Material für die osteo synthese

Materialien für die Osteosynthese

Ein Material für die Osteosynthese wird in chirurgischen Eingriffen verwendet, um gebrochene Knochen zu stabilisieren und zu vereinen. Osteosynthesematerialien sind Implantate, die von Ärzten in den Körper eingesetzt werden. Daher verwenden sie biokompatible Substanzen, die keine Nebenwirkungen mit menschlichem Gewebe hervorrufen. Die Materialien für die Osteosynthese sind in verschiedenen Typen erhältlich, wie im Folgenden beschrieben:

• Metalllegierungen

  Osteosynthesematerialien bestehen häufig aus Metalllegierungen. Diese Materialien sind bekannt für ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihre Festigkeit. Orthopäden bevorzugen Metalllegierungen, da sie Lasten ähnlich wie menschliche Knochen tragen können. Außerdem weisen Metalllegierungen eine relativ hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Zu den am häufigsten verwendeten Metalllegierungen in der Osteosynthese gehören:

  Titan und seine Legierungen: Titan ist eine beliebte Wahl für Knochenfixierungsimplantate. Es ist leicht und hat ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Außerdem haben Titanlegierungen einen niedrigen Elastizitätsmodul. Daher bieten sie den Patienten ein angenehmes und natürliches Gefühl. Titanlegierungen sind auch bruchfester als andere Metalle. Dies macht sie für Anwendungen in gewichtstragenden Knochen geeignet. Darüber hinaus weisen Titanlegierungen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Sie können den rauen Umgebungen des Körpers über lange Zeiträume standhalten, ohne zu zerfallen.

  Edelstahl: Diese Legierung besteht aus Eisen, Kohlenstoff, Chrom, Nickel und Molybdän. Sie wird weiter in 316L- und 304L-Edelstahl unterteilt. Ersterer enthält Molybdän, dessen Einarbeitung die Korrosionsbeständigkeit erhöht. Edelstahl ist kostengünstig und bietet während des Heilungsprozesses eine hervorragende Festigkeit und Unterstützung für gebrochene Knochen.

• Bioresorbierbare Polymere

  Dies sind Materialien, die entwickelt wurden, um Frakturen oder Knochenbrüche vorübergehend zu stabilisieren. Sie werden in Szenarien verwendet, in denen eine dauerhafte Fixierung nicht erforderlich ist. Bioresorbierbare Polymere zersetzen sich allmählich und werden vom Körper resorbiert, während die Knochen heilen. Zu den häufig verwendeten resorbierbaren Polymeren gehören:

  Laktid- und Glykolid-Copolymere: Sie sind bekannt für ihre einstellbaren mechanischen Eigenschaften und Abbaugeschwindigkeiten.

  Polycaprolacton: Dieses Polymer hat eine längere Abbauzeit und wird in Anwendungen verwendet, die eine anhaltende Unterstützung erfordern.

• Andere Materialien

  Andere Materialien für die Osteosynthese umfassen Keramiken und bioaktive Gläser. Sie werden in Anwendungen der Knochentransplantation und orthopädischen Implantaten verwendet. Diese Materialien haben eine hohe Biokompatibilität. Sie sind jedoch nicht so stark wie die oben genannten Metalllegierungen. Daher werden sie in nicht-lasttragenden Anwendungen verwendet. Beispiele sind:

  Calciumphosphatkeramiken: Sie bestehen aus Materialien, die dem menschlichen Knochenmineral ähneln. Diese Materialien fördern das Knochenwachstum und sind hoch biokompatibel. Hydroxylapatit ist ein beliebtes Beispiel für Calciumphosphatkeramiken.

  Bioaktives Glas: Dieses Material reagiert mit Körperflüssigkeiten, um eine Hydroxycarbonat-Apatitschicht zu bilden. Dies fördert die direkte Verbindung mit den Knochen. Es wird auch in Dentalanwendungen eingesetzt.

Eigenschaften und Funktionen des Materials für die Osteosynthese

Materialien für die Osteosynthese haben folgende Funktionen:

• Stabilität: Platten, Schrauben, Nägel und Stäbe bieten ein stabiles Gerüst, um gebrochene Knochen in der richtigen Position zu halten. Diese Stabilität ermöglicht es den Knochen, richtig zu heilen und wieder zusammenzuwachsen. Die Implantate bestehen aus Materialien wie Titan oder Edelstahl. Diese Metalle sind zwar stark, aber leicht, sodass sie die verletzte Stelle nicht zusätzlich belasten. Ihre Festigkeit unterstützt die Gewichtsbelastungsfunktion des Knochens während des Heilungsprozesses.

• Ausrichtung: Die Hardware trägt dazu bei, dass die gebrochenen Knochen richtig ausgerichtet sind. Dies ist wichtig, damit die Knochen in der richtigen Position heilen können. Die Implantate können während der Operation angepasst werden, um die beste Ausrichtung zu erreichen. Röntgenaufnahmen können verwendet werden, um die Ausrichtung der Knochen zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie richtig heilen.

