eine Steigerung um etwas über 10%auf 47% (±7,61) festzustellen, ohne dassdas Volumen des Knochenersatzma-terials abnahm (29%, ±2,42) (Abb. 6).

Biogran® allein wies einen um über10% höheren Wert bei der Mineralisa-tion auf [37% (±6,07) zu 23% nach 2 Wo-chen]; das Restvolumen des Knochener-satzmaterials nahm um 7% auf 25%(±7,20) ab (Abb. 6). Deutlicher war der Effekt bei PRP2-Zugabe; hier kam eszu einer Mineralisationszunahme von20% auf 43% (±6,07) und einer Volu-menreduktion von 10% auf 27% (±3,89)(Abb. 6).

12 Wochen

Der autogene Knochen zeigte eine Ab-nahme des mineralisierten Anteils umüber 10% auf 58% (±2,89). Bei PRP1stellte sich keine Veränderung ein [57%(±4,55) zu 58% nach 4 Wochen], ebensoverhielt es sich beim PRP2 [60% (±7,50)zu 53% nach 4 Wochen] (Abb. 7).

Eine Steigerung von 44% auf 49%(±0,86) zeigte Algipore® allein, das Rest-volumen des Knochenersatzmaterialshatte einen annähernd identischen Wertwie in der 4-Wochen-Gruppe [28%(±4,07) zu 24%]. Die Zugabe von PRP1erzielte eine Steigerung auf 51% (±1,76)(4 Wochen 42%) mit einem annäherndgleich bleibenden Restvolumen [26%(±3,43)] (Abb. 8). Ähnliches war beiPRP2 zu beobachten [52% (±2,75) mit einem Restvolumen von 29% (±1,5)](Abb. 7).

Auch bei Biogran® konnte eine Stei-gerung von 37% auf 53% (±2,98) festge-stellt werden, wobei hierbei das nicht-mineralisierte Volumen annähernd kon-stant blieb (4 Wochen: 38%, 12 Wochen39%), die Menge des Knochenersatzma-terials aber von 25% (4 Wochen) auf 8%(±2,61) abnahm. Analog verhielt es sichbei PRP2-Zugabe, hier stieg der minera-lisierte Anteil von 43% nach 4 Wochenauf 59% (±6,65) an. Der Rest des Kno-chenersatzmaterials fiel von 27% auf12% (±4,32) (Abb. 7).

26 Wochen

Der autogene Knochen wies einen mi-neralisierten Anteil von 53% (±2,31) auf.Beide bei PRP-Zugabe gefundenen Wer-te lagen innerhalb einer anzunehmen-den individuellen Schwankung [PRP1:57% (±1,47); PRP2: 52% (±1,25)] (Abb. 9).

Analoges konnte bei Algipore® mit53% (±3,29) zu 49% (nach 12 Wochen)gefunden werden; das Restvolumens desKnochenersatzmaterials nahm von 23%auf 11% (±0,96) ab. Eine unveränderteMineralisationsdichte konnte sowohl beiPRP1 [55% (±2,75) zu 51% nach 12 Wo-chen] als auch bei PRP2 [54% (±2,25) zu

Abb. 4 � Defekt mitautogenem Knochenplus PRP2 2 Wochenpostoperativ, weitge-hender Reossifikation,teilweise ist im Rand-bereich die Differen-zierung zum ortsstän-digen Knochen nichtmehr gegeben, Vergr.1,25:1

Abb. 5 � Biogran®

plus PRP2 nach 2 Wo-chen: laterale und ba-sale Knochenrepara-tion, zentral fast nurKnochenersatzmateri-al feststellbar, Vergr.1,25:1

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116 Mund Kiefer GesichtsChir 2 · 2003

Originalien

52%] beobachtet werden. Die bei Algi-pore® allein beobachtete Abnahme desKnochenersatzmaterials fand hier nichtstatt [PRP1: 20% (±2,25), PRP2: 20%(±1,29)] (Abb. 9).

