Unfallchirurgie: Stahl schlägt Titan

1. März 2012
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Implantate aus Titan sind heute Standard in der Unfallchirurgie. Ein Hauptargument für ihre Anwendung ist die angeblich bessere Biokompatibilität. Stahl-Implantate hingegen gelten fast schon als Relikte aus der „Steinzeit“. Möglicherweise zu Unrecht.

Titan ist ein sehr begehrtes Metall, das nicht allein in der Medizin verwendet wird, sondern bekanntlich auch im Schiffs-, Flugzeug- und Fahrzeugbau, um nur ein paar wenige Anwendungsgebiete zu nennen. Als Gründe für den Einsatz von Titan-Implantaten in der Unfall- einschließlich der Wirbelsäulenchirurgie werden vor allem Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit genannt. Ein gewichtiger Vorteil ist zudem, dass kernspintomografische Untersuchungen bedenkenlos möglich sind, was zum Beispiel von erheblicher Relevanz bei intrakraniellen Aneurysma-Clips in der Neurochirurgie ist.
Die Ansicht aber, Titan-Implantate in der Frakturversorgung hätten die bessere Biokompatibilität und verminderte Infektraten aufgrund geringerer Korrosion basiere überwiegend auf In-Vitro- und In-Vivo-Studien, „nicht jedoch auf klinischer Evidenz“, meint Dr. Sebastian Weckbach vom Universitätsklinikum Ulm. Titan-Implantate hätten sogar mehrere Nachteile, etwa ein erhöhtes Risiko

  • für ein frühzeitiges Implantatversagen und
  • für Komplikationen bei Revisionseingriffen oder Materialentfernungen. Außerdem seien die Kosten höher.

Indirekter Vergleich klinischer Ergebnisse

Zusammen mit seinen Kollegen ist Weckbach daher in einer retrospektiven Studie der Frage nachgegangen, ob Titan-Implantate zur Frakturversorgung den Patienten tatsächlich mehr nutzen als Platten und Schrauben aus Stahl-Legierungen. Konkrete Fragestellung der kürzlich publizierten Studie („Der Unfallchirurg“) war, ob Titan-Implantate mit höheren Komplikations- und Revisionsraten in der Versorgung peripherer Frakturen einhergehen. Für die Studie hat das Team Daten eines Trauma-Zentrums in den USA („Denver Health Medical Center“ ) ausgewertet. Berücksichtigt wurden alle über 15 Jahre alten Patienten, die zwischen dem 1. Januar 2006 und dem 31.Dezember 2010 wegen einer Extremitäten-Fraktur mit Stahl-Platten osteosynthetisch versorgt wurden. Die Resultate verglichen Weckbach und seine Kollegen dann mit den publizierten Daten zur Komplikationsrate von Titan-Implantaten bei identischen Indikationen und Frakturlokalisationen. Ausgewertet wurden Daten von 751 Patienten, bei denen 774 Frakturen mit 859 Stahl-Platten versorgt wurden.

Bessere Resultate mit Stahl-Platten

Nach Angaben der Unfallchirurgen betrug die Komplikationsrate bei diesen Patienten 8, 01 Prozent (n=62), die operative Revisionsrate 5,16 Prozent (n=40). Erwartungsgemäß höher waren die Komplikations- und Revisionsraten bei offenen Frakturen: Im Vergleich zu den Raten bei geschlossenen Frakturen (7,4 und 4,3 Prozent) betrugen sie 16,4 und 13,5 Prozent. Insgesamt seien die Resultate, so Weckbach und seine Kollegen, sogar besser als die publizierten Ergebnisse für Titan-Platten bei identischen Indikationen.