• Lastverteilung: Einige der Implantate sind so konzipiert, dass sie die Last oder das Gewicht tragen, das der Knochen normalerweise allein tragen würde. Dies trägt dazu bei, die Belastung des heilenden Knochens zu verringern und eine schnellere Genesung zu fördern. Intramedulläre Nägel sind ein Beispiel für lastverteilende Geräte. Sie passen in den Hohlraum langer Knochen wie des Oberschenkels oder des Unterschenkels. Der Nagel verteilt das Gewicht gleichmäßig entlang des Knochens.

• Invasion: Die Fixierungsvorrichtungen fördern das Wachstum neuen Knochengewebes, um Frakturen zu heilen. Sie bieten auch eine Oberfläche, an der sich Blutgefäße und andere Gewebe anheften können. Die Implantate sind so konzipiert, dass sie biokompatibel sind, d. h. sie verursachen keine Probleme mit den natürlichen Prozessen des Körpers. Einige Studien haben gezeigt, dass bestimmte Plattendesigns das Knochenwachstum fördern können.

• Minimale Invasion: Einige neue Fixierungsvorrichtungen sind für den Einsatz mit weniger invasiven Operationstechniken konzipiert. Das bedeutet, dass kleinere Schnitte in der Haut gemacht werden und weniger Muskeln und Gewebe beschädigt werden. Diese Vorrichtungen können dennoch die gleiche Stabilität und Unterstützung für heilende Knochen bieten, mit weniger Trauma für den Körper. Dies trägt dazu bei, die Erholungszeit zu verkürzen und Komplikationen zu reduzieren.

Anwendungen des Materials für die Osteosynthese

Materialien für die Osteosynthese werden in verschiedenen medizinischen Anwendungen zur Stabilisierung und Unterstützung von Knochenbrüchen eingesetzt. Einige der Anwendungen umfassen:

• Frakturfixierung

  Osteosynthesematerialien werden hauptsächlich zur Behandlung von Knochenbrüchen verwendet. Sie bieten eine stabile Fixierung, die es gebrochenen Knochen ermöglicht, richtig zu heilen. Implantate wie Platten, Schrauben, Nägel und Drähte werden bei verschiedenen Arten von Frakturen eingesetzt. Zum Beispiel bei comminuten, transversalen, obliquen und segmentalen Frakturen.

• Osteotomie

  Dies ist ein chirurgischer Eingriff, bei dem ein Knochen durchtrennt wird, um ihn umzuformen oder neu auszurichten. Osteosyntheseimplantate werden verwendet, um die Knochenfragmente nach der Osteotomie zu fixieren. Dies stellt eine korrekte Heilung und Ausrichtung der Knochen sicher. Zu den in diesem Fall verwendeten Implantaten gehören Verriegelungsplatten und -schrauben.

• Behandlung von Nicht-Union und Malunion

  In Fällen, in denen Frakturen nicht richtig heilen (Nicht-Union) oder in falscher Ausrichtung heilen (Malunion), werden Osteosynthesematerialien verwendet, um die Knochen erneut zu stabilisieren. Die geeigneten Implantate werden ausgewählt, um eine erfolgreiche Heilung zu fördern und die richtige Knochenausrichtung wiederherzustellen. Knochenschrauben, intramedulläre Nägel und externe Fixateure werden in solchen Fällen häufig verwendet.

• Interne Fixation

  Osteosynthesematerialien sind für die interne Fixation von Frakturen konzipiert. Dies beinhaltet das Einsetzen von Implantaten (Platten, Schrauben, Stäben oder Nägeln) in den Körper. Der Vorteil der internen Fixation besteht darin, dass die Patienten frühzeitig mit der Mobilisierung und Gewichtsbelastung beginnen können. Dies reduziert das Risiko von Gelenksteife und Muskelschwund.

• Gelenkstabilisierung

  Bei einigen chirurgischen Eingriffen werden Osteosynthesematerialien verwendet, um Gelenke zu stabilisieren. Zum Beispiel werden bei Fällen von wiederkehrender Schulterluxation oder vorderem Kreuzbandriss (VKB) Implantate wie Anker und Schrauben verwendet, um das Gelenk oder das Band zu stabilisieren. Dies fördert die Heilung und stellt die Gelenkstabilität wieder her.

• Wirbelsäulenfixierung

  Osteosynthesematerialien werden auch bei Wirbelsäulenoperationen eingesetzt. Implantate wie Schrauben, Stäbe und Interbody-Käfige werden verwendet, um die Wirbel bei Frakturen, Deformitäten oder Instabilität zu stabilisieren. Dies ermöglicht eine korrekte Ausrichtung und Heilung der Wirbelsäule. Außerdem helfen sie bei der Linderung von Schmerzen und neurologischen Defiziten.

Wie man ein Material für die Osteosynthese auswählt

Die Wahl eines Osteosynthesematerials hängt von der jeweiligen klinischen Situation, der Art der Fraktur oder des Knochendefekts, den Bedürfnissen des Patienten und den Vorlieben des Chirurgen ab. Hier sind einige wichtige Faktoren, die bei der Auswahl von Osteosynthesematerialien zu berücksichtigen sind:

• Art und Lage der Fraktur:

  Die Art der Fraktur (z. B. transversal, oblique, comminut) und ihre Lage (z. B. Schaft, Gelenkfläche) beeinflussen die Wahl der Fixation. Verschiedene Materialien wie Platten, Schrauben, intramedulläre Nägel oder externe Fixateure eignen sich für bestimmte Frakturtypen und -lagen.

