@article{FuchsHeiligMcDonoghetal.2020, author = {Fuchs, Konrad F. and Heilig, Philipp and McDonogh, Miriam and Boelch, Sebastian and Gbureck, Uwe and Meffert, Rainer H. and Hoelscher-Doht, Stefanie and Jordan, Martin C.}, title = {Cement-augmented screw fixation for calcaneal fracture treatment: a biomechanical study comparing two injectable bone substitutes}, series = {Journal of Orthopaedic Surgery and Research}, volume = {15}, journal = {Journal of Orthopaedic Surgery and Research}, doi = {10.1186/s13018-020-02009-6}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230336}, year = {2020}, abstract = {Background The role of cement-augmented screw fixation for calcaneal fracture treatment remains unclear. Therefore, this study was performed to biomechanically analyze screw osteosynthesis by reinforcement with either a calcium phosphate (CP)-based or polymethylmethacrylate (PMMA)-based injectable bone cement. Methods A calcaneal fracture (Sanders type IIA) including a central cancellous bone defect was generated in 27 synthetic bones, and the specimens were assigned to 3 groups. The first group was fixed with four screws (3.5 mm and 6.5 mm), the second group with screws and CP-based cement (Graftys (R) QuickSet; Graftys, Aix-en-Provence, France), and the third group with screws and PMMA-based cement (Traumacem (TM) V+; DePuy Synthes, Warsaw, IN, USA). Biomechanical testing was conducted to analyze peak-to-peak displacement, total displacement, and stiffness in following a standardized protocol. Results The peak-to-peak displacement under a 200-N load was not significantly different among the groups; however, peak-to-peak displacement under a 600- and 1000-N load as well as total displacement exhibited better stability in PMMA-augmented screw osteosynthesis compared to screw fixation without augmentation. The stiffness of the construct was increased by both CP- and PMMA-based cements. Conclusion Addition of an injectable bone cement to screw osteosynthesis is able to increase fixation strength in a biomechanical calcaneal fracture model with synthetic bones. In such cases, PMMA-based cements are more effective than CP-based cements because of their inherently higher compressive strength. However, whether this high strength is required in the clinical setting for early weight-bearing remains controversial, and the non-degradable properties of PMMA might cause difficulties during subsequent interventions in younger patients.}, language = {en} } @phdthesis{Renner2018, author = {Renner, Tobias}, title = {In vitro Testverfahren zur Qualifizierung von Knochenklebstoffen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-161546}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2018}, abstract = {Knochenklebstoffe, welche eine unkonventionelle M{\"o}glichkeit im Bereich der chirurgischen Frakturversorgung darstellen, m{\"u}ssen bereits in vitro eine Reihe an klinischen Anforderungen erf{\"u}llen. Hinsichtlich entsprechender Pr{\"u}fverfahren wurde noch keine Normierungsarbeit geleistet, weswegen Ergebnisse verschiedener Arbeiten schwierig vergleichbar sind. Ziel der Arbeit war es daher Pr{\"u}fverfahren vorzustellen, welche die Besonderheiten des „Werkstoffes Knochen" ber{\"u}cksichtigen. In diesem Rahmen werden zwei neuartigen Klebstoffsysteme, ein in situ h{\"a}rtender Knochenzement aus Trimagnesiumphosphat, Magnesiumoxid und organischer Phytins{\"a}ure und ein lichth{\"a}rtender Knochenklebstoff aus Polyethylenglycoldimethacrylat, NCO-sP(EO-stat-PO), Campherchinon und anorganischen Newberyit-F{\"u}llern, vorgestellt. Neben diesen sind drei kommerziell erh{\"a}ltliche Klebstoffe Gegenstand der Untersuchung. Dies sind zum einen Histoacryl® und TruGlue® Gewebekleber, zwei Klebstoffe auf Cyanoacrylat-Basis mit unterschiedlich langer Alkyl-Seitenkette, zum anderen Bioglue®, ein Gewebekleber aus Albumin und Glutaraldehyd. Bei den Klebstoffen wurde