Stahl-Implantate: sicher und auch ökonomisch sinnvoll

Die Schlussfolgerung von Weckbach und seinen Kollegen lautet daher: „In Anbetracht“ der „multiplen negativen Aspekte, die mit der Materialeigenschaft von Titan verbunden sind, und dem Mangel an Evidenz zum verbesserten Outcome bei Gebrauch von Titan-Implantaten in der Unfallchirurgie, erscheint die anekdotische und weit verbreitete Prämisse der Minderwertigkeit von Stahl-Implantaten gegenüber Titan unverständlich und wissenschaftlich unbegründet“. Stahl-Implantate zur Frakturversorgung seien daher eine „sichere und ökonomisch sinnvolle Alternative zur in Zentraleuropa weit verbreiteten Verwendung von Titan-Implantaten“. Auch das häufig angeführte Argument des erhöhten Allergie-Risikos bei Implantaten aus Stahl-Legierungen, insbesondere mit Nickel, überzeugt Weckbach nicht. Denn zum einen gebe es inzwischen nickelfreie Stahl-Implantate.

Und zum anderen seien auch bei Titan-Implantaten Kreuzallergien mit Nickel- und Kobaltintoleranz beschrieben worden, die zu Komplikationen geführt hätten. Ohnehin scheinen Implantat-Allergien „im Gegensatz zu der häufig vorkommenden kutanen Metallallergie selten zu sein, große Übersichtsdaten fehlen jedoch“, hieß es hierzu bereits 2008 in einer Stellungnahme des interdisziplinären „Arbeitskreises Implantatallergie“ mehrerer Fachgesellschaften. Ohnehin sollte nicht jeder Patient, bei dem es zu einer aseptischen Implantat-Lockerung gekommen sei, vorschnell als „Allergiker“ eingeordnet werden, betont auch der Orthopäde Dr. Heiko Meyer vom Universitätsklinikum Magdeburg .

96 Wertungen (4.24 ø)

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12 Kommentare:

Dr.med Friedrich Schuster
Dr.med Friedrich Schuster

Es gibt für beide Materialien Einsatzgebiete ohne dass man ideologisch werden muß. Bei der Frakturbehandlung (Platten Nägel ect) die nach Bruchheilung wieder entfernt werden, sehe ich keine Vorteile für Titan. Wichtiger als das Material ist da oft die Fertigungsqualität, die zB. bei Schrauben oft zu wünschen übrig lässt, speziell wenn der Gewindegang zum Kopf zu nicht sanft ausläuft oder Riefen aufweist gibt’s hier nicht selten Brüche (sogenannte Kerbwirkung)oder der Kopf bricht sogar schon beim Ein-drehen ab, auch wenn man keine herkulischen Kräfte hat. Titan ist da wohl etwas resistenter und vielleicht deshalb auch etwas beliebter.

#12 |
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Dr. med. Joachim Sasse
Dr. med. Joachim Sasse

Kaltverschweißung gibt es nicht bei Osteosynthese-Materialien!!!

Bei der Kaltverschweißeung sind sich berührende, hochglanzpolierte Oberflächen erforderlich, die so glatt sind, dass die Elektronen der Metallatome nicht mehr unterscheiden können, ob der nächste Atomkern noch zur eigenen oder zur benachbarten Metallstruktur gehören. Es entsteht dann ein echter Stoffschluss, wie beim Schweißen.

Bei den festsitzenden winkelstabilen Schrauben liegt eher eine Verbiegung der Schraubenlöcher vor, da die Schrauben trotz Bohrhülse nie exakt zentriert sitzen und somit Spannungen in der Platte aufgebaut werden. Es entsteht dann eher ein Formschluss.

#11 |
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Stahl-Titan-Differenzen – klinisches Outcome

Paraklinisch sind suffiziente Kenntnisse zu Materialeigenschaften und in-vitro-Tests vorhanden. Hingegen nicht suffizient sind bisherige klinische Kenntnisse hinsichtlich wissenschaftlicher Verifizierbarkeit.

