Laryngorhinootologie 2009; 88: S64-S75
DOI: 10.1055/s-0028-1119507
Technik für Lebensqualität – Biomaterialien und Implantate in der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Biomaterialien in der Schädelbasischirurgie

Biomaterials in Reconstructive Skull Base SurgeryW.  Maier1
  • 1Universitäts-Hals-Nasen-Ohren-Klinik, Universitätsklinikum Freiburg (Direktor: Prof. Dr. Dr. h. c. R. Laszig)
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Publication Date:
07 April 2009 (online)

Zusammenfassung

Rekonstruktionsmaterialien und -techniken für die Schädelbasis haben in den vergangenen Jahren eine rasche Fortentwicklung und Differenzierung erfahren. Während für die Duraplastik überwiegend Autotransplantate, Kollagen oder resorbierbare alloplastische Stoffe favorisiert werden, sind bei der Hartgewebsrekonstruktion ausgesprochene organspezifische Unterschiede festzustellen. Der Einsatz des vormals weitverbreiteten Polymethylmethacryl-Knochenzements ist aufgrund der Freisetzung toxischer Monomere stark rückläufig. Knöcherne Autotransplantate werden überwiegend noch für kleinere Schädelbasisdefekte verwendet, intraoperativ modellierbare Titannetze können auch für größere fronto- oder laterobasale Rekonstruktionen knöcherner Defekte eingesetzt werden. Defekte im sichtbaren Bereich werden in zunehmendem Maße durch präoperativ CT-gestützt geplante und patientenspezifisch präformierte Titan- oder Keramikimplantate verschlossen. An der Schädelbasis betrifft dies insbesondere Rekonstruktionen der Stirnhöhle. Für ausgedehnte Rekonstruktionen der Orbita haben sich Titannetze und nichtresorbierbare Kunststoffe bewährt, bei der Versorgung kleinerer Defekte speziell des Orbitabodens auch resorbierbare, auf Polyglactin 910 gestützte Implantate.

Abstract

Reconstruction materials and techniques for the skull base have undergone rapid developments and differentiation in recent years. While mostly autotransplants, collagens or resorbable alloplastic materials are preferred for duraplasties, pronounced organ-specific differences can be observed in the reconstruction of hard tissues. The use of polymethylmethacryl bone cement, once wide-spread, has decreased greatly due to the release of toxic monomers. Bony autotransplants are still used primarily for smaller skull-base defects, intraoperatively formable titanium meshes may be also used for larger fronto- or laterobasal reconstructions of bony defects. Defects in visible areas are increasingly closed with preformed titanium or ceramic implants, which are planned and fitted to the individual patient using preoperative CT imaging. At the skull base, this applies especially to reconstructions of the frontal sinus. For extensive reconstructions of the orbita, titanium meshes and non-resorbable plastics have proven valuable, in closing smaller defects especially of the orbital floor, resorbable implants based on Polyglactin 901 are also used.