die Zug- und Scherfestigkeit unter Einfluss der physiologischen Klebstoffalterung, der Variation der Klebefugenbreite, der Variation von komplement{\"a}ren F{\"u}geteilen, sowie F{\"u}geteiloberfl{\"a}chen inspiziert. Makro- und mikroskopische, sowie elektronenmikroskopischen Untersuchung der Bruchfl{\"a}chen auf mikrostrukturelle Besonderheiten und Versagemechanismus wurden angestellt. Die neuartigen Klebstoffsysteme unterliegen zwar den konventionellen Cyanoacrylaten hinsichtlich mechanischer Parameter, weisen aber dennoch ad{\"a}quate Klebefestigkeiten auf bei zugleich zahlreichen Vorteilen gegen{\"u}ber konventionellen Systemen im Umgang mit Knochen. Gerade der Magnesiumphosphatzement scheint auf Grund mechanischer Parameter und Vorz{\"u}gen wie der guten Biokompatibilit{\"a}t und biologischen Abbaubarkeit, Osteoinduktivit{\"a}t, Osteokonduktivit{\"a}t, der einfachen Applizierbarkeit, einem hohen Kosten-Nutzen-Faktor oder dem g{\"u}nstigen Verhalten in w{\"a}ssrigen Milieu vielversprechend.}, subject = {bone}, language = {de} } @article{WirtzGraviusAscherletal.2014, author = {Wirtz, Dieter C. and Gravius, Sascha and Ascherl, Rudolf and Thorweihe, Miguel and Forst, Raimund and Noeth, Ulrich and Maus, Uwe M. and Wimmer, Matthias D. and Zeiler, Guenther and Deml, Moritz C.}, title = {Uncemented femoral revision arthroplasty using a modular tapered, fluted titanium stem 5-to 16-year results of 163 cases}, series = {Acta Orthopaedica}, volume = {85}, journal = {Acta Orthopaedica}, number = {6}, issn = {1745-3674}, doi = {10.3109/17453674.2014.958809}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114555}, pages = {562 - 569}, year = {2014}, abstract = {Background and purpose - Due to the relative lack of reports on the medium- to long-term clinical and radiographic results of modular femoral cementless revision, we conducted this study to evaluate the medium- to long-term results of uncemented femoral stem revisions using the modular MRP-TITAN stem with distal diaphyseal fixation in a consecutive patient series. Patients and methods - We retrospectively analyzed 163 femoral stem revisions performed between 1993 and 2001 with a mean follow-up of 10 (5-16) years. Clinical assessment included the Harris hip score (HHS) with reference to comorbidities and femoral defect sizes classified by Charnley and Paprosky. Intraoperative and postoperative complications were analyzed and the failure rate of the MRP stem for any reason was examined. Results - Mean HHS improved up to the last follow-up (37 (SD 24) vs. 79 (SD 19); p < 0.001). 99 cases (61\%) had extensive bone defects (Paprosky IIB-III). Radiographic evaluation showed stable stem anchorage in 151 cases (93\%) at the last follow-up. 10 implants (6\%) failed for various reasons. Neither a breakage of a stem nor loosening of the morse taper junction was recorded. Kaplan-Meier survival analysis revealed a 10-year survival probability of 97\% (95\% CI: 95-100). Interpretation - This is one of the largest medium- to longterm analyses of cementless modular revision stems with distal diaphyseal anchorage. The modular MRP-TITAN was reliable, with a Kaplan-Meier survival probability of 97\% at 10 years.}, language = {en} } @phdthesis{Schimmang2006, author = {Schimmang, Kai-Uwe Felix}, title = {Bestimmung des Zetapotentials von Calcium-Phosphat-Partikeln in w{\"a}ssriger und organischer Phase}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20406}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung des Zetapotentials von Calciumphosphaten, um Aussagen {\"u}ber die elektrostatische Stabilisierung der Partikel in fl{\"u}ssiger Phase und damit verbundener Prozesse, wie Agglomeration, Adsorption oder die rheologischen Eigenschaften von Pulversuspensionen machen zu k{\"o}nnen. F{\"u}r den Herstellungs- und Verarbeitungsprozess feink{\"o}rniger Calciumphosphat-Zementmischungen spielt das Zetapotential