Dabei sind klinische Kenntnisse und Erfahrungen mit Implantaten für Osteosynthesen wegen Frakturen, korrigierenden Osteotomien od. bei Endoprothesen zu unterscheiden von wissenschaftlicher Verifizierbarkeit. Ausschließlich erfahrungsbezogene individuelle Bewertungen führen zu systematischen optionalen Fehlbeurteilungen und konsekutiv zu klinischen (vermeidbaren) Fehlern (OP-Resultate).

Erst durch systematisches klinisches Outcome-Research sind valide wissenschaftliche Aussagen und Interpretationen möglich – und damit tatsächliche Qualitätssicherung. Ein konsequenter Schritt in diese Richtung ist im Bereich Orthopädie/Traumatologiedie das kürzlich nun auch in Deutschland eingeführte Endoprothesenregister. Analoge Register für weitere relevante klinische Bereiche (O/T) stehen noch aus.

Darüber hinaus sind zukünftig weiter wissenschaftlich valide Studien – unter besonderer Berücksichtigung klinisch erforderlicher Outcome-Daten – einzufordern. Demgegenüber sollten evaluierende Gremien ausschließlich Studienpräsentationen/-publikationen unterstützen, die suffizienten validen Kriterien genügen. Somit wären inflationäre Studien mit z.B. nicht relevanten Fragestellungen, Parametern, insuffizienten Probandenzahlen (N=13, N=27 o.ä.), unzulässigen statistischen Interpretationen und nicht Daten bezogenen Schlußfolgerungen – zumindest theoretisch – obsolet.

Dr.med. Walther J. Kirschner, FA Orthopädie

#10 |
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Gesundheits- und Krankenpfleger

Habe über zwanzig Jahre im OP gearbeitet, kenne jegliches Osteosynthesematerial in Stahl oder Titan.
Alle Nachteile vom Titan habe ich mir schon immer gedacht nur aus meiner Erfahrung , Frakturen die mit Stahlimplanten versorgt wurden konnten später bei der Metallentfernung einfacher entfernt werden , es bildet sich eine Kapsel um das Implantat und der Weichteilschaden bzw. Gefäß- und Nervenschädugungen sind geringer. Bei Titanimplantaten sieht dieses schlechter aus , denn Titan verbindet sich mit den Weichteilen und Knochen sehr stark der daraus resultierende Weichteilschaden und Knochenschaden ist sehr groß und die Materialentfernung sehr traumatisch.
Und ich kann mich auch daran anschließen, das Titan zu weich ist und Schraubenköpfe abbrechen (bei ME) oder das Gewinde schon beim Implantieren defekt sind.
Also ich kenne auch die Zeit wo es noch kein Titan gab und meine das die Komplikationen heute durch Titan mehr geworden sind.
1. Eingriffe dauern oft länger vorallem die ME
2. Kosten für die OP und Material sind höher
3. Komplikationen sind höher
4. Materialbruch , Schraubenbruch usw. ist höher

#9 |
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Dr. Hans Stange
Dr. Hans Stange

Ganz interessant ist im Hinblick auf den Beitragn 5, u.a.”¿Titandioxid ist ein potenzielles Humankarzinogen (Gruppe 2b).¿ Es soll getrennt von Nahrungs- und Genussmitteln gehalten werden. Nach Hautkontakt soll man die Haut mit viel Wasser und Seife abwaschen” die jahrzehntelange Verwendung von besonders feinteiligem TiO2 in Sonnenschutzmitteln anzusehen. TiO2 ist ein hervorragender Photokatalysator und Radikalbildner. Trotzdem wurde der signifikanten Zunahme von Hautkrebs proportional zur Verwendung von Sonnenschutzmitteln keine Bedeutung zugemessen.

