Zundler, Mirjam
(2015)
Demineralisierte Knochenmatrix als Alternative zu autologer Spongiosa bei der dorsalen Fusion
traumatischer thorakolumbaler Frakturen und bei Pseudarthrosen.
PhD, Universität Regensburg.
Date of publication of this fulltext: 24 Nov 2015 13:52
Abstract (German)
Eine der großen Herausforderungen der Unfallchirurgie stellt nach wie vor die Behandlung von Knochendefekten dar.
Für deren Heilung sind bestimmte Voraussetzungen („diamond concept“) nötig: Das Vorhandensein von zur Knochenbildung fähigen Zellen (Osteogenese), Wachstumsfaktoren, die deren Differenzierung und Proliferation stimulieren (Osteoinduktion), extrazelluläre Matrix als Leitschiene für ...
Abstract (German)
Eine der großen Herausforderungen der Unfallchirurgie stellt nach wie vor die Behandlung von Knochendefekten dar.
Für deren Heilung sind bestimmte Voraussetzungen („diamond concept“) nötig: Das Vorhandensein von zur Knochenbildung fähigen Zellen (Osteogenese), Wachstumsfaktoren, die deren Differenzierung und Proliferation stimulieren (Osteoinduktion), extrazelluläre Matrix als Leitschiene für einwandernde Zellen (Osteokonduktion) sowie mechanische Stabilität.
Überschreitet ein Knochendefekt primär eine kritische Größe, über der eine spontane Heilung nicht mehr möglich ist („critical size defect“), oder kommt es sekundär aufgrund von Patientenfaktoren (mechanische Instabilität, metabolisches Profil, Infektion) zu einer nicht ausreichenden Knochenheilung (delayed union, non-union), ist der Einsatz von Knochenersatzmaterial notwendig. Das größte Einsatzgebiet stellen Fusionsoperationen an der Wirbelsäule (Spondylodese) dar.
Als „Goldstandard“ des Knochenersatzes gilt die autologe Spongiosa. Diese ist aber nur begrenzt verfügbar und ihre Entnahme birgt das Risiko zusätzlicher Morbidität. In den letzten Jahren haben daher zunehmend allogene Knochenersatzmaterialien, zu denen auch demineralisierte Knochenmatrix (DBM) zählt, Eingang in die klinische Praxis gefunden. DBM wird durch Demineralisierung allogenen Knochens gewonnen und weist osteoinduktive sowie -konduktive Eigenschaften auf.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einsatz von DBM in der dorsalen Fusion von frischen traumatischen thorakolumbalen Wirbelkörperfrakturen sowie bei der Revision von Pseudarthrosen retrospektiv im Sinne einer Kohortenstudie analysiert.
Zwischen 2005 und 2010 wurden am Universitätsklinikum Regensburg (UKR) 61 Patienten unter Verwendung von DBM operiert. 16 davon wurden in die „DBM-Kohorte Wirbelsäule“ eingeschlossen und 45 Patienten gegenübergestellt, bei denen im selben Zeitraum autologe Spongiosa mit derselben Indikation zum Einsatz kam. Hinsichtlich grundlegender Charakteristika bestanden keine wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. DBM-Patienten wurden signifikant häufiger kombiniert dorsoventral versorgt, die übrigen Daten zur operativen Versorgung waren in beiden Kohorten identisch.
Postoperativ kam es bei einer Patientin (6,3 %) aus der DBM-Kohorte zu einem Implantatinfekt und einer Pseudarthrose, die revidiert werden musste. Drei Patienten (6,5 %) im autologen Kontrollkollektiv litten unter lokalen Wundkomplikationen. Hinsichtlich beider Endpunkte bestand kein signifikanter Unterschied zwischen den Kohorten.
In einem weiteren Schritt wurde jedem DBM-Patienten der am besten passende autologe Partner zugeordnet („matched-pairs“) und an diesen Vergleichsgruppen eine Kosten-Nutzen-Analyse des DBM-Einsatzes durchgeführt. Höheren direkten Kosten durch das Knochenersatzmaterial in der DBM-Gruppe standen in der autologen Gruppe höhere indirekte Kosten durch die verlängerte OP-Zeit gegenüber. Insgesamt war die Verwendung von DBM rund 177 € teurer. Postoperative Folgekosten wurden nicht berücksichtigt.
Die „DBM-Kohorte Pseudarthrosen“, die sich hinsichtlich Alter, Lokalisation der Pseudarthrosen und OP-Dauer als sehr inhomogen erwies, umfasste elf Patienten. Bei vier Patienten (36,4%) kam es innerhalb von 12 Monaten zu einer komplikationslosen Fusion. Ein Implantatversagen trat bei drei Patienten auf (27,3%), bei vier Patienten (36,4%) persistierte die Pseudarthrose.
DBM erwies sich somit als gleichwertige Alternative zu autologer Spongiosa bei der dorsalen Fusion traumatischer thorakolumbaler Wirbelkörperfrakturen, aber nicht bei der Revision von Pseudarthrosen. Bei der dorsalen Fusion fielen bei vergleichbarem Nutzen die Kosten durch DBM nicht wesentlich höher aus.
Weitergehende prospektive und randomisierte Studien sind notwendig, um daraus allgemeingültige Empfehlungen ableiten zu können oder ungeklärte Fragen zu beantworten, z.B., ob es bestimmte Patientensubgruppen gibt, die besonders vom einen oder anderen Verfahren profitieren oder ob sich durch die unterschiedliche Herstellung und Formulierung verschiedener DBM-Produkte auch ihre biologische Wirksamkeit beim Menschen unterscheidet.
Translation of the abstract (English)
The treatment of bone defects is still one of the great challenges in traumatology.
Certain preconditions (“diamond concept”) are necessary to achieve their consolidation: The presence of cells with the capability of bone formation (osteogenesis), growth factors stimulating their differentiation and proliferation (osteoinduction) and extracellular matrix as a guardrail for immigrating cells ...
Translation of the abstract (English)
The treatment of bone defects is still one of the great challenges in traumatology.
Certain preconditions (“diamond concept”) are necessary to achieve their consolidation: The presence of cells with the capability of bone formation (osteogenesis), growth factors stimulating their differentiation and proliferation (osteoinduction) and extracellular matrix as a guardrail for immigrating cells (osteoconduction) as well as mechanical stability.
When a bone defect is initially exceeding a critical size, above which a spontaneous consolidation is not possible („critical size defect“), or if insufficient bone healing (delayed union, non-union) secondarily occurs due to patient factors (mechanic instability, metabolic profile, infection), the use of artificial bone replacement is necessary. The largest field of application represents the spinal fusion (spondylodesis).
Autologous cancellous bone is considered as the „gold standard“ of bone graft substitution. However, its availability is limited and its removal entails the risk of additional morbidity. Thus, more and more allogeneic bone substitution materials, among which is demineralized bone matrix (DBM), have found their way into clinical practice in recent years. DBM is obtained by demineralization of allogeneic bone and displays osteoinductive and osteoconductive properties.
In the present thesis, the use of DBM in the dorsal fusion of recent traumatic thoracolumbar spine fractures as well as in the revision of non-unions was analyzed in a retrospective cohort study.
Between 2005 und 2010 61 patients underwent surgery as part of which DBM was inserted. 16 of them were included in the “DBM cohort spine” and compared with 45 patients, who obtained autologous cancellous bone graft fort the same indication in the same period. Regarding basic characteristics there were no relevant differences between the two groups. A significantly greater portion of DBM patients was treated with a combined dorsoventral approach, the other characteristics of surgical treatment were identical in both cohorts.
During postoperative follow-up one patient (6,3 %) from the DBM cohort suffered from an implant infection as well as a non-union, which had to be revised. Three patients (6,5 %) from the autologous control group suffered from local wound complications. Regarding both endpoints, no significant differences were noted between the cohorts.
In a further step, each DBM patient was matched with the most compatible autologous patient (“matched-pairs“) and a cost-benefit analysis of DBM application was performed in these comparison groups. Higher direct costs due to the bone substitution material in the DBM group were opposed to higher indirect costs because of longer surgical procedures in the autologous group. Overall, the use of DBM was about 177 € more expansive. Postoperative follow-up costs were not considered.
The “DBM cohort non-union” included eleven patients and turned out to be very inhomogeneous in terms of age, location of the non-union and duration of the surgical procedure. In four patients (36,4 %) a fusion without any complications was achieved within 12 months. An implant failure occurred in three patients (27,3 %) and in four patients (36,4 %) the non-union persisted.
Thus, DBM proved to be an equivalent alternative to autologous bone graft substitution in the dorsal fusion of recent traumatic thoracolumbar spine fractures, but not in the revision of non-unions. Regarding dorsal fusion, costs with application of DBM were not essentially higher at comparable benefit.
Further prospective and randomized trials are necessary in order to derive general recommendations or to answer unresolved questions, e.g. whether there are certain subgroups of patients who particularly benefit from one or the other method or whether differential production and composition of various DBM products leads to different biological efficacy in humans.
Export bibliographical data
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
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| Date: | 24 November 2015 |
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| Referee: | Prof. Dr. Michael Nerlich |
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| Date of exam: | 16 November 2015 |
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| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Unfallchirurgie |
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| Keywords: | Demineralisierte Knochenmatrix, autologe Spongiosa, dorsale Fusion thorakolumbaler Frakturen, Pseudarthrosen |
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| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
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| Status: | Published |
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| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
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| Created at the University of Regensburg: | Yes |
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| Item ID: | 32820 |
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