Knochenaufbau mittels Knochenchips (Bone Chips)

Die Knochenaugmentation mittels Bone Chips ist eine Methode, bei der biotechnologisch hergestellte körpereigene Knochenstrukturen zur Kieferknochenaugmentation verwendet werden. Diese Technik ist eine Alternative zur herkömmlichen Knochentransplantation und bietet den Vorteil, dass keine umfangreichen Knochenentnahmen erforderlich sind.

Zahnlücken, die durch vorzeitigen Zahnverlust entstehen, können heute in vielen Fällen durch Implantatinsertion (Setzen künstlicher Zahnwurzeln) geschlossen werden. Liefert der Kieferknochen nicht genügend Volumen für die Aufnahme eines Implantats, so bieten sich verschiedene operative Vorgehensweisen zur Gewinnung von Knochensubstanz an. Dabei ist der Goldstandard, an dem andere Verfahren sich messen lassen müssen, die Entnahme und Aufbereitung autogenen (körpereigenen) Knochens. Da intraoral (im Mund) in der Regel die notwendige Menge von 1 bis 2 cm³ nicht verfügbar ist, muss die Entnahme aus dem Beckenkamm erfolgen. Ein Verfahren, das diese aufwendige Operation der Eigenknochenentnahme umgehen möchte, ist die Knochenaugmentation (Knochenaufbau) mittels Bone Chips. Die biotechnologische Verfahrensweise zu deren Herstellung wird als Tissue Engineering (Zellkultur-Technik) bezeichnet.

Durch Tissue Engineering hergestellte Transplantate müssen die Anforderung erfüllen, ein dreidimensionales Trägergerüst für autologe, osseoinduktive (körpereigene, die Knochenbildung auslösende) Zellen zur Verfügung zu stellen, das in der Phase des Tissue Engineering gut durchlässig für das Nährmedium ist und nach Einbringen in den Knochendefekt eine schnelle Vaskularisierung (Einsprossung neuer Blutgefäße) zulässt.

Zielsetzung der Knochenaugmentation mittels Bone Chips

Vorbereitung für Implantatinsertion: Durch die Schaffung ausreichenden Knochenmaterials wird eine stabile Basis für die Insertion von Zahnimplantaten geschaffen. Dies ist besonders wichtig, wenn aufgrund von Zahnverlust oder anderen Defekten nicht genügend Knochen vorhanden ist, um Implantate sicher zu verankern.
Wiederherstellung der Knochenintegrität: Bei Knochenverlust, sei es durch Zahnverlust, Trauma oder andere Ursachen, kann die Knochenaugmentation helfen, die natürliche Knochenstruktur wiederherzustellen und das Knochenvolumen zu erhöhen.
Verbesserung der Ästhetik: Durch die Rekonstruktion des Kieferknochens können auch ästhetische Aspekte verbessert werden, insbesondere im Bereich des Gesichtsprofils und des Zahnfleischverlaufs.
Förderung der Langzeitstabilität: Eine ausreichende Knochenstruktur ist entscheidend für die Langzeitstabilität von Implantaten und den langfristigen Erfolg zahnmedizinischer Behandlungen im Bereich der Kieferchirurgie.
Verminderung von Komplikationen: Durch die Verbesserung der Knochenstruktur können Komplikationen wie Implantatverlust, Lockerung oder Verschiebung minimiert werden, was die Lebensdauer von Implantatbehandlungen erhöht.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

Kieferknochenaugmentation vor Implantatinsertion bei unzureichendem Knochenvolumen
Wiederherstellung der Knochenstruktur nach Zahnverlust oder anderen Defekten

Kontraindikationen (Gegenanzeigen)

Allgemeinmedizinische Zustände, die eine Operation verbieten
Reduzierter Allgemeinzustand oder Wundheilungsstörungen, z. B. bei Diabetes mellitus
Schwäche des Immunsystems
Akute Infektionen im Operationsgebiet

Vor der Operation

Entnahme eines kleinen Stücks Periost (Knochenhaut) und etwa 150 ml Blut für das Tissue Engineering (Gewebezüchtung)
Vorbereitung des Operationsbereichs
Aufklärung des Patienten über das Verfahren und mögliche Risiken

Das Verfahren

I. Entnahme

Zur Herstellung von Bone Chips muss dem Patienten zunächst in einem kleinen operativen Eingriff unter Lokalanästhesie (örtlicher Betäubung) ein etwa 1 cm² großes Stück Periost (Knochenhaut) entnommen werden. Als Entnahmestelle bietet sich die Molarenregion (der Bereich der großen hinteren Backenzähne) des Unterkiefers an. Für den Wundverschluss werden Nähte gelegt, die nach 8 bis 10 Tagen wieder entfernt werden.

Zeitgleich zur Periostgewinnung erfolgt die Entnahme von etwa 150 ml Blut, dessen Serum im Labor durch Zentrifugieren gewonnen wird. Das Serum wird als Nährmedium für die Züchtung der Knochenzellen benötigt. Die Ausgangssubstanzen für die Bone Chips entstammen also beide dem Patienten selbst: sie sind autolog (Synonym: autogen).

II. Herstellung der Bone Chips

Aus dem Periost werden im Reinstraumlabor Osteoblasten (Knochen bildende Zellen) isoliert. In einer ersten Phase der Zellvermehrung, in welcher die Zellen Blutserum als Nährmedium benötigen, entstehen innerhalb von etwa 7 Wochen genügend Osteoblasten. Diese werden auf eine Trägersubstanz, das sogenannte Scaffold, aufgebracht. Das Scaffold liefert ein stabiles dreidimensionales Gerüst für das weitere dreidimensionale Wachstum des Zellgewebes und wird später vom Knochen wieder resorbiert (abgebaut). Auf die biologisch abbaubare Trägermatrix wird ein ebenfalls resorbierbares Fibrin-Gel aufgetragen, dessen Aufgabe die homogene Verteilung der Osteoblasten in der Trägermatrix ist.

Die Knochenchips haben eine Fläche von etwa 1 cm² und sind 2 mm dick. Jeder Chip enthält ca. 1,5 Millionen vitale, osteogene Zellen (lebendige, die Knochenneubildung anregende Zellen).

III. Einbringen der Bone Chips

Die Knochenchips werden in einem zweiten operativen Eingriff in den Bereich des aufzubauenden Knochendefekts eingebracht. Die für den Wundverschluss gelegten Nähte werden nach 8 bis 10 Tagen entfernt.

Anästhesieverfahren: Lokalanästhesie (örtliche Betäubung)
Operationsdauer: 1-2 Stunden

Vorteile des Verfahrens

Vermeidung aufwendiger Operationen: Im Gegensatz zur autologen Knochentransplantation, bei der Knochen aus dem Beckenkamm entnommen wird, sind bei der Knochenaugmentation mittels Bone Chips keine umfangreichen Entnahmeprozeduren erforderlich.
Keine äußeren Narben: Da die Entnahmestelle für das Periost im Mundbereich liegt, bleiben keine sichtbaren Narben zurück.
Keine Abstoßungsreaktionen: Da das biotechnologisch hergestellte Gewebe aus körpereigenen Zellen gezüchtet wird, treten keine Abstoßungsreaktionen auf.
Verbesserung der Knochenstruktur: Das Verfahren ermöglicht die Wiederherstellung der Knochenstruktur nach Zahnverlust oder anderen Defekten, was die Voraussetzung für eine erfolgreiche Implantatinsertion ist.

Nachteile des Verfahrens

Höherer Zeitaufwand: Das Tissue Engineering, das zur Herstellung der Bone Chips erforderlich ist, erfordert einen längeren Zeitaufwand im Vergleich zur autologen Knochentransplantation.
Nicht mehr in Deutschland angeboten: Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Verfahren in Deutschland nicht mehr angeboten wird.

Nach der Operation

Überwachung der Wundheilung und Kontrolle der Knochenbildung
Implantatinsertion nach ausreichender Knochenbildung, in der Regel nach etwa drei Monaten
Verwendung eines provisorischen Zahnersatzes zur Überbrückung der Einheilphase

Mögliche Komplikationen

Frühkomplikationen: Schmerzen, Schwellungen, Wundinfektionen
Spätkomplikationen: Verzögerte oder unzureichende Knochenbildung, Komplikationen bei der Implantatinsertion (Implantateinbringung), allergische Reaktionen auf Materialien

Literatur

Lauer G, Pradel W, Blank H, Schneider M: Die Regeneration von Alveolarfortsatzknochen mittels im Tissue Engineering hergestellten Knochenkonstrukten. 53. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Kieferchirurgie, Bad Homburg 2002, 9.-11. Mai
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