Das für chirurgische Schrauben verwendete Material wirkt sich direkt auf die Patientensicherheit, die Heilungszeit und die Haltbarkeit des Implantats aus. Titan wird aufgrund seiner Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität allgemein bevorzugt.
Bei bestimmten Eingriffen werden jedoch weiterhin Alternativen wie Edelstahl verwendet. Jedes Material weist unterschiedliche Eigenschaften auf, die sich auf die Leistung unter verschiedenen chirurgischen Bedingungen auswirken. Ein klarer Vergleich hilft bei der Auswahl der am besten geeigneten Option für spezifische klinische Anforderungen.
Was sind chirurgische Schrauben?
Chirurgische Schrauben werden aufgrund ihrer hohen Funktionalität als orthopädische Implantate zur Fixierung von Knochen und zur Befestigung von Implantaten hergestellt. Sie sind in verschiedenen Ausführungen für spezifische Anwendungsgebiete erhältlich, beispielsweise als Spongiosaschrauben für die Verwendung in spongiösen Knochen oder als Kortikalisschrauben für die Verwendung in dichten Knochen.
Die Schrauben können allein oder zusammen mit anderen Implantaten wie Platten verwendet werden, um eine vorteilhafte Stabilisierung und Knochenheilung zu erreichen.
In chirurgischen Schrauben verwendete Materialien
Chirurgische Schrauben sind wichtige Instrumente in der Orthopädie und Unfallchirurgie. Sie dienen der Stabilisierung von Knochen und unterstützen die Heilung nach Frakturen, Rekonstruktionen oder Implantationen.
Die Leistung, Kompatibilität und Haltbarkeit der Schrauben hängen maßgeblich von den verwendeten Materialien ab. Im Folgenden sind die wichtigsten verwendeten Materialien und ihre Eigenschaften aufgeführt:
1. Titan und Titanlegierungen
Titan ist das am häufigsten verwendete Material für moderne chirurgische Schrauben. Titan ist für seine hervorragende Biokompatibilität bekannt. Es ist eines der zahlreichen Materialien, die als dauerhafte Körperimplantate verwendet werden. Es wird geschätzt für:
- Biokompatibilität: Titan ist korrosionsbeständig und wird vom menschlichen Körper gut vertragen. Dies minimiert das Risiko unerwünschter Immunreaktionen.
- Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht: Es verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit bei minimalem Gewicht, was bei gewichtstragenden orthopädischen Implantaten von Nutzen ist.
- MRT-Kompatibilität: TItanium ist nicht ferromagnetisch und beeinflusst daher die MRT-Bildgebung nicht. Daher ist es MR-sicher für Patienten, die nach einer Operation möglicherweise eine MRT-Untersuchung benötigen. Daher ist es bei Patienten mit einem hohen Bedarf an fortlaufender Bildgebung sehr gefragt.
Titanlegierungen (z. B. Ti-6Al-4V) werden im Allgemeinen reinem Titan vorgezogen, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, ohne die Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität zu beeinträchtigen.
Titanschrauben sind aufgrund ihrer Festigkeit, Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit beliebt. Sie können sich jedoch durch mechanische Belastung, Probleme bei der Knochenheilung und unsachgemäße Montage lockern oder brechen.
2. Rostfreier Stahl
Edelstahl war einst das Material der Wahl für chirurgische Schrauben und ist es aufgrund seiner Verfügbarkeit, hohen Festigkeit und Erschwinglichkeit auch heute noch in einigen Anwendungen. Seine Hauptmerkmale sind:
- Hohe mechanische Festigkeit: Es kann bei Anwendungen mit hoher Belastung eingesetzt werden, insbesondere wenn eine vorübergehende Fixierung erforderlich ist.
- Kosteneffektivität: Günstiger als Titan, daher Standard in öffentlichen Gesundheitssystemen oder bei temporären Implantaten.
- Nachteile: Edelstahl ist auf lange Sicht korrosionsanfälliger und kann Störungen bei bildgebenden Verfahren wie der MRT verursachen. Zudem ist er dichter als Titan. Daher ist er für die Langzeitimplantation bei empfindlichen Patienten nicht geeignet.
Edelstahl ist nicht so biokompatibel wie chirurgisches Titan und korrodiert im Laufe der Zeit möglicherweise nicht so langsam.
3. PEEK (Polyetheretherketon)
PEEK ist kein Metall, sondern ein Hochleistungspolymer, das bei bestimmten chirurgischen Eingriffen immer beliebter wird. Es wird im Allgemeinen in folgenden Bereichen eingesetzt:
- Nichtmetallische Implantatsysteme: Es erweist sich als äußerst nützlich bei Schädel-, Wirbelsäulen- und orthopädischen Traumata, wenn eine klare Bildgebung unbedingt erforderlich ist.
- Strahlendurchlässigkeit: Seine Flexibilität verdankt es seiner Eigenschaft der Röntgentransparenz, da es auf Röntgen- und CT-Aufnahmen nicht sichtbar ist. So kann der Arzt den Heilungsprozess ungehindert beobachten.