eine entscheidende Rolle. Die Mahlung der Edukte, beispielsweise DCPA, muss zur Erreichung hoher Endfeinheiten in fl{\"u}ssiger Phase erfolgen. Verwendung finden hierbei verschiedene Suspensionsmedien, wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol. Suspensionsmedien, die zu einem hohen Zetapotential der Partikeloberfl{\"a}che f{\"u}hren (Wasser, Alkohol/H3PO4), minimieren die Agglomeration der Partikel und f{\"u}hren zur gew{\"u}nschten Spaltung von Partikeln und nicht von Agglomeraten. So kann DCPA in Wasser (Zetapotential -18.4mV) bis zu einer mittleren Korngr{\"o}ße von 0.6µm nach 24h aufgemahlen werden, w{\"a}hrend Isopropanol (Zetapotential -2.8mV) nur eine Endfeinheit von ca. 2µm der mittleren Korngr{\"o}ße ergibt. Das Zetapotential spielt auch bei der anschließenden Verarbeitung der Zementpasten im Hinblick auf die rheologischen Eigenschaften eine große Rolle. Durch Modifikation der Zementpaste mit mehrwertigen Anionen, etwa Alkaliphosphaten, k{\"o}nnen hohe Potentiale der Partikeloberfl{\"a}che im Bereich von -30mV bis -45mV eingestellt werden. Die Partikelaufladung f{\"u}hrt zu einer verbesserten Dispergierung feiner Partikel und zu einer Viskosit{\"a}tsabnahme der Zementpaste analog zur Wirkung von Alkalicitraten. Auch die Modifikation der Zemente mit Antibiotika f{\"u}hrt teilweise zu starken {\"A}nderungen des Zetapotentials. Bei Verwendung von Gentamicinsulfat ist sie sogar mit einer Ladungsumkehr der Partikeloberfl{\"a}che verbunden. In nachfolgenden Untersuchungen konnte dieses Verhalten mit {\"A}nderungen der Abbindeeigenschaften der Zemente in Zusammenhang gebracht werden. Die Bestimmung des Zetapotentials stellt somit einen n{\"u}tzlichen Parameter zur Absch{\"a}tzung der Verarbeitungseigenschaften von Calciumphosphat-Pulversuspensionen dar. Durch Modifikation der fl{\"u}ssigen Phase mit Additiven kann Einfluss auf das Zetapotential genommen und so die rheologischen Eigenschaften der Suspension eingestellt werden, etwa um injizierbare Calciumphosphat-Zemente f{\"u}r eine minimal-invasive Applikation der Zementpaste herstellen zu k{\"o}nnen.}, language = {de} } @phdthesis{Roesch2006, author = {R{\"o}sch, Philipp A.}, title = {Einfluss von Aminos{\"a}uren und Proteinen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Calcium-Phosphat-Zementen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18413}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen von Aminos{\"a}uren (AS) und Proteinen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Calciumphosphat-Zement in Hinblick auf ihre klinische Verwendbarkeit zu untersuchen. Im Rahmen der Arbeit wurden ein zweikomponentiger Zement bestehend aus Tetracalciumphosphat (TTCP) und Calciumhydrogenphosphat (Monetit, DCPA), sowie zwei einkomponentige Zemente aus mechanisch aktiviertem alpha-Tricalciumphosphat (alpha-TCP) bzw. beta-Tricalciumphosphat (beta-TCP) verwendet. Die Zemente wurden mit verschiedenen Aminos{\"a}uren und Proteinen durch Zusatz zur fl{\"u}ssigen Zementphase modifiziert. Untersuchte Qualit{\"a}tsparameter waren die Abbindezeit nach Gillmore, die mechanische Stabilit{\"a}t sowie die Phasenzusammensetzung nach Aush{\"a}rtung und {\"A}nderungen der Oberfl{\"a}chenladung und des pH-Werts der Zementpartikel nach Modifikation. Die Abbindezeit wurde mittels der Gillmor-Nadel-Methode untersucht. Hierbei zeigten sich teilweise deutlich verl{\"a}ngerte Abbindephasen wie z.B mit Arginin (ST = 18 min) auf das Vierfache des Zementnormwertes. Eine Abh{\"a}ngigkeit der Abbindezeit von der Konzentration konnte nur f{\"u}r TTCP-DCPA-Zement mit Proteinen nachgewiesen werden. Untersuchungen der Partikelladung der Zementbestandteile {\"u}ber das Zeta-Potential ergaben f{\"u}r Arginin in Verbindung mit allen Zementen die h{\"o}chsten Potentiale von bis zu -35,1 ± 1,1 mV, was {\"u}ber die verst{\"a}rkten Abstoßungskr{\"a}fte der CPC-Partikel die Verl{\"a}ngerung der Abbindezeiten