Literatur

  • 1 Potter J K, Ellis E. Biomaterials for the reconstruction of the internal orbit.  J Oral Maxillofac Surg. 2004;  62 1280-1297
  • 2 Castelnouvo P G, Delu G, Locatelli D. et al . Endonasal endoscopic duraplasty: Our experience.  Skull Base. 2006;  16 19-23
  • 3 Aletsee C, Konopik V, Dazert S, Dieler R. Operative Versorgung von Verletzungen der Rhinobasis.  Laryngo-Rhino-Otol. 2003;  82 626-631
  • 4 Draf W, Schick B. How I do it: Endoscopic-microscopic anterior skull base reconstruction.  Skull Base. 2007;  17 53-58
  • 5 Schick B, Ibing R, Brors D, Draf W. Longterm study in endonasal duraplasty and review of the literature.  Ann Otol Laryngol Rhinol. 2001;  114 142-147
  • 6 Dandy W D. Pneumocephalus (intracranial pneumocele or aerocele).  Arch Surg. 1926;  12 949-982
  • 7 Maher C O, Anderson R E, McClelland R L, Link M J. Evaluation of a novel propylene oxide-treated collagen material as a dural substitute.  J Neurosurg. 2003;  99 1070-1076
  • 8 Arndt S, Maier W, Aschendorff A, Klenzner T, Schipper J. Ethisorb®/Ethisorb Durapatch® bei der transnasalen Duraplastik.  Laryngo-Rhino-Otol. 2006;  85 260-264
  • 9 Seidl R O, Todt I, Ernst A. Rekonstruktion von traumatischen Schädelbasisdefekten mit einem alloplastischen, resorbierbaren Vlies (Ethisorb).  HNO. 2000;  48 753-757
  • 10 Schick B, Wolf G, Romeike B FM. et al . Dural Cell Culture. A New Approach to Study Duraplasty.  Cells Tissues Organs. 2003;  173 129-137
  • 11 Caroli E, Rocchi G, Salvati M, Delfini R. Duraplasty: Our current experience.  Surg Neurol. 2004;  61 55-59
  • 12 Nistor R E, Chiari F M, Maier H, Hehl K. The fixed combination of collagen with components of fibrin adhesive – a new hemostyptic agent in skull base procedures.  Skull Base Surg. 1997;  7 23-30
  • 13 Narotam P K, Reddy K, Fewer D, Qiao F, Nathoo N. Collagen matrix duraplasty for cranial and spinal surgery: a clinical and imaging study.  J Neurosurg. 2007;  106 45-51
  • 14 Zerris V A, James K S, Roberts J B, Bell E, Heilman C B. Repair of the dura mater with processed collagen devices.  J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2007;  83 580-588
  • 15 Tamasauskas A, Sinkunas K, Draf W. et al . Management of cerebrospinal fluid leak after surgical removal of pituitary adenomas.  Medicina. 2008;  44 302-307
  • 16 Messing-Jünger A M, Ibanez J, Calbucci F. et al . Effectiveness and handling characteristics of a three-layer polymer dura substitute: a prospective multicenter clinical study.  J Neurosurg. 2006;  105 853-858
  • 17 Wolf G, Plinkert P K, Schick B. Zelltransplantationen zum Liquorfistelverschluss. Erfahrungen mit Fibrinkleber und Fibroblasten.  HNO. 2005;  53 439-445
  • 18 Arndt S, Itthichaisri C, Maier W, Gellrich N C, Schipper J. Proliferation rate of human osteoblast-like cells on alloplastic biomaterials and their clinical application for the transnasal duraplasty approach.  J Cell Mol Med. 2006;  10 749-757
  • 19 Itthichaisri C, Wiedemann-al-Ahmad M, Hübner U. et al . Comparative in vitro study of the proliferation and growth of human osteoblast-like cells on variuos biomaterials.  J Biomed Mat Res (A). 2007;  82 777-787
  • 20 Brunner F X. Implantatmaterialien – was hat sich wo bewährt?.  Eur Arch Otorhinolaryngol. 1993;  Suppl 1 311-336
  • 21 Gjuric M, Winter M. Rhinoliquorrhoe – Otoliquorrhoe.  HNO. 1998;  46 205-219
  • 22 Eufinger H, Saylor B. Computer-assisted prefabrication of individual craniofacial implants.  AORN J. 2001;  74 648-653
