Frakturheilung und Knochenbruchheilung

Die Frakturheilung ist der biologische Prozess, durch den ein gebrochener Knochen seine strukturelle Kontinuität wiederherstellt. Im Gegensatz zu den meisten Geweben kann Knochen ohne Narbenbildung heilen und seine ursprüngliche Architektur regenerieren. Die Heilung wird durch eine koordinierte Abfolge von Entzündung, Reparatur und Umbau erreicht, die je nach mechanischer Umgebung an der Fraktur entweder primär (direkt) oder sekundär (kallusvermittelt) erfolgen kann.

Definition

Frakturheilung ist der regenerative Prozess, der die Kontinuität und mechanische Festigkeit des frakturierten Knochens wiederherstellt, wobei er Phasen der Entzündung, Reparatur (weicher und harter Kallus) und des Umbaus durchläuft und in der knöchernen Vereinigung der Fragmente kulminiert.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die Stadien der Frakturreparatur, den Unterschied zwischen primärer und sekundärer Heilung, die zellulären und molekularen Ereignisse der Kallusbildung und des Umbaus sowie die Bedeutung der klinischen und radiologischen Heilung. Er behandelt die Heilung als biologisches Thema; die Beurteilung der Heilung bei einem einzelnen Patienten und Entscheidungen über Interventionen liegen außerhalb seines Geltungsbereichs.

Core questions

• Welche biologischen Phasen durchläuft eine Fraktur bei der Heilung?
• Wie unterscheiden sich primäre und sekundäre Knochenheilung, und was bestimmt, welche davon auftritt?
• Welche zellulären und molekularen Signale steuern die Kallusbildung und den Umbau?
• Was versteht man unter klinischer und radiologischer Heilung?

Key concepts

• Entzündungsphase und Frakturhämatom
• Bildung von weichem Kallus (knorpelig)
• Bildung von hartem Kallus (knöchern)
• Remodellierungsphase
• Primäre (direkte) Heilung
• Sekundäre (kallusvermittelte) Heilung
• Enchondrale und intramembranöse Ossifikation
• Mechanische Umgebung und interfragmentäre Dehnung

Mechanisms

Die sekundäre Heilung, der häufigere Weg, beginnt mit einer Entzündungsphase, in der das Frakturhämatom Signalmoleküle freisetzt, die Entzündungs- und Mesenchymzellen rekrutieren. Ein weicher Kallus aus Knorpel- und Fasergewebe überbrückt dann den Spalt und wird progressiv durch gewebten Knochen mittels enchondraler und intramembranöser Ossifikation ersetzt, wodurch ein harter Kallus gebildet wird, der die Fragmente stabilisiert. Schließlich formt der Umbau den gewebten Knochen zu Lamellenknochen um, der an die mechanische Belastung angepasst ist. Die primäre (direkte) Heilung tritt stattdessen auf, wenn Fragmente starr fixiert und eng aneinander liegen, wodurch Osteone die Frakturlinie ohne sichtbaren Kallus überqueren können. Marsell und Einhorn (2011) beschreiben die Zellbiologie dieser Phasen, und Einhorn und Gerstenfeld (2014) geben einen Überblick über die molekulare Regulation und die Begründung für biologische Interventionen. Die mechanische Umgebung, insbesondere die interfragmentäre Dehnung, bestimmt, welcher Weg vorherrscht.

Clinical relevance

Die Biologie der Heilung erklärt, warum Frakturstabilität, Blutversorgung und biologische Faktoren beeinflussen, ob und wie schnell eine Fraktur heilt, und sie liegt Konzepten wie verzögerter Heilung und Pseudarthrose zugrunde. Als Referenzwissen dient sie der Interpretation der Heilung in der orthopädischen Literatur; sie beschreibt den Prozess und ist keine Anleitung für das Management der Heilung bei einem einzelnen Patienten.

History

Das Verständnis der Frakturreparatur entwickelte sich von der deskriptiven Beobachtung des Kallus zu einer molekularen Darstellung, in der der Prozess als Rekapitulation von Aspekten der Skelettentwicklung verstanden wird. Die Erkenntnis, dass eine starre Fixierung eine direkte (primäre) Heilung bewirkt, während eine relative Stabilität eine kallusvermittelte (sekundäre) Heilung hervorruft, prägte sowohl die Biologie als auch die Prinzipien der Frakturfixierung, und spätere Arbeiten betonten die Wachstumsfaktoren und Vorläuferzellen, die die Reparatur koordinieren.

Debates

Beschleunigen biologische Adjuvantien die Heilung signifikant?

Mittel, die die Heilung stimulieren sollen, wie Wachstumsfaktoren und physikalische Stimulation, basieren auf einer starken mechanistischen Begründung, aber das Ausmaß und die Konsistenz ihres klinischen Nutzens für die Heilung bleiben umstritten und hängen vom klinischen Umfeld ab.

Key figures

• Thomas Einhorn
• Louis Gerstenfeld
• Richard Marsell
• Stephan Perren

Seminal works

• marsell-einhorn-2011
• einhorn-gerstenfeld-2014

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen primärer und sekundärer Frakturheilung?

Die sekundäre Heilung verläuft über einen sichtbaren Kallus aus Knorpel und Knochen und tritt bei relativer (nicht absoluter) Stabilität auf; die primäre Heilung beinhaltet eine direkte Knochen-zu-Knochen-Osteon-Remodellierung ohne signifikanten Kallus und erfordert eine starre Fixierung mit enger Apposition der Fragmente.

Was bedeutet Knochenbruchheilung?

Heilung ist der Punkt, an dem die Frakturfragmente durch ausreichend Knochen verbunden sind, um Belastung zu tragen; sie wird durch eine Kombination aus klinischen Befunden und radiologischen Nachweisen von Knochenbrücken über die Fraktur beurteilt.