#8 |
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Wenn ich die Studie richtig interpretiere, dann werden retrospektiv die Daten zu Revisionen nach Stahlimplantaten eines (!) bestimmten (Lebel-1) Trauma Centers in den USA mit allgemeinen Daten anderer (!) Zentren bzgl. Revisionen nach Titanimplantaten verglichen. Die Studie hat hohe Fallzahlen und ist daher von Bedeutung. Problematisch ist jedoch, dass kein Vergleich zu Ergebnissen mit Titanimplantaten desselben Zentrums vorliegt; mögliche systematische Fehler liegen dabei in der Zusammensetzung des Patientengutes, das unterschiedlich sein könnte zu dem in anderen Studien (z.B. unterscheidliches Geschlechterverhältnis, unterschiedliche Altersstruktur, etc.), evtl. auch in der Arbeitsweise der Klinik was Aufteilung von Nachsorge/Reha etc betrifft. Bevor hier große gesundheitspolitische Schlüsse gezogen werden, sollte eine kontrollierte und randomisierte Studie vorliegen.

#7 |
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ich wäre sehr daran interessiert wie denn ein Vollblutstatistiker die verschiedenen BIOS der Studie berücksichtigen würde. In einem Krankenhaus, was Stahl und titan verwendet muss man annehmen, dass wenn es sich nicht um ein kontrollierte prospektive Randomisierung handelt, Gründe dafür vorliegen, warum sich in jedem Einzelfall der Chirurg gegen Titan und für Stahl entschieden hat. Diese Gründe wurden nicht miterfasst und somit ist jegliche Statistik und Vergleich meiner Meinung nach nicht möglich. Insbesondere muss die Frage nach der Vergleichsgruppe gestellt werden, denn nicht nur die AO klassifikation (hier als Kriterium gewählt) hat Einfluss auf das Outcome, andere Parameter auch. Eine Matched Pairs Analyse hätte sicherlich bessere Ergebnisse gebracht. Bei einer Power-Analyse kommen sicherlich interessante Ergebnisse heraus, denn ich kann mir nicht vorstellen, dass die N-Zahl der einzelnen Indikationen eine Evidenz jeglicher Art im Vergleich mit der Literatur erlauben. Die Aussagen die hier getroffen sind, sind sicherlich nicht so zu verallgemeinern, wie es hier geschehen ist.

#6 |
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dr. med.dent. Wolfgang Stute
dr. med.dent. Wolfgang Stute

in der Zahnmedizin sind ebenfalls Titan / Titandioxidverträglichkeiten ein Problem .Auch entstehen oft im Mikroenvirement chronische Entzündungen , die zu einer Periimplantitis führen können .

Titan in Implantaten und künstlichen Gelenken , usw.
In 17 % der Bevölkerung liegt eine genbedingte Problematik der Verträglichkeit von Titanprodukten vor . Diese lässt sich labortechnisch erfassen.
Titandioxid in allen Tabletten ist krebserzeugend
Titandioxid (E171 bzw. CL 77891) ist vielen Dingen, die wir zu uns nehmen wie z.B. allen Tabletten, Nahrungsergänzungsmitteln, Arzneimitteln, Tabakerzeugnissen, aber auch Dragees, Kaugummis und Überzügen, Zahnpasta und Sonnenschutzmitteln zugesetzt. Titandioxid ist ohne Höchstmengenbeschränkung für Lebensmittel allgemein zugelassen. Die offizielle Version ist, dass wir diesen Zusatzstoff ohne Einschränkung verzehren könnten (vgl. z.B. http://www.zusatzstoffe-online.de/zusatzstoffe/44.e171_titandioxid.html).
Unter http://www.carl-jaeger.de/PDF/SD/TITAN.PDF stehen folgende Warnhinweise eines Titandioxid-Herstellers: ¿Basierend auf Inhalationsstudien an Ratten entschied das IRAC, dass ¿ausreichender Beweis für Karzinogenität von Titandioxid an Versuchstieren vorliegt¿, daraus ergab sich die Gesamteinstufung der IRAC: ¿Titandioxid ist ein potenzielles Humankarzinogen (Gruppe 2b).¿ Es soll getrennt von Nahrungs- und Genussmitteln gehalten werden. Nach Hautkontakt soll man die Haut mit viel Wasser und Seife abwaschen und nach Verschlucken soll man bei Beschwerden ärztlichen Rat einholen.
Das Inhalieren von Titandioxid wird auch zugemutet. Der Handelsname ist Kronos 1007 (vgl. Sicherheitsdatenblatt unter
http://www.kronosww.com/KronosFiles.nsf/wLookup/DTobacco/$file/sd1036_-_KRONOS_1007_(D).pdf .
Auch haben Forscher winzige Titandioxid-Teilchen schwangeren Mäusen injiziert. Beim Nachwuchs war danach die Aktivität Hunderter Gene verändert – ähnlich wie bei neurologischen Erkrankungen (vgl. http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,638825,00.html).
Im Sicherheitsdatenblatt eines Herstellers des Lebensmittelzusatzes (!) Titandioxid (Handelsname: Titandioxid Pharma) gemäß 1907/2006/EG Artikel 31 ist unter Erste-Hilfe-Maßnahme u.a. angegeben: Nach Verschlucken: sofort ärztlichen Rat einholen (vgl. http://www.silbermann.de/download/SDB/49278200.pdf).
Nach den Angaben dieses Herstellers des Lebensmittelzusatzes Titandioxid Pharma müssten wir somit alle schon lange ärztlichen Rat einholen.