• Knochenqualität:

  Die Beurteilung der Knochenqualität ist entscheidend. Osteoporotische Knochen erfordern möglicherweise spezielle Techniken oder Materialien wie kanülierte Schrauben oder Verriegelungsplatten, die eine bessere Stabilität mit geringerem Risiko weiterer Knochenschäden bieten. Bei schwacher Knochenqualität können Augmentationstechniken wie die Verwendung von Knochenzement oder die Verwendung stabilerer Fixierungsmethoden in Betracht gezogen werden.

• Weichteildeckung und Vaskularität:

  Der Zustand des umliegenden Weichteils und seine Blutversorgung spielen eine wichtige Rolle. Bei Frakturen mit eingeschränkter Vaskularität, wie zum Beispiel bei bestimmten hochenergetischen Traumata, können stabilere Fixierungsvorrichtungen wie intramedulläre Nägel gegenüber Platten und Schrauben bevorzugt werden, um Weichteilschäden zu minimieren.

• Patientenfaktoren:

  Die Berücksichtigung von Patientenfaktoren wie Alter, Aktivitätsniveau und Begleiterkrankungen ist unerlässlich. Jüngere, aktivere Patienten können von Techniken profitieren, die eine frühe Mobilisierung und Rückkehr zur Aktivität ermöglichen, wie z. B. interne Fixierungsvorrichtungen. Ältere Patienten oder Patienten mit Begleiterkrankungen erfordern möglicherweise Fixierungsmethoden, die Stabilität und Einfachheit in den Vordergrund stellen.

• Erfahrung und Präferenz des Chirurgen:

  Die Erfahrung und Vertrautheit des Chirurgen mit bestimmten Techniken und Materialien beeinflussen die Wahl maßgeblich. Chirurgen tendieren dazu, Methoden zu wählen, mit denen sie am besten vertraut sind und Erfahrung haben, da dies oft zu besseren Ergebnissen führt.

Material für die Osteosynthese - Fragen und Antworten

F1: Was sind die aktuellen Trends bei der Verwendung von Materialien für die Osteosynthese?

A1: Es gibt einen wachsenden Trend zur Verwendung von bioresorbierbaren Implantaten in der Osteosynthese. Diese Implantate, die oft aus speziellen Polymeren oder Verbundwerkstoffen bestehen, unterstützen den Heilungsprozess und werden allmählich vom Körper resorbiert, wodurch ein zweiter Eingriff zur Entfernung der Hardware entfällt. Forscher erforschen auch intelligente Materialien mit eingebetteten Sensoren, die den Heilungsprozess überwachen und den Gesundheitsdienstleistern Echtzeitdaten liefern können.

F2: Gibt es umweltfreundliche Optionen für Materialien, die in der Osteosynthese verwendet werden?

A2: Obwohl die meisten traditionellen Osteosynthesematerialien wie Edelstahl und Titan nicht spezifisch umweltfreundlich sind, gibt es eine Bewegung in Richtung Nachhaltigkeit in der Medizinprodukteindustrie. Dazu gehören bessere Recyclingprogramme für metallische Implantate und die Entwicklung von bioresorbierbaren Polymeren, die nicht zu langfristigem Abfall im Körper beitragen.

F3: Wie wichtig ist die Oberflächenbeschichtung von Osteosynthesematerialien?

A3: Sehr wichtig. Die Oberflächenbeschichtung kann die Adhäsion von Knochenzellen und die Gesamtbiokompatibilität des Implantats erheblich beeinflussen. Beschichtungen wie HA oder Titan bieten eine hervorragende Osseointegration, während andere, wie Silber oder Antibiotika, antimikrobielle Eigenschaften bieten können, um das Infektionsrisiko am Operationsort zu reduzieren.

F4: Was sind die Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Materialien für die Osteosynthese?

A4: Die größte Herausforderung besteht darin, die Festigkeit und Stabilität eines neuen Materials sicherzustellen, um die Knochenheilung adäquat zu unterstützen. Implantate müssen belastbar und langlebig sein. Es gibt auch strenge behördliche Anforderungen für alle implantierbaren Medizinprodukte sowie die Notwendigkeit von Langzeit-klinischen Daten zu den Patientenergebnissen.

F5: Können die Materialien, die für die Osteosynthese verwendet werden, allergische Reaktionen hervorrufen?

A5: Ja, obwohl dies selten vorkommt. Einige Patienten können eine Überempfindlichkeit gegenüber bestimmten Metallen haben, insbesondere gegenüber Nickel, das häufig in Edelstahl enthalten ist. Dies kann zu implantatbedingten Komplikationen führen. Titan ist in diesen Fällen zu bevorzugen, da es sehr wenig Nickel enthält. Die meisten Menschen haben keine Probleme mit Titanimplantaten.