Biogran® allein wies im Vergleich zuallen anderen Gruppen den niedrigstenmineralisierten Knochenanteil im Be-obachtungszeitraum mit 45% (±1,09)auf, das Restmaterialvolumen betrug 3%(±2,07) bei einer deutlichen Zunahmedes nichtmineralisierten Anteils von39% in Woche 12 auf 52%. Bei PRP2-Zu-gabe fiel der mineralisierte Anteil von59% (Woche 12) auf 48% (±0,25), dasRestvolumen lag bei 5% (±0,25) und ei-nem nichtmineralisierten Anteil, dervon 29% nach 12 Wochen auf 47% stieg(Abb. 9, 10).

Diskussion

Die bestmögliche biologische Analogiein der Knochenregeneration ist für dieÜbertragbarkeit tierexperimenteller Er-gebnisse auf den Menschen wesentlich[16]. Deshalb wurde das adulte Schweinals Versuchmodell gewählt, da es nahe-zu gleiche ossäre reparative Kapazitätenwie der Mensch hat [16].

Bei der Untersuchung konnten inden Testgruppen durchaus unterschied-liche Einflüsse auf die Knochenminera-lisation und deren zeitlichen Verlaufdurch die Applikation von PRP bei auto-genem Knochen festgestellt werden. Ge-

zeigt werden konnte auch, dass die Kon-zentration des PRP in Kombination mitautogenem Knochen für die initiale de-novo-Knochenmineralisation einen ver-muteten, aber bisher nicht terminierba-ren und quantifizierbaren Effekt hat.Dieser liegt in einer zeitlichen Vorverla-gerung der initialen Mineralisation um 2 Wochen,ohne quantitativ die über dengesamten Beobachtungszeitraum fest-gestellten Werte des autogenen Kno-chens zu übertreffen.

Schon das Anlegen einer Knochen-wunde löst durch Eröffnung des Kno-chenmarkraums eine reparative Kaska-de mit Freisetzung von autogenen BMPaus [8]. Die lokale Freisetzung von PRPaus dem Knochenbett selbst beeinflusstdie Heilung zusätzlich zum topisch ap-plizierten autogenen PRP [1]. Mit einemWirkungsende dieses mitogenen Zyto-kineffekts ist nach 5–7 Tagen zu rechnen[11]. Nach dieser Zeit dominieren dievon Makrophagen exprimierten PDGF(platelet-derived growth factors) dieWundheilung [5, 11].

Wachstumsfaktoren und Zytokinewie PRP können als Mitogene im Ge-gensatz zu den BMP (Morphogene) nurdas Wachstum präexistenter vitaler Knochen- oder Knochenvorläuferzellenanregen, sind aber zur Wirkungsentfal-tung auf deren lokale Existenz angewie-sen [8, 18, 19, 20]. Sie können nur inKombination mit vitalen Knochenzellenwirken. Hypothetisch kann davon aus-gegangen werden, dass die Zugabe vonZielzellen, also von autologem Knochenzu den Knochenersatzmaterialien, die-sen Nachteil der solitären Kombinationvon PRP und einem Knochenersatzma-terial zu beheben hilft. Das Versucher-gebnis zeigt aber, dass offensichtlich dieKombination von einem Knochener-satzmaterial, vermischt mit den autoge-nen partikulären Zielzellen in dem un-tersuchten Zumischungsverhältnis nichtausreicht, um den erzielten PRP-Effekt

Abb. 6 � Mineralisationsverhalten nach 4 Wochen, Abkürzungen s. Abb. 3

Abb. 7 � Mineralisationsverhalten nach 12 Wochen, Abkürzungen s. Abb. 3

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auf autogenen Knochen allein zu kopie-ren. Das gewählte Knochenersatzmate-rial per se muss in seinem biologischenVerhalten und seiner Biodynamik ge-eignet sein, solche Effekte zu erreichen.