  • 23 Frodel J L. Computer-designed implants for fronto-orbital defect reconstruction.  Fac Plast Surg. 2008;  24 22-34
  • 24 Schipper J, Ridder G J, Spetzger U. et al . Individual prefabricated titanium implants and titanium mesh in skull base reconstructive surgery.  Eur Arch Otorhinolaryngol. 2004;  261 282-290
  • 25 Gellrich N C, Schramm A, Hammer B. et al . Computer-assisted secondary reconstruction of unilateral posttraumatic orbital deformity.  Plast Reconstr Surg. 2002;  110 1417-1429
  • 26 Schipper J, Maier W, Arapakis I, Spetzger U, Laszig R. Navigation as a tool to visualize bone-covered hidden structures in transfrontal approaches.  J Laryngol Otol. 2004;  118 849-856
  • 27 Schmelzeisen R, Gellrich N C, Schön R. et al . Navigation-aided reconstruction of medial orbital wall and floor contour in cranio-maxillofacial reconstruction.  Injury. 2004;  35 955-962
  • 28 Metzger M C, Hohlweg-Majert B, Schön R. et al . Verification of clinical precision after computer-aided reconstruction in craniomaxillofacial surgery.  Oral Surg Oral Med Oral Pathol Radiol Endod. 2007;  104 e1-e10
  • 29 Eufinger H, Wehmöller M. Individual prefabricated titanium implants in reconstructive craniofacial surgery: Clinical and technical aspects of the first 22 cases.  Plast Reconstr Surg. 1998;  102 300-308
  • 30 Eufinger H, Wittkampf A RM, Wehmöller M, Zonneveld F W. Single-step fronto-orbital resection and reconstruction with individual resection template and corresponding titanium implant: a new method of computer aided surgery.  J Craniomaxillofac Surg. 1998;  26 373-378
  • 31 Eufinger H, Wehmöller M. Microsurgical tissue transfer and individual computer-aided designed and manufactured prefabricated titanium implants for complex craniofacial reconstruction.  Scand J Plast Reconstr Surg Hand Surg. 2002;  36 326-331
  • 32 Ellis E E, Messo E. Use of nonresorbable alloplastic implants for internal orbital reconstruction.  J Oral Maxillofac Surg. 2004;  62 873-881
  • 33 Bücheler M, Weihe S, Eufinger H, Wehmöller M, Bootz F. Rekonstruktion des Os frontale mit individuellen Titanimplantaten nach chirurgischer Therapie der Stirnbeinosteomyelitis.  HNO. 2002;  50 339-346
  • 34 Machtens E, Eufinger H. Anwendung und Technik der computergestützt-vorgefertigten, individuellen Schädelimplantate (CAD/CAM) – sechsjährige klinische Erfahrungen und Ausblick.  Nova Acta Leopoldina. 2001;  84 47-54
  • 35 Eufinger H, Rasche C, Lehmbrock J. et al . Performance of functionally graded implants of polylactides and calcium phosphate/calcium carbonate in an ovine model for computer assisted craniectomy and cranioplasty.  Biomat. 2007;  28 475-485
  • 36 Kamyszek T, Weihe S, Scholz M, Wehmöller M, Eufinger H. Versorgung kraniofazialer Knochendefekte mit individuell vorgefertigten Titanimplantaten.  Mund Kiefer Gesichtschir. 2001;  5 233-238
  • 37 Aitasalo K MJ, Peltola M J. Bioactive glass hydroxyapatitite fronto-orbital defect reconstruction.  Plast Reconstr Surg. 2007;  120 1963-1974
  • 38 Peltola M, Kinnunen I, Aitasalo K. Reconstruction of orbital wall defects with bioactive glass plates.  J Oral Maxillofac Surg. 2008;  66 639-646
  • 39 Ignatius A, Peraus M, Schorlemmer S. et al . Osseointegration of alumina with a bioactive coating under load-bearing and unloaded conditions.  Biomat. 2005;  26 2325-2332
  • 40 Siebert H, Schleier P, Beinemann J. et al . Evaluierung individueller, in der CAD/CAM-Technik gefertigter Bioverit®-Keramik-Implantate zur Wiederherstellung mehrdimensionaler kraniofazialer Defekte am menschlichen Schädel.  Mund Kiefer Gesichtschir. 2006;  10 185-191
