@phdthesis{Hufnagel2024,
  author    = {Hufnagel, Lukas},
  title     = {Operative Stabilisierung der Avulsionsfraktur des Kalkaneus - Biomechanische Analyse verschiedener Osteosynthesetechniken},
  doi       = {10.25972/OPUS-34585},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-345855},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Avulsionsfrakturen des Kalkaneus sind seltene Verletzungen und machen mit 0,03 \% bis 0,1 \% einen sehr kleinen Anteil aller Frakturen aus. (13, 20-23, 25) Allerdings sind sie mit einer hohen Rate an Komplikationen verbunden. (27, 30, 73) Neben der prek{\"a}ren Weichteilsituation (17, 24, 30, 43, 44, 49) stellt vor allem eine ausreichende Stabilit{\"a}t der osteosynthetischen Versorgung eine Herausforderung dar. (30, 73) In dieser biomechanischen Studie wurden drei verschiedene kan{\"u}lierte Schraubentypen, sowie zwei winkelstabile Plattenosteosynthesen zur Versorgung von Kalkaneusfrakturen bez{\"u}glich ihrer biomechanischen Stabilit{\"a}t in einer Materialpr{\"u}fmaschine unter optischem Tracking mithilfe einer 3D-Kamera getestet und verglichen. Dazu wurden f{\"u}r jede der f{\"u}nf Gruppen Avulsionsfrakturen vom Typ II nach Beavis an je zehn Kalkaneusmodellen aus Kunststoff erzeugt und diese anschließend unter Verwendung der jeweiligen Osteosynthese versorgt. Unter den drei Schraubentypen gab es zwei kan{\"u}lierte Schrauben unterschiedlicher Gr{\"o}ße mit Unterlegscheiben, die auch in der klinischen Praxis bereits Verwendung finden. Außerdem wurden versenkbare, kan{\"u}lierte Doppelgewinde Schrauben verwendet, deren Einsatz bei dieser Verletzung nach unserem Wissen bisher nicht in der Literatur beschrieben ist. Das winkelstabile Plattensystem wurde bis jetzt nach eigener Literaturrecherche ebenfalls nicht in der hier angewandten Art und Weise zur Versorgung derartiger Frakturen verwendet. Alle Versuchsmodelle wurden, sofern es nicht w{\"a}hrend der Testung zum Versagen kam, auf drei verschiedenen Kraftniveaus (100 N, 200 N, 300 N) zyklisch und anschließend mit einer Maximalkrafttestung getestet. Dabei wurden das Peak to Peak Displacement bei 100 N, 200 N und 300 N, das maximale Displacement, die plastische Deformation bei 100 N, 200 N und 300 N, die Maximalkraft, die Steifigkeit bei 100 N, 200 N und 300 N und die Art des Fixationsversagens erfasst. Ziel der Studie war es, Unterschiede zwischen den Versorgungsformen aufzudecken. Die Ergebnisse zeigen, dass die winkelstabile Plattenosteosynthese Stabilit{\"a}tsdefizite bei der Versorgung von „beak" Frakturen aufweist. Außerdem konnte gezeigt werden, dass beim Vergleich der versenkbaren, kan{\"u}lierten Doppelgewinde Schrauben mit 5,0 mm Durchmesser mit den kan{\"u}lierten Schrauben mit 6,5 mm Durchmesser und Unterlegscheiben keine statistisch signifikanten Unterschiede bestehen, außer bez{\"u}glich der Steifigkeit bei 300 N. Somit ist eine vergleichbare biomechanische Stabilit{\"a}t wahrscheinlich. Die versenkbaren, kan{\"u}lierten Doppelgewinde Schrauben besitzen eine hohe biomechanische Stabilit{\"a}t und bieten die M{\"o}glichkeit, den Schraubenkopf im Knochenniveau zu versenken, wodurch weniger Weichteilirritationen und Wundheilungsst{\"o}rungen zu vermuten sind. Sie scheinen deshalb eine attraktive Alternative zu kan{\"u}lierten Schrauben mit Unterlegscheiben zu sein. Ob versenkbare, kan{\"u}lierte Doppelgewinde Schrauben z.B. auch im Kadaverversuch eine ausreichende biomechanische Stabilit{\"a}t zeigen, bleibt allerdings nachfolgenden biomechanischen Studien vorbehalten. Ebenso muss der m{\"o}gliche postoperative Vorteil hinsichtlich der Schonung der Weichteile in klinischen Studien untersucht werden.},