Wenn in der 12-Wochen-Gruppeder mineralisierte Anteil des autogenenKnochens wieder auf 58% absinkt, kanndas zum einen Ausdruck des Abschlus-ses der initial herrschenden „Übermine-ralisation“ im Rahmen der Defektrepa-ration und zum anderen die Folge einernicht funktionellen Belastung des neugebildeten Knochens sein.

Die gewählten Knochenersatzmate-rialien gehören bewusst auch im Degra-dationsverhalten komplett unterschied-lichen Arten von Ersatzmaterialien an.Daher verwundert es nicht, dass im Er-gebnis klinisch relevante Unterschiedebeobachtet wurden: Während beim Al-

gipore® der zu erwartende Zugewinn aninitialer Knochenbildung ausblieb undsich die Zugabe des PRP lediglich in ei-ner schlechteren Degradationsdynamik

nach 26 Wochen niederschlug, war beiBiogran® ein Effekt des PRP festzustel-len. Diese positive Beeinflussung der de-novo-Knochenformation in der Mikro-radiographie nach 4 Wochen muss aberwegen der über den Gesamtzeitraum be-obachteten Volumenzunahme des nicht-mineralisierten Anteils kritisch beurteiltwerden. Zwar wurde eine Knochenneu-bildung im Defektbereich erreicht, aberdas mikroradiographische Bild ent-spricht nicht dem des autogenen Kno-chens. Vielfach waren vakuolenartigeAussparungen mit Resten des Knochen-ersatzmaterials in der Mikroradiogra-phie erkennbar. Die Verwendung desKnochenersatzmaterials allein zeigt einähnliches Ergebnis.Untersuchungen an-derer Arbeitsgruppen, bei denen dasMaterial in Kombination mit autogenemKnochen auch im Verhältnis 1:1 zumEinsatz kam, zeigten trabekuläre Kno-chenanteile von 41% nach 4 Monaten biszu 45% nach 16 Monaten [17], also Wer-te, die unseren Befunden entsprechen.

Beim Vergleich des autogenen Kno-chens mit den Gruppen mit zugefügtenKnochenersatzmaterialien kann auf-grund der mikroradiographischen Be-funde festgehalten werden, dass eine La-gerdurchbauung beim Einsatz der Kno-chenersatzmaterialien später erfolgt, alsdies bei der ausschließlichen Verwen-dung von autogenem Knochen der Fallist.

Die Studie bestätigt die Rolle desautogenen Knochens als „Goldstan-dard“ sowie die Möglichkeit,durch PRP-Zugabe die Zeitachse der ossären Remi-neralisation zu verkürzen. Das quantita-tive Maximum der Remineralisation er-reicht autogener Knochen alleine. Lau-fende lichtmikroskopische und immun-

Abb. 8 � Algipore®

plus PRP1 nach 12 Wo-chen: knöcherne De-fektdurchbauung mitummauertem Kno-chenersatzmaterial inden Knochenmarkräu-men; der Knochenweist eine sehr kom-pakte Struktur auf,Vergr. 1,25:1

Abb. 10 � Biogran®

plus PRP2 nach 26 Wo-chen: zentrale Ausspa-rung mit Resten desKnochenersatzmateri-als. Insgesamt zeigtsich das Bild einer ge-störten Histoarchitek-tur. Im Randbereichein sehr kompakterKnochen, im Sinn einerMaterialdemarkie-rung, Vergr. 1,25:1

Abb. 9 � Mineralisationsverhalten nach 26 Wochen, Abkürzungen s. Abb. 3

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Originalien

histochemische Untersuchungen derwesentlichen Knochenmatrixproteinesollen weitere Hinweise auf die Wir-kungsweise des PRP geben.

Danksagung · Wir möchten Frau Sabine Falk,Frau Tanja Grobecker, Herrn Jochen Kulowund Herrn Johannes Lang für ihre Unter-stützung bei der Aufbereitung des Materialsdanken.

Literatur1. Antonaides HN,Williams LT (1983) Human

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