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Weitere medizinische Berufe

Quelle: Uni Gießen, 17.08.2010

Wie Nickelallergien entstehen
Einen Beitrag zur Entschlüsselung der allergiefördernden Eigenschaften von Nickel haben jetzt Wissenschaftler geleistet. Es konnte aufgeklärt werden, auf welche Weise Nickel eine Entzündung der Haut hervorruft, die einem sichtbaren Ekzem vorausgeht.

Allergien gehören zu den Erkrankungen, die weiter an Häufigkeit zunehmen. An der Haut äußern sich Allergien vielfach als Kontaktekzeme, die mit Juckreiz, Rötung und Schuppung einhergehen. Das mit Abstand häufigste Allergen ist Nickel: Allein in Europa reagieren nach aktuellen Schätzungen 65 Millionen Menschen allergisch auf dieses Metall, das in vielen Gegenständen des alltäglichen Lebens wie z. B. Modeschmuck, Uhren und Münzen enthalten ist. Bis heute aber sind die Mechanismen, die zur Entstehung von Kontaktekzemen auf Nickel führen, nur unzureichend verstanden.
Die Forscher konnten nun zeigen, dass Nickel einen Rezeptor der so genannten ¿natürlichen Immunität¿ aktiviert und so intrazelluläre Signalübertragungswege in Gang setzt, die zur Bildung von entzündungsfördernden Botenstoffen führen. In der Folge kann das spezifische Immunsystem aktiviert werden und über Vermittlung von T-Lymphozyten ein Ekzem entstehen. Der jetzt identifizierte Rezeptor, toll-like receptor 4 (TLR4), wurde bereits 1998 entdeckt, ist aber bislang nur als Erkennungsstruktur für bestimmte von Bakterien freigesetzte entzündungsfördernde Substanzen, die so genannten Lipopolysaccharide, bekannt. Natürlicherweise spielt TLR4 eine Schlüsselrolle bei der Abwehr von Bakterien und verhindert durch Aktivierung des angeborenen Immunsystems bei bakteriellen Infektionen deren übermäßige Vermehrung. Die Gießener Forscher, die bis vor kurzem an der Medizinischen Faktultät Mannheim der Universität Heidelberg tätig waren, beobachteten erstmals, dass Nickel seine entzündungsfördernden Eigenschaften im Menschen entscheidend über TLR4 vermittelt, dass aber die Zielstruktur für Nickel eine andere ist als jene, die von bakteriellen Lipopolysacchariden benutzt wird. Diese Beobachtung könnte einen Durchbruch bei der Therapie der bislang nur schwer behandelbaren Nicklallergie bedeuten, da es prinzipiell möglich erscheint, spezifische TLR4-Hemmstoffe zu entwickeln, welche die Aktivierung des Rezeptors durch Nickel blockieren, ohne damit die wichtige natürliche Abwehrfunktion von TLR4 bei bakteriellen Infektionen zu beeinträchtigen.
Überraschenderweise ergaben weiterführende Untersuchungen, dass nur humane TLR4-Rezeptoren, nicht aber solche aus der Maus, durch Nickel aktiviert werden, da dem entsprechenden Maus-Rezeptor die bindungsrelevanten Aminosäuren fehlen. Die Wissenschaftler vermuteten, dass dies eine Erklärung für die bislang mysteriöse Beobachtung sein könnte, dass Mäuse keine Nickelallergien entwickeln und es bisher nicht gelungen ist, ein experimentelles Mausmodell für diese häufigste aller Kontaktallergien zu etablieren. Gemeinsam mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Stefan Martin (Universitäts-Hautklinik Freiburg) und Prof. Dr. Marina Freudenberg (Max-Planck-Institut für Immunbiologie, Freiburg) konnte jetzt erstmals ein Mausmodell etabliert werden, in dem Tiere, die anstelle des Maus-TLR4 den menschlichen TLR4-Rezeptor besitzen, eine allergische Reaktion auf Nickel entwickeln. Diese Daten belegen nicht nur, dass Beobachtungen aus Tiermodellen nur begrenzt auf die menschliche Situation übertragbar sind, sondern identifizieren mit Nickel das erste Allergen, das den immunologisch wichtigen TLR4-Rezeptor des angeborenen Immunsystems direkt aktivieren kann.

