Eigenschaften des Karbonstiftes

Weitere wichtige Arbeiten zum Einsatz von Karbonfasergewebe für Implantate folgten in den Jahren 1993, 1994 und 1995.

1993 berichteten wiederum Minns, Muckle und Betts über die biologische Oberflächenerneuerung in Gelenken mittels Karbonfasergewebe. Sie berichteten über ausführliche Erfahrung im Rahmen von Tierexperimenten wie auch von klinischen Studien mit insgesamt bereits 4.000 Patienten weltweit (26).

Frühere Versuche mit synthetischen Materialien ergaben unterschiedliche klinische Kurzzeitresultate: Günstige, schwammige Materialien führten zu Fremdkörperreaktionen und absorbierbare Stoffe wie Kollagen-Schwämmchen hatten keine anhaltende Defektheilung zur Folge. Viele der synthetischen Materialien waren zudem schwierig innerhalb oder über dem Defekt zu fixieren, obwohl die Reparaturstoffe verformbar waren. Karbonfasermaterial hingegen ließ sich als biokompatibles Material nach Einbringen in vorher gebohrte Kanäle gut verwenden. Es bildete sich hier schnell sowohl im Tiermodell der Osteoarthrose wie auch in der Klinik eine Faserknorpelschicht über dem Defekt. Sowohl mit dem typischen Karbonfaserstift wie auch mit Einbringen von Pads konnten zufriedenstellende chirurgische Ergebnisse bei jungen Patienten erreicht werden (25).

1994 veröffentlichten Brittberg und Mitarbeiter eine Vier-Jahresstudie bei 37 Patienten. In dieser Studie wurden die Karbonstifte als Platzhalter in Bohrlöchern implantiert, um das Einwachsen von regenerativem Gewebe zu vergrößern. Die Operation wurde bei 37 Patienten mit einem durchschnittlichen Alter von 39 Jahren durchgeführt. 83% von 36 Patienten, die nachbeobachtet werden konnten, wurden als gut oder als exzellent eingestuft.

Das auffallendste Ergebnis war die deutliche Schmerzlinderung. Brittberg kam zu dem Ergebnis, dass Karbonimplantate eine vielversprechende Alternative zu anderen operativen Methoden für jüngere und mittelalte Patienten mit Knorpeldefekten sein könnte. Die Ergebnisse waren umso erfreulicher, da es sich um eine hoch selektive Gruppe handelte, bei der die Implantation von Karbonfiberplatzhaltern sozusagen als letzte Möglichkeit gesehen wurde, um den chronischen heftigen Knieschmerz zu lindern. Die Patienten waren alle erfolglos vorbehandelt. Brittberg benutzte bei seinem Vorgehen Karbonstifte mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von 12 mm sowie einer Porosität von 50 Volumenprozent. Nach Brittberg, schien das Karbonimplantat ein starkes fibrokartilaginäres Gewebe mit guter biologischer Akzeptanz zu entwickeln. Das fibrokartilaginäre Gewebe entwickelte sich entlang der gewebten Karbonfilamente und war stark genug, um den Knorpeldefekt ausreichend auszufüllen. Das Karbonfibermaterial wird voll integriert in den subchondralen Knochen. Zahlreiche Studien konnten ebenfalls zeigen, dass Karbon sehr gut von menschlichem Gewebe toleriert wird.

Insgesamt zeigt die Studie, dass die Karbonstifte sehr gut als Platzhalter benutzt werden können, um das Wiederherstellen der partikulären Oberfläche zu erleichtern und zu stabilisieren. Diese Methode könnte als eine weitere Entwicklung angesehen werden in Kombination mit Débridement und subchondralen Bohrungen. Die meisten der Patienten in dieser Studie waren zuvor operiert mit arthroskopischer Abrasion oder durch reine Pridie-Bohrungen. Brittberg vermutete, dass ein Fehlschlagen dieser Methoden deshalb zustande kam, da die Läsionen zu ausgeprägt waren (durchschnittlich 5,5 cm2). Hier schienen ihm Pridie-Bohrungen alleine nicht in der Lage, eine ausreichend feste Gewebeantwort zu erreichen, damit der Defekt stabil ausgefüllt werden könnte. Weitere negative Effekte durch Karbonfiber konnten vom Autor nicht gefunden werden (6).

1995 gaben Minns und Mitarbeiter eine Übersicht über die biologische Oberflächenerneuerung im Knie sowie das derzeitige operative Vorgehen. Sie berichteten hier zunächst über die therapeutischen Möglichkeiten im Rahmen eines mechanischen Débridements verbunden zum Teil mit einer Abrasionsarthroplastik oder den weitverbreiteten Pridie-Bohrungen. Ein Problem stellt gerade bei den Pridie-Bohrungen wie auch bei der Abrasionsarthroplastik die Festigkeit des Ersatzgewebes dar. Aus diesem Grunde wurde nach alloplastischen Materialien gesucht, die eine Hilfe bei der Lösung des Problems sein könnten. Leider konnten hier bisher keine lang dauernden zufriedenstellenden Ergebnisse erreicht werden. Hoffnungsvoll scheint lediglich die Anwendung von Karbonimplantaten zu sein. Die Vorteile sind die rasche Infiltration des gewobenen Karbons sowie die Inertheit des Materials. Außerdem entsteht ein im Vergleich zu den anderen Methoden festeres und belastbareres Oberflächengewebe. Das fibrocartilaginäre Ersatzgewebe entsteht wesentlich schneller als bei isolierten Bohrungen. Fremdkörperreaktionen wurden ebenfalls nicht gefunden. Eine an 96 Patienten durchgeführte Studie erbrachte eine Schmerzreduktion in über 70%. Natürlich konnte durch das Ersatzgewebe kein erneuter hyaliner Knorpel erzeugt werden. Es konnte allerdings eine ausgedehnte feste Oberflächenerneuerung erreicht werden. Diese äußerte sich klinisch in deutlicher Schmerzreduktion und verbesserter Belastbarkeit der Last tragenden Gelenkanteile (23).

In den folgenden Jahren wurden mehrere Studien veröffentlich, die vor allem den positiven Wert der Implantation von Karbonstiften in der klinischen Anwendung darstellten. Hier ist in erster Linie Bentley zu nennen, der in seinen Veröffentlichungen 1996, 1998 und 2000 über erfolgreiche Nachuntersuchungszeiträume von 6-8 Jahren berichtete. Insgesamt erschien ihm die Karbonfaserimplantation bei lokalisierten Defekten insbesondere bei femoralen Läsionen sehr nützlich.

Die Anwendung der Implantate an der Kniescheibenrückfläche führte allerdings insgesamt zu keinen guten Ergebnissen (2, 3, 4, 5).

Erste Publikationen in Deutschland erschienen im Jahre 2000 von O. Bengert und W. Schweinsberg sowie von C. Tesch. Bengert und Schweinsberg empfahlen die Implantation von Karbonstiften bei fortgeschrittener und auch großflächiger Kniearthrose. Sie erreichten bei 222 Patienten in 75% eine Besserungsrate. Sie folgerten, dass durch die Versorgung mit Karbonstiften die Indikation für Endoprothesen beim jüngeren Patienten hinausgeschoben und beim älteren Patienten evtl. umgangen werden kann (5).

C. Tesch kommt in seiner prospektiven Studie zu dem Schluss, dass die Implantation von Karbonstiften bei Knorpelschäden 3. und 4. Grades nach Outbridge eine gute Ergänzung der bisherigen Therapie darstellt. Gerade bei Schäden 4. Grades sind Ruheschmerz und Ergussneigung signifikant verbessert. Bei 13 Kontrollarthroskopien bei wieder aufgetretenen Schmerzen konnte keine Fremdkörperreaktion und Arthrofibrose histologisch nachgewiesen werden. Ein "schwarzes Knie" ist nicht vorgekommen. Selbst bei einem erfolgten Oberflächenersatz konnte der Karbonstoff mit einer Lavage nahezu vollständig aus dem Knochen gespült werden. Eine Behinderung der Prothetik konnte nicht festgestellt werden (33).

Auch bei der Osteochondrosis dissecans im Knie wurden bisher Karbonstifte eingesetzt. Harding und Findlay berichteten 1998 von 3 Fällen, bei denen sie die Osteochondrosis dissecans im Knie mit Karbonfaserstiften erfolgreich therapierten (17).

Laut einer Publikation von Minns und Muckle aus dem Jahre 1999 konnte eine Arthroplastik mit Karbonfasermaterial auch bei dem sog. Hallux Rigides erfolgreich durchgeführt werden. Die Autoren glauben, dass die Implantation von Karbonstiften bei schmerzhaftem Hallux Rigides viele Vorteile gegenüber gängigen Methoden haben und die Schmerzen deutlich reduzieren kann. Insgesamt wurden 73 Patienten operiert und über etwa 10 Jahre verfolgt (Durchschnitt 9,2 Jahre). 80% der Patienten zeigten eine deutliche Schmerzlinderung mit Wiederherstellung der Funktion und Verbesserung der Beweglichkeit des Großzehengrundgelenkes (28).

Ermutigt und angeregt durch die sehr guten physikalischen und klinischen Eigenschaften des Implantates, haben wir eine bisher noch unveröffentlichte Studie bei der Degradable Solutions AG 2002 durchführen lassen. Die Studie kommt zu folgenden Schlussfolgerungen:

Die Geometrie und der Aufbau des Pins haben großen Einfluss auf dessen mechanische Eigenschaften. Dies beinhaltet sowohl die Orientierung wie auch die Packungsdichte der Fasern. Die mechanischen Eigenschaften des Karbonstifts bewegen sich im Bereich von spongiösen Knochen; sowohl die Steifigkeit wie auch die Festigkeit des Pins kommen der Spongiosa nahe. Dies ist sicherlich ein Vorteil, da somit Relativbewegungen zwischen Knochen und Pin minimiert werden.

Top