Biomechanical properties of a suture anchor system from human allogenic mineralized cortical bone matrix for rotator cuff repair

Neben der Sehnenretraktion und der fettigen Muskelinfiltration sind die Knochendichte und Knochenmikroarchitektur im Bereich des Humeruskopfs bei chronischen Rotatorenmanschettenrupturen verändert. Fadenankersysteme aus allogenem, mineralisiertem Knochen weisen vergleichbare biomechanische Eigenschaften wie herkömmliche Fadenanker oder bioresorbierbare Fadenanker auf. Das osteokonduktive und osteoinduktive Potenzial von Fadenankern aus allogenem, mineralisiertem Knochen könnte die Heilung der Enthese zusätzlich verbessern.

Für die Rekonstruktion von Rotatorenmanschettenrupturen kommen unterschiedliche Fadenankersysteme zum Einsatz. Bei metallischen Fadenankern sind Lockerungen bis hin zu Ankerausrissen mit einhergehenden Substanzdefekten und chondralen Schäden beschrieben. Bei bioresorbierbaren Fadenankersystemen sind aufgrund des lokalen Resorptionsprozesses Komplikationen wie Synovitis, Knochenzystenbildung bis hin zu Osteolysen und prolongierten Schmerzphasen beschrieben. Aufgrund deutlich schlechterer biomechanischer Eigenschaften von reinen Fadenankern wird die Verwendung dieser Ankersysteme bei der Versorgung chronischer Rotatorenmanschettenrupturen kontrovers diskutiert. Da die Biologie eine entscheidende Rolle bei der Heilung spielt, könnte ein Fadenankersystem aus allogenem, mineralisiertem Knochen die Osseointegration und die Regeneration der Enthese durch die enchondrale Ossifikation verbessern. Dies wiederum könnte zu einer höheren Konstruktstabilität der rekonstruierten Rotatorenmanschette führen.

Methoden

Für diese Studie wurden 12 frisch gefrorene humane Kadaver-Humeri verwendet. In einem ersten Schritt wurde bei allen humanen Kadaver-Humeri die Knochenmikroarchitektur mittels „high-peripheral quantitative computed tomography“ (HR-pqCT) gemessen. Insgesamt wurden 18 Fadenanker aus allogenem, mineralisiertem Knochen (Shark Screw® suture, Surgebright, Lichtenberg, Österreich), 9 metallische Fadenanker (5,5mm HEALIX TI, DePuy Synthes, Raynham, MA, USA) und 9 bioresorbierbare Fadenanker (vented 5,5mm BioComposite SwiveLock, Arthrex, Naples, FL, USA) gemäß den Empfehlungen des Herstellers in einem 60°-Winkel implantiert. Für die biomechanischen Tests wurden alle Fadenankersysteme mit zwei FiberWire-#2-Nähten (Arthrex, Naples, FL, USA) beladen. Alle drei Fadenankersysteme wurden systematisch alternierend an drei unterschiedlichen typischen Positionen am Tuberculum majus mit einem Abstand von 15mm zueinander implantiert (Position 1: anterior, Position 2: zentral, Position 3: posterior). Alle Fadenankersysteme wurden anschließend biomechanisch (zyklisch) auf die maximale Ausrisskraft untersucht.

Resultate

Die Positionierung aller drei Fadenankersysteme am Tuberculum majus war gleich verteilt (p=0,827). Die durchschnittliche Ausrisskraft war bei den Fadenankern aus allogenem, mineralisiertem Knochen höher als bei metallischen Fadenankern und bioresorbierbaren Fadenankern, allerdings ohne statistische Signifikanz(p=0,427). Zwischen allen drei Fadenankersystemen wurden signifikante Unterschiede hinsichtlich des Versagensmodus beobachtet (p<0,001): Die maximale Belastung bis zum Versagen wurde in allen Fällen (100%) bei den Fadenankern aus allogenem, mineralisiertem Knochen erreicht, in 44,4% bei metallischen Fadenankern und in 55,6% bei bioresorbierbaren Fadenankern. Ein Fadenriss wurde in 55,6% bei metallischen Fadenankern und in 22,2% bei bioresorbierbaren Fadenankern beobachtet. Zu einem Ankerbruch kam es ausschließlich bei den bioresorbierbaren Fadenankern in 22,2% (n=2). Es wurden keine Korrelationen zwischen der Knochenmikroarchitektur und den maximalen Ausrissraten bei allen drei Fadenankersystemen beobachtet.

Schlussfolgerungen

Zusammengefasst zeigten die Fadenanker aus allogenem, mineralisiertem Knochen vielversprechende biomechanische Eigenschaften am Tuberculum majus. Da eine reduzierte Knochendichte und eine veränderte Knochenmikroarchitektur im Bereich des Humeruskopfs häufige Begleiterscheinungen bei Patienten mit chronischen Rotatorenmanschettenrupturen sind, können Fadenanker aus allogenem, mineralisiertem Knochen eine vielversprechende Alternative zu metallischen oder bioresorbierbaren Fadenankern darstellen. Zusätzlich könnte das osteokonduktive und osteoinduktive Potenzial von Fadenankern aus allogenem, mineralisierten Knochen die Einheilung der Enthese verbessern.