- Biokompatibilität: Es ist inert und verstärkt Entzündungsreaktionen nicht so leicht.
Da PEEK jedoch mechanisch nicht so stark ist wie Metall, wird es meist in Verbindung mit anderen Materialien oder für gering belastbare Funktionen verwendet.
4. Bioabsorbierbare Materialien
Dazu gehören biologisch abbaubare Polymere wie Polymilchsäure (PLA), Polyglykolsäure (PGA) oder eine Mischung wie PLGA. Bioresorbierbare Schrauben sind einzigartig, da sie Materialien wie Polymilchsäure verwenden. Sie sind außerdem so konzipiert, dass sie sich mit der Zeit im Körper auflösen. Sie werden eingesetzt für:
- Temporäre Fixierung: Diese Schrauben werden häufig in der Kinderchirurgie, bei Sportverletzungen oder in der Gesichtsknochenchirurgie sowie in Situationen verwendet, in denen ein dauerhaftes Implantat nicht vorzuziehen ist.
- Vorteile: Einerseits wird dadurch der zweite Eingriff der Schraubenentfernung vermieden, andererseits wird der chronische Fremdkörpergehalt im Körper minimiert.
- Einschränkungen: Es weist eine geringere mechanische Festigkeit auf und ist für Anwendungen mit hoher Belastung ungeeignet. Außerdem erhöht es bei manchen Patienten das Risiko von Entzündungsreaktionen.
Auswahl des Materials für chirurgische Schrauben
| Faktor | Titan / Titanlegierung | Edelstahl | PEEK (Polyetheretherketon) | Bioabsorbierbare Polymere (z. B. PLA, PGA) |
| Implantatdauer | Am besten geeignet, dauerhaft Implantate | Geeignet für vorübergehend Implantate | Verwendet für nichttragende dauerhafte Implantate | Ideal für vorübergehend Verwendung, löst sich mit der Zeit auf |
| Mechanische Festigkeit | Hohe Festigkeit, Dauerfestigkeit | Sehr hohe Festigkeit | Mittlere Festigkeit, geeignet für Anwendungen mit geringer Belastung | Geringere Festigkeit, nicht für hochbelastete Bereiche geeignet |
| MRT-/Bildgebungskompatibilität | MRT-kompatibel, stört die Bildgebung nicht | Kann Bildartefakte verursachen oder bei der MRT unsicher sein | Röntgendurchlässig – ideal für klare Röntgen-/CT-/MRT-Bilder | Im Allgemeinen sicher; kann in der Bildgebung blass erscheinen |
| Biokompatibilität | Ausgezeichnet – wird von den meisten Patienten gut vertragen | Gut, enthält aber Nickel, das bei manchen Menschen allergische Reaktionen hervorrufen kann | Sehr gut – inert und gut verträglich | Gut – entwickelt, um sich sicher im Körper aufzulösen |
| Anwendungsbereich | Tragende Knochen, Wirbelsäule, Gelenke, Traumareparatur | Kostensensitive Eingriffe, temporäre Fixierung | Schädel-, Gesichts- und Handoperationen, pädiatrische Fälle | Frakturen, Sportverletzungen und Gesichtsoperationen bei Kindern |
| Überlegungen zum Patienten | Optimal für metallempfindliche Patienten und Langzeitstabilität | Nicht ideal für Patienten mit Nickelallergie | Gut für Patienten, die häufige Bildgebung benötigen oder eine Metallempfindlichkeit aufweisen | Ideal für Kinder oder Patienten, bei denen eine erneute Operation unerwünscht ist |
| Kosten | Hoch | Niedrig | Hoch | Moderat bis hoch |
| Abnehmbarkeit | Dauerhaft, muss bei Bedarf chirurgisch entfernt werden | Dauerhaft, muss chirurgisch entfernt werden | Dauerhaft, muss bei Komplikationen möglicherweise entfernt werden | Kein Entfernen erforderlich – das Material löst sich auf natürliche Weise auf |
Fazit
Sind also alle chirurgischen Schrauben aus Titan? Nein. Obwohl Titan aufgrund seiner überlegenen mechanischen und biologischen Eigenschaften weit verbreitet ist, ist es nur eines von vielen Materialien, die für verschiedene chirurgische Zwecke eingesetzt werden können.
Eine kostengünstigere Alternative für temporäre Implantate ist Edelstahl, PEEK ist für bildgebende Operationen besser geeignet und bioabsorbierbare Alternativen machen die Entfernung der Hardware überflüssig.
Die Wahl des geeigneten Materials für chirurgische Schrauben ist keine universelle Entscheidung – sie variiert je nach Art der Operation, Lebensdauer des Implantats, Empfindlichkeit des Patienten und postoperativen Bedürfnissen.
Wenn Patienten und medizinisches Fachpersonal die jeweiligen Vorteile der einzelnen Optionen kennen, können sie fundierte Entscheidungen treffen, die eine sichere Heilung und erfolgreiche Langzeitergebnisse ermöglichen.