  subject      = {Fersenbeinbruch},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Baumann2023,
  author    = {Baumann, Juliane},
  title     = {Studies on the influence of mutations in the Myh9 gene on platelet function},
  doi       = {10.25972/OPUS-28795},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-287953},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The platelet cytoskeleton ensures normal size and discoid shape under resting conditions and undergoes immediate reorganization in response to changes in the extracellular environment through integrin-based adhesion sites, resulting in actomyosin-mediated contractile forces. Mutations in the contractile protein non-muscle myosin heavy chain IIA display, among others, macrothrombocytopenia and a mild to moderate bleeding tendency in human patients. It is insufficiently understood which factors contribute to the hemostatic defect found in MYH9-related disease patients. Therefore, a better understanding of the underlying biophysical mechanisms in thrombus formation and stabilization is warranted. This thesis demonstrates that an amino acid exchange at the positions 702, 1424 and 1841 in the heavy chain of the contractile protein non-muscle myosin IIA, caused by heterozygous point mutations in the gene, resulted in macrothrombocytopenia and increased bleeding in mice, reflecting the clinical hallmark of the MYH9-related disease in human patients. Basic characterization of biological functions of Myh9 mutant platelets revealed overall normal surface glycoprotein expression and agonist-induced activation when compared to wildtype platelets. However, myosin light chain phosphorylation after thrombin-activation was reduced in mutant platelets, resulting in less contractile forces and a defect in clot retraction. Altered biophysical characteristics with lower adhesion and interaction forces of Myh9 mutant platelets led to reduced thrombus formation and stability. Platelets from patients with the respective mutations recapitulated the findings obtained with murine platelets, such as impaired thrombus formation and stiffness. Besides biological and biophysical characterization of mutant platelets from mice and men, treatment options were investigated to prevent increased bleeding caused by reduced platelet forces. The antifibrinolytic agent tranexamic acid was applied to stabilize less compact thrombi, which are presumably more vulnerable to fibrinolysis. The hemostatic function in Myh9 mutant mice was improved by interfering with the fibrinolytic system. These results show the beneficial effect of fibrin stabilization to reduce bleeding in MYH9-related disease.},
  subject      = {Thrombozyt},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stoyhe2022,
  author    = {Stoyhe, Jan},
  title     = {Vergleichende biomechanische Untersuchung der LCP Superiore Anteriore Klavikula Platte (Fa. Synthes) zur 7-Loch und 10-Loch Rekonstruktionsplatte zur Versorgung einer Klavikulaschaftfraktur},