erkl{\"a}rt. Die Bestimmung der pH-Werte der suspendierten Zementpartikel in Aminos{\"a}urel{\"o}sungen ergab f{\"u}r alle Proben basischere pH-Werte als die jeweiligen isoelektrischen Punkte der Aminos{\"a}uren. Dies bedingt, dass alle Verbindungen in deprotonierter Form vorliegen. Die Ermittlung der Druck- und Zugfestigkeit der Zemente erfolgte im standardisierten Verfahren nach Verdichtung der Zementpaste. Die Druckfestigkeit (CS) der unmodifizierten Zemente lag bei 64,1 ± 3,0 MPa (alpha-TCP), 51,8 ± 4,1 MPa (beta-TCP) und 83 ± 10 MPa (TTCP-DCPA). Es zeigte sich, dass Albumin und Fibrinogen zu einer Verringerung der Zementstabilit{\"a}t f{\"u}hren. Die Zugabe von Aminos{\"a}uren zu alpha-und beta-TCP Zementen erbrachte gleichbleibende bzw. verringerte Festigkeiten. Bei TTCP-DCPA-Zement verursachte die Modifikation mit einigen Aminos{\"a}uren h{\"o}here Festigkeiten bis 133,4 ± 4,2 MPa (CS) durch 20\% Glycin Zusatz, erkl{\"a}rbar durch eine h{\"o}here Dichte und damit geringere Porosit{\"a}t der Zementmatrix. Rasterlektronenmikroskopische Untersuchungen der TTCP-DCPA-Zementtextur zeigten zus{\"a}tzlich eine Ver{\"a}nderung des mikrostrukuturellen Aufbaus der Zementmatrix. Durch infrarotspektrometrische Untersuchung der abgebundenen Zemente konnte gezeigte werden, dass alle Aminos{\"a}uren als chemisch nicht gebundene Additive in der Zementmatrix vorliegen und sich mit Wasser auswaschen lassen. Eine Umsetzung der Zementreaktanden zu nanokristallinem Hydroxylapatit konnte durch die r{\"o}ntgendiffraktometrische Untersuchung f{\"u}r alle Formulierungen gezeigt werden. Die Verbesserungen der Zementeigenschaften einiger Proben sind im Bezug auf den klinischen Einsatz interessant, da sich so die Indikationsbreite der verst{\"a}rkten CPC erweitern ließe, beispielsweise auf gering kraft-belastete Defekte im Bereich der oberen Extremit{\"a}ten oder der Halswirbels{\"a}ule. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen m{\"u}ssten sich vor allem mit dem Mechanismus der beobachteten Zementverst{\"a}rkung besch{\"a}ftigen. Hierf{\"u}r m{\"u}ssten oberfl{\"a}chensensitive Verfahren zur Charakterisierung der Wechselwirkung von Zementpartikel und Aminos{\"a}ure, beispielsweise Festk{\"o}rper -NMR, zum Einsatz kommen.}, language = {de} } @phdthesis{Bangert2005, author = {Bangert, Kerstin}, title = {Herstellung und Charakterisierung von Calciumorthophosphaten f{\"u}r die Anwendung als Knochenersatzwerkstoffe}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18216}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Eine Materialklasse, welche die Vorteile von freier Formbarkeit und Anpassungsfaehigkeit an Knochendefekte mit der exzellenten Biokompatibilitaet von Calciumphosphatverbindungen vereint, sind Calciumphosphatzemente(CPC). Aufgrund ihrer aehnlichen chemischen Zusammensetzung mit der anorganischen Komponente des Knochens werden Calciumphosphate vielfaeltig als Knochenersatzmaterialien eingesetzt. Sie besitzen eine hohe Osteokonduktivitaet und ermoeglichen so die Knochenbildung an der Oberflaeche des Materials. Trotz der grossen Bandbreite von Verbindungen finden nur zwei Hauptgruppen von Calciumphosphaten als Knochenersatz Verwendung: Hydroxylapatit und beta-Tricalciumphosphat. Ziel der voliegenden Arbeit war die Darstellung und Charakterisierung einer Reihe von Calciumorthophosphaten fuer die Anwendung in Knochenersatzwerkstoffen. Die Untersuchungen beschraenkten sich hierbei auf Calciumhydrogenphosphat(DCPA), Tetracalciumphosphat(TTCP), alpha-Tricalciumphosphat, beta-Tricalciumphosphat, die alleine bzw. in Mischung Bestandteile experimenteller und kommerzieller Knochenersatzwerkstoffe sind. Neben der phasenreinen Darstellung der Verbindungen war der Einfluss von Edukteigenschaften(Groessenverteilung) sowie Sinter- bzw. Mahlparametern auf Korngroesse und Verteilung der resultierenden Produkte Gegenstand der Arbeit.}, language = {de} }