Titel der Publikation:
Crucial role for human Toll-like receptor 4 in the development of contact allergy to nickel.
Schmidt M et al.; Nature Immunology
(im Druck); online erschienen am 15. August 2010 als ¿advance online publication¿

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Weitere medizinische Berufe

Das Titan viele mechanische Nachteile gegenüber dem Implantatstahl hat, ist schon lange bekannt.

Da es aber noch keinen ganz nickelfreien Implantatstahl gibt – ohne den Nickelzusatz würde der Stahl sonst rosten – ist in der Tat abzuwägen, ob man den sehr gut biokompatiblen 316L Implantatstahl oder eine Titanlegierung in den Körper einbringt. Die Probleme, die durch eine Nickel-Sensibilisierung entstehen kann, sind noch nicht abschließend erforscht.

Der Bericht aus DocCheck vom 17.08.2010 sagt dazu einiges aus. Quelle: Uni Gießen, 17.08.2010

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Was mich vor allen Dingen an den winkelstabilen Titanimplanteten stört ist die Tatsache, dass die Inbusgewinde durch das Titan sehr “weich” sind und somit sehr schnell zum Überdrehen neigen. Wenn der Inbus dabei beschädigt wird, stört das den Erstoperateur meist nicht, aber denjenigen, der die Metallentfernung machen soll. Bis dato gibt es von der Industrie kein praktikables System, um diese kaltverschweissten winkelstabilen Titanschrauben ohne zu grossen Flurschaden wieder zu entfernen. Meist geht das nur mit brachialem Ausbohren der Schrauben und wenn mehr als eine Schraube einer winkelstabilen Platte kaltverschweisst sind, dann hat man meistens ein ziemliches Problem……JF

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Ich bin seit 2009 in Rente. Schon in nden letzten 10 Jahren fiel mir auf, dass vor allem bei der Metallentfrenung Schwierigkeiten aufgetreten sind, die ich vorher nicht kannte. Die Schrauben sitzen oft sedhr fest. Nägel können nur schwirig entfernt werden. Ich selbst hatte für mich beschlossen im FRalle einer notwendigen Frakturversorgung Stahlimplantate verwenden zu lassen. Im Gegensatz dazu habe ich bei der Endoprothetik bei zementlosem Einbausehr gute Erfahrungen gemacht, allerdings nur bei der Hüftendoprothetik.

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