  doi       = {10.25972/OPUS-28135},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-281356},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Biomechanische vergleichende Arbeit von drei Osteosynthesesystemen f{\"u}r die Versorgung einer Klavikulaschaftfraktur. Die drei Osteosyntheseplatten wurden auf insgesamt 24 osteotomierte Kunstklavikulae der Firma Sawbone angebracht. Die Steifigkeit der Klavikulaosteosynthesen wurden durch eine zyklische torsionale Belastung, eine zyklische axiale Stauchung und eine zyklische freischwingende Biegung im 3-Punkt-Biegeversuch untersucht. Dazu wurde die maximale Belastbarkeit der Osteosynthesen mittels Load-to-failure Testung ermittelt. Die Daten wurden mittels dem Programm TestXpert aufgezeichnet und statistisch ausgewertet. Außerdem wurde jeder Versuch graphisch mittels Spannung-Dehnungs Diagramm dargestellt und miteinander verglichen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grueninger2022,
  author    = {Gr{\"u}ninger, Daniel},
  title     = {Prim{\"a}re Ausrissfestigkeit implantatfreier patellarer Fixationsmethoden beim MPFL-Ersatz am porcinen Modell},
  doi       = {10.25972/OPUS-27034},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-270345},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Akute Patellaluxationen sind h{\"a}ufige Kniegelenksverletzungen. Sie gehen oft mit einer Verletzung des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) einher, was zu rezidivierenden Patellaluxationen und patellofemoraler Instabilit{\"a}t f{\"u}hren kann. Ein m{\"o}glicher Therapieansatz ist die Rekonstruktion des MPFL. Zahlreiche Operationstechniken sind hierzu in der Literatur beschrieben, darunter Fixationen mit Interferenzschrauben, Bohrkan{\"a}len, Nahtankern oder Nahtfixationen am Knochen oder Weichgewebe. Sie werden meist mit einem autologen Sehnentransplantats durchgef{\"u}hrt und unterscheiden sich haupts{\"a}chlich in der Art dessen patellarer Fixation. Meta-Analysen zeigen nach wie vor hohe Komplikationsraten und teilweise wenig zufriedenstellende Ergebnisse etablierter MPFL-Rekonstruktionen. Ein vielversprechender Ansatz zur Senkung der Komplikationsraten sind patellare Fixationsmethoden, die auf das Einbringen von Fremdmaterial und Bohrungen durch die Patella verzichten. Solche implantat- und/oder bohrkanalfreien Fixationsmethoden sind bereits in der Literatur beschrieben, bis jetzt existieren jedoch nur wenige Studien zu deren biomechanischen Eigenschaften. Ziel dieser Arbeit war der Vergleich biomechanischer Eigenschaften von f{\"u}nf unterschiedlichen implantatfreien patellaren Fixationsmethoden beim MPFL- Ersatz mit dem nativen MPFL und mit nativen Extensorensehnen. Dazu wurde ein porcines Modell benutzt. Die Hypothese dieser Studie war, dass die patellare Weichteilfixation eines autologen Sehnentransplantats ohne Implantate oder Bohrkanal eine vergleichbare prim{\"a}re Ausrissfestigkeit wie das native MPFL zeigt. 60 Patellae und Extensorensehnen wurden aus porcinen Hinterl{\"a}ufen extrahiert und randomisiert auf 6 Versuchsgruppen aufgeteilt (n=10). In den Gruppen 1 und 2 wurden patellare Weichteilfixationen getestet. In den Gruppen 3 und 4 wurden Bohrkanalfixationen mit unterschiedlichem Nahtmaterial durchgef{\"u}hrt (Gruppe 3: resorbierbarer Faden der St{\"a}rke USP 0, Gruppe 4: nicht-resorbierbarer Faden der St{\"a}rke USP 3). In Gruppe 5 erfolgte die patellare Fixation mittels V-f{\"o}rmigen Bohrkanal mit Durchmesser von 4,5 mm. In der sechsten Versuchsgruppe wurde zum Vergleich das native Gewebe getestet. In einer weiteren Versuchsgruppe wurden native porcine Extensorensehnen biomechanisch untersucht. Die biomechanische Testung gliederte sich in mehrere Abschnitte. Zun{\"a}chst erfolgte eine Pr{\"a}konditionierung mit 10 Setzzyklen mit einem Kraftintervall von 5 - 20 N. Es folgte eine zyklische Testphase von 1000 Messzyklen mit einem Kraftintervall von 5 - 50 N. Im Anschluss wurde die maximale Kraft bis zum Versagen angewendet. Dabei wurden die Parameter maximale Ausrisskraft, Yield Load, Steifigkeit, Elongation nach 1000 Zyklen sowie die Versagensart untersucht. In der Versuchsgruppe des nativen Gewebes wurde direkt die maximale Kraft bis zum Versagen angewendet. Die h{\"o}chsten maximalen Ausrisskr{\"a}fte wurden in Gruppen 1 und 2 gemessen (321,8 ± 53,5 N und 242,0 ± 57,4 N) und waren mit dem nativen Gewebe vergleichbar (252,1 ± 129,3 N, p > 0,05). Ein signifikant niedrigerer Yield Load im Vergleich zum nativen Gewebe zeigte sich in den Gruppen 3 (p < 0,01) und 4 (p = 0,01). W{\"a}hrend der zyklischen Belastung war die Elongation der Pr{\"a}parate in Gruppe 3 signifikant h{\"o}her im Vergleich zu den anderen Gruppen (5,3 ± 1 mm, p < 0,05). Alle Gruppen wiesen {\"a}hnliche Steifigkeiten wie das native Gewebe vor (p > 0,05). Die getesteten Fixationsmethoden zeigten signifikante Unterschiede in ihren biomechanischen Eigenschaften (p < 0,05). Insbesondere die Weichteilfixationen in Gruppen 1 und 2 wiesen ad{\"a}quate biomechanische Eigenschaften im Vergleich zum nativen Gewebe vor. Durch die Kombination aus geringerer Invasivit{\"a}t, Verzicht auf das Einbringen von Fremdk{\"o}rpern, einfacher Anwendbarkeit und guter Prim{\"a}rstabilit{\"a}t sind patellare Weichteilfixationen vielversprechende Alternativen bei der MPFL-Rekonstruktion. und guter Prim{\"a}rstabilit{\"a}t sind patellare Weichteilfixationen vielversprechende Alternativen bei der MPFL-Rekonstruktion.},
  subject      = {Kniegelenk},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fuchs2021,
  author    = {Fuchs, Konrad Fabio},
  title     = {Biomechanische Evaluation polyaxialer winkelstabiler Plattensysteme bei der Versorgung von intraartikul{\"a}ren Kalkaneusfrakturen},
  doi       = {10.25972/OPUS-22348},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-223486},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Kalkaneusfrakturen machen mit 1-2\% nur einen geringen Anteil aller Frakturen aus, jedoch sind sie mit einer hohen Rate an Komplikationen verbunden. Die exakte Wiederherstellung der Gelenkkongruenz im Bereich der posterioren Gelenkfacette ist hierbei von zentraler Bedeutung. In dieser biomechanischen Studie wurden drei verschiedene, winkelstabile Plattenosteosynthesen zur Versorgung von Kalkaneusfrakturen im Hinblick auf ihre Stabilit{\"a}t an Kunststoffknochen in einer Materialpr{\"u}fmaschine getestet und verglichen. F{\"u}r jede Gruppe wurden an je neun Kalkaneusmodellen Sanders Typ IIB Frakturen erzeugt und anschließend nach Herstellervorgabe versorgt. Von den drei Plattenosteosynthesen waren zwei neuartige, polyaxiale, winkelstabile Systeme und ein konventionelles, winkelstabiles Plattensystem vertreten. Alle Proben wurden auf drei verschiedenen Kraftniveaus (200N, 600N und 1000N) zyklisch und anschließend in einer Maximalkraftuntersuchung getestet. Gemessen wurden das Peak to Peak Displacement bei 200N, 600N und 1000N, die Steifigkeit, der Δ-Gissane-Winkel und die Art des Materialversagens. Ziel dieser Studie war es, anhand dieser Parameter nachzuweisen, ob neuartige, polyaxiale Plattensysteme durch ihre variable Schraubenplatzierung in einem 30°-Konus eine erh{\"o}hte biomechanische Stabilit{\"a}t bei Sanders Typ IIB Kalkaneusfrakturen erzeugen. Die Ergebnisse der oben genannten Messparameter wiesen keine statistisch signifikanten Unterschiede (Signifikanzniveau 0,05) auf, weshalb wir unsere Nullhypothese, dass alle drei Plattensysteme eine vergleichbare biomechanische Stabilit{\"a}t besitzen, beibehielten und unsere Gegenhypothese, dass die neuartigen, polyaxialen Plattensysteme eine {\"u}berlegene biomechanische Stabilit{\"a}t besitzen, verworfen haben. Es bleibt jedoch folgenden biomechanischen und klinischen Studien {\"u}berlassen, ob die neuartigen Plattensysteme bei anderen Frakturen oder intraoperativ einen biomechanischen, weichteilschonenderen und insgesamt komplikationsloseren Vorteil erzielen k{\"o}nnen.},
  subject      = {Fersenbeinbruch},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kladny2020,
  author    = {Kladny, Anne-Marie},
  title     = {Olekranonfrakturen: Modellentwicklung und Testung zweier Verfahren zur Plattenosteosynthese},
  doi       = {10.25972/OPUS-21042},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-210427},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Ellenbogenfraktur ist eine h{\"a}ufige Fraktur der oberen Extremit{\"a}t. Um die Funktion des Ellenbogengelenks zu erhalten, sind eine gute Reposition und eine stabile Osteosynthese, sowie eine fr{\"u}hfunktionelle Nachbehandlung der Olekranonfraktur erforderlich. Zur Versorgung von komplexen Frakturen des Olekranons mit mehreren Fragmenten stehen prinzipiell zwei Osteosyntheseverfahren zur Verf{\"u}gung. Die dorsale Plattenosteosynthese ist ein schon l{\"a}nger zur Verf{\"u}gung stehendes Verfahren. Bei der klinischen Anwendung treten jedoch immer wieder Weichteilirritationen durch die dorsale Lage der recht massiven Platte auf. Seit einigen Jahren existiert eine weitere Osteosynthese, bei der zwei flache laterale Olekranonplatten verwendet werden. Durch die Positionierung sollen Wundheilungsst{\"o}rungen reduziert werden. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines biomechanischen Testmodells und die Stabilit{\"a}tspr{\"u}fung der zwei Verfahren zur Plattenosteosynthese bei mehrfragment{\"a}ren Olekranonfrakturen in einem klinisch relevanten Belastungsumfang. Die zwei seitlich angebrachten Olekranon Zwillingsplatten stellen eine gute Alternative zu der singul{\"a}ren dorsalen LCP- Olekranonplatte dar, da sie weniger Weichteilirritationen verursachen und im biomechanischen Model unter hoher Belastung eine vergleichbare Stabilit{\"a}t gew{\"a}hrleisten.},
  subject      = {Ellbogenh{\"o}cker},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kossmann2019,
  author    = {Kossmann, Alexander},
  title     = {Knorpelintegration - Etablierung eines Push-out-Modells und Untersuchung von BioGlue® als Knorpeladh{\"a}sivum},
  doi       = {10.25972/OPUS-18606},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186068},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die anspruchsvolle Behandlung von Knorpelsch{\"a}den sowie die weite Verbreitung dieser Krankheitsbilder r{\"u}cken die bestehenden Therapien sowie die Entwicklung alternativer Therapieans{\"a}tze in den Mittelpunkt der heutigen Forschung. Der Ansatz eines unterst{\"u}tzenden Knorpeladh{\"a}sivums ist vielversprechend. Ziel dieser Dissertation war es im Rahmen eines Push-out-Modells einen standardisierten Versuchsaufbau zur Analyse der Knorpelintegration in vitro sowie einen reproduzierbaren Versuchsablauf zu erarbeiten und somit eine Untersuchung und einen Vergleich von Bioadh{\"a}siva in Bezug auf ihre Bindungskraft zu gew{\"a}hrleisten. Nur eine fehlerfreie und reproduzierbare Messung erm{\"o}glicht dezidierte Aussagen {\"u}ber eine direