Knochenstimulatoren – wie effektiv sind sie?

Knochenstimulatoren oder Knochenwachstumsstimulatoren sind Vorrichtungen, die zur Verbesserung der Knochenverbindung verwendet werden. Pseudarthrose [Nichtheilung der Fraktur] oder verzögerte Frakturheilung [Fraktur heilt langsamer als erwartet] sind häufige und signifikante Probleme bei der Knochenheilung. Interne oder externe Fixierung, Knochentransplantation und radikaler und seltener Amputation sind die empfohlenen invasiven Optionen.

Die berichtete Inzidenz von Pseudarthrosen in verschiedenen Knochen ist

• Schienbein – 35 %
• Femur – 19 %
• Oberarmknochen – 7,5 %
• Unterarmknochen – 15,5 %
• Schlüsselbein – 2%

Die Knochenheilung kann durch äußere und innere Stimuli manipuliert werden. Äußere Reize sind biomechanisch und innere biologisch. Eine Vielzahl von biologischen, mechanischen und physikalischen Eingriffen wurde entwickelt, um die Frakturheilung zu verbessern. Physikalische Methoden zur Stimulierung der Knochenheilung umfassen elektrische Knochenstimulatoren, gepulsten Ultraschall niedriger Intensität und extrakorporale Stoßwellen.

Diese Modalitäten sind für Patienten weniger invasiv, verursachen weniger Morbidität und sind weniger kostspielig.

Aber wie effektiv sind diese Knochenstimulatoren?

Arten von Knochenstimulatoren

Knochenstimulatoren können externe Knochenwachstumsstimulatoren sein, die oberflächlich oder perkutan sind, und implantierbare Knochenwachstumsstimulatoren, die implantiert werden müssen. Abhängig davon, wie sie die Wirkung erzeugen, können Knochensimulatoren unterschiedlicher Art sein, wie unten beschrieben.

Elektrisch oder elektromagnetisch

Elektrische und elektromagnetische Felder wirken ähnlich wie mechanische Belastungsanwendungen. Sie erzeugen einen Dehnungsgradienten, der dazu führt, dass Flüssigkeit von hohem zu niedrigem Druck durch die Kanälchen strömt. Dadurch werden die Osteozytenmembranen strömungsbedingter Scherspannung und elektrischen Potentialen ausgesetzt, die ihre Aktivierung bewirken.

Eine Vielzahl von Instrumenten wurde entwickelt, um mit elektrischen und elektromagnetischen Feldern an Frakturstellen geliefert zu werden, die jeweils in einen von drei Typen kategorisiert werden:

• Gleichstrom-Stimulatoren
• Stimulatoren mit induktiver Kopplung oder gepulste elektromagnetische Felder
• Stimulatoren mit kapazitiver Kopplung

Gleichstrom-Knochenstimulatoren benötigen entweder implantierte oder perkutan angebrachte isolierte Elektroden. Andere zwei sind nicht invasiv

Implantierbare Knochenstimulatoren haben den Vorteil, dass sie den Knochen direkt an der Frakturstelle konstant stimulieren, haben aber mehr Probleme wie Infektionsraten und schmerzhaftes Implantat.

Induktive Koppelgeräte [gepulste elektromagnetische Felder] können unter Vergussmaterial platziert oder durch das Material hindurch verwendet werden. Ein externer Akku wird mitgeliefert. Diese erzeugen schwache elektromagnetische Signale, die nach Erreichen einer Frakturstelle in elektrische Ströme umgewandelt werden, von denen angenommen wird, dass sie die normalen physiologischen Prozesse des Körpers nachahmen. Das hohe Gewicht dieser Geräte kann zu einer schlechten Compliance führen.

Kapazitive Kopplungsgeräte sind kleine, leichte Geräte, die eine externe Stromquelle für Frequenzen von 20–200 kHz und elektrische Felder an Bruchstellen von 1–100 mV/cm verwenden. Patienten müssen die Batterien täglich wechseln und Hautreizungen sind ein häufiges Problem.

Gepulster Ultraschall mit niedriger Intensität [LIPUS]

Gepulster Ultraschall niedriger Intensität erzeugt ein mechanisches Signal, das durch Weichgewebe und Knochen übertragen wird, was zu einer Mikrobewegung an der Frakturstelle führt, was zu einer erhöhten Expression von Cyclooxygenase-240 führt, was zu einem erhöhten Prostaglandin E-2 an der Frakturstelle und einer erhöhten Mineralisierung führt.

Die Mikrobewegung verursacht auch einen Flüssigkeitsfluss in den Geweben und der extrazellulären Matrix, was zu einer erhöhten Zellpermeabilität und einem erhöhten Nährstoffgehalt an der Frakturstelle führt. Ein kleiner Temperaturanstieg tritt ebenfalls auf und führt zu einer erhöhten lokalen Durchblutung. Erhöhte Zytokine und Interleukin 8 können eine verstärkte Gefäßneubildung oder Angiogenese auslösen. Erhöhter Einbau von Calciumionen in Kulturen von Knorpel- und Knochenzellen stimulieren die Expression zahlreicher Gene. Es kommt zu einer verstärkten Bildung von weichem Kallus und zu einem frühen Beginn der enchondralen Ossifikation.

LIPUS soll vielversprechend für die Heilung frischer Frakturen und die Behandlung von verzögerter Heilung oder Pseudarthrosen sein.

Extrakorporale Stoßwellen

Die extrakorporale Stoßwellenmethode wird kürzlich untersucht und nicht als Standardbehandlung für Knochenbrüche verwendet.

Aktuelle Evidenz für Knochenstimulatoren

Einer der größten Nachteile von Knochenstimulatoren ist das Fehlen einer ausreichenden Anzahl von Studien. Daher können keine angemessenen Empfehlungen gegeben werden.

Für die Behandlung verzögerter Heilungen und Pseudarthrosen haben alle anderen Knochenstimulatoren eine Empfehlung des Grades C, was bedeutet, dass eine weitere Validierung erforderlich ist.

Darüber hinaus gibt es keine ausreichenden Beweise, um einen Stimulator einem anderen vorzuziehen.

Die Schlussfolgerung ist , dass wir nicht genügend Daten über Knochenstimulatoren haben, um ihre Verwendung bei der Heilung von Knochenbrüchen zu bejahen oder zu verneinen. Es bleibt die Notwendigkeit, große und endgültige Studien durchzuführen.

Wie und wann man Knochenstimulatoren verwendet

Die beste Person, die nach schwachen Beweisen und ohne eindeutige Empfehlungen entscheidet, ist Ihr behandelnder Arzt. Ihr Frakturmuster, Ihr Alter, Ihre Behandlungsmethode, Ihr Versicherungsschutz usw. sind einige der Faktoren, die die Verschreibung von Knochenstimulatoren bestimmen können.