  • 41 Dämmrich T D, Knapp F B, Bödeker C C. et al . Kraniofaziale Fibröse Dysplasie: Observieren oder operieren?.  Laryngo-Rhino-Otol. 2007;  86 184-192
  • 42 Koscielny S, Beleites E. Untersuchungen zum Einfluss von Biokeramiken auf biologische Leistungen von Mikroorganismen.  HNO. 2001;  49 367-371
  • 43 Koscielny S, Beleites E. Untersuchungen zum Einfluss von Biokeramiken auf die Phagozytoserate humaner Leukozyten.  HNO. 2002;  50 984-988
  • 44 Dall G F, Simpson P MS, Breusch S J. In vitro comparison of Refobacin-Palacos R with Refobacin Bone Cement and Palacos R + G.  Acta Orthop. 2007;  78 404-411
  • 45 Gravius S, Wirtz D C, Marx R. et al . Mechanische in-vitro-Prüfung von fünfzehn kommerziellen Knochenzementen auf der Basis von Polymethylmethacrylat.  Z Orthop Unfall. 2007;  145 579-585
  • 46 Kock H J, Huber F X, Hillmeier J. et al . In-vitro-Untersuchung unterschiedlicher PMMA-Knochenzemente – ein erster Vergleich neuer Materialien für die Endoprothetik.  Z Orthop Unfall. 2008;  146 108-113
  • 47 Dost P, Ellermann S, Mißfeldt N N, Jahnke K. Rekonstruktion des Steigbügeloberbaus beim Meerschweinchen mit einer Biovitrokeramik und Silikonfolie.  HNO. 2002;  50 1053-1056
  • 48 Matic D, Manson P. Biomechanical analysis of hydroxylapatite cement cranioplasty.  J Craniofac Surg. 2003;  15 415-419
  • 49 Wolfe S A. Bioactive glass hydroxyapatite in fronto-orbital defect reconstruction.  Plast Reconstr Surg. 2007;  120 1973-1974
  • 50 Kuemmerle J M, Oberle A, Oechslin C. et al . Assessment of the suitability of an new brushite calcium phosphate cement for cranioplasty – an experimental study in sheep.  J Cranio Maxillofac Surg. 2005;  33 37-44
  • 51 Weber R, Draf W, Kahle G, Kind M. Obliteration of the frontal sinus. State of the art and reflections on new materials.  Rhinology. 1999;  37 1-15
  • 52 Baier G, Geyer G, Dieler R, Helms J. Langzeitergebnisse nach Rekonstruktion der Schädelbasis mit Ionomerzement.  Laryngo-Rhino-Otol. 1998;  77 467-473
  • 53 Saringer W, Nöbauer-Huhmann I, Knosp E. Cranioplasty with individual carbon fibre reinforced polymere (CFRP) medical grade implants based on CAD/CAM technique.  Acta Neurochir. 2002;  144 1193-1203
  • 54 Wurm G, Tomancok B, Holl K, Trenkler J. Prospective study on cranioplasty with individual carbon fiber reinforced polymere (CFRP) implants oroduced by means of stereolitography.  Surg Neurol. 2004;  62 510-521
  • 55 Weihe S, Schiller C, Rasche C. et al . Ein gradierter Kompositwerkstoff für den Einsatz im Bereich des Hirn- und Gesichtsschädels.  Biomed Tech. 2002;  47 Suppl 1 488-491
  • 56 Weihe S, Rasche C, Schiller C. et al . Individuelle Implantate aus biodegradierbarem Kompositmaterial zur Versorgung von Schädeldefekten.  Materialwiss Werkstofftech. 2004;  35 224-228
  • 57 Schiller C, Rasche C, Wehmöller M. et al . Geometrically structured implants for cranial reconstruction made of biodegradable polyesters and calcium phosphate/calcium carbonate.  Biomat. 2004;  25 1239-1247
  • 58 Weihe S, Wehmöller M, Tschakaloff A. et al . Alternative Knochenersatzmaterialien zur präoperativen Fertigung individueller CAD/CAM-Schädelimplantate.  Mund Kiefer Gesichtschir. 2001;  5 299-304
  • 59 Schiller C, Epple M. Carbonated calcium phophates are suitable pH-stabilising fillers for biodegradable polyesters.  Biomat. 2003;  24 2037-2043
  • 60 Gosau M, Schiel S, Draenert G F. et al . Gesichtsschädelaugmentationen mit porösen Methylenimplantaten (Medpor®).  Mund Kiefer Gesichtschir. 2006;  10 178-184
  • 61 Hohlweg-Majert B, Schön R, Schmelzeisen R, Gellrich N C, Schramm A. Navigational maxillofacial surgery using virtual models.  World J Surg. 2005;  29 1530-1538
  • 62 Betz M W, Caccamese J F, Coletti D P, Sauk J J, Fisher J P. Tissue reponse and orbital floor regeneration using cyclic acetal hydrogels.  J Biomed Mat Res (A). 2009;  87 online first (in press)
  • 63 Rinna C, Ungari C, Saltarel A, Cassoni A, Reale G. Orbital floor restoration.  J Craniofac Surg. 2005;  16 968-972
  • 64 Taheri Telesh K, Babaee S, Vahdati S A, Tabeshfar S. Effectiveness of a nasoseptal cartilaginous graft for repairing traumatic fractures of the inferior orbital wall.  Brit J Oral Maxillofac Surg. 2009;  47 10-13
  • 65 Lin I C, Liao S L, Lin L LK. Porous polyethylene implants in orbital floor reconstruction.  J Formos Med Assoc. 2007;  106 51-57
  • 66 Ozturk S, Sengezer M, Isik S. et al . Long-term outcomes of ultra-thin porous polyethylene implants used for reconstruction of orbital floor defects.  J Craniofac Surg. 2005;  16 973-977
  • 67 Nam S B, Bae Y C, Moon S J, Kang Y S. Analysis of the postoperative outcome in 405 cases of orbital fracture using 2 synthetic orbital implants.  Ann Plast Surg. 2006;  56 263-267
  • 68 Yilmaz M, Vayvada H, Aydin E, Menderes A, Atabey A. Repair of fractures of the orbital floor with porous polyethylene implants.  Brit J Oral Maxillofac Surg. 2007;  45 640-644
  • 69 Röpke E, Bloching M. Materialien in der rekonstruktiven Orbitachirurgie.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2004;  221 985-991
  • 70 Schön R, Metzger M C, Zizelmann C, Weyer N, Schmelzeisen R. Individually preformed titanium mesh implants for a true-to-original repair of orbital fractures.  Int J Oral Maxillofac Surg. 2006;  35 990-995
  • 71 Zizelmann C, Gellrich N C, Metzger M C. et al . Computer-assisted reconstruction of orbital floor based on cone beam tomography.  Brit J Oral Maxillofac Surg. 2007;  45 79-80
  • 72 Hoffmann J, Cornelius C P, Groten M, Pröbster L, Schwenzer N. Verwendung individuell hergestellter Keramikimplantate zur Sekundärrekonstruktion der knöchernen Orbita.  Mund Kiefer Gesichtschir. 1998;  2/Suppl 2 98-101
  • 73 Metzger M M, Schön R, Weyer N. et al . Anatomical 3-dimensional pre-bent titanium implant for orbital floor fractures.  Ophthalmology. 2006;  113 1863-1868
  • 74 Zizelmann C, Schramm A, Schön R. et al . Computerassistierte Verfahren in der rekonstruktiven funktionserhaltenden Orbitachirurgie.  HNO. 2005;  53 428-438
  • 75 Büchel P, Rahal A, Seto I, Iizuka T. Reconstruction of orbital floor fracture with polyglactin 910/polydioxanon patch (Ethisorb®): A retrospective study.  J Oral Maxillofac Surg. 2005;  63 646-650
  • 76 Baumann A, Burggasser G, Gauss N, Ewers R. Orbital floor reconstruction with an alloplastic resorbable polydioxanone sheet.  Int J Oral Maxillofac Surg. 2002;  31 267-273
  • 77 Sinkovic B, Kramer F J, Swennen G, Lübbers H T, Dempf R. Reconstruction of orbital wall defects with calcium phophate cement: clinical and histological findings in a sheep model.  Int J Oral Maxillofac Surg. 2007;  36 54-61
  • 78 Vagefi M R, McMullan T FW, Borroughs J R. et al . Injectable calcium hydroxyapatite for orbital volume augmentation.  Arch Facial Plast Surg. 2007;  9 439-442

Prof. Dr. med. Wolfgang Maier

Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde, Universitätsklinikum Freiburg

Killianstraße 5
79106 Freiburg

Email: maier@hno.ukl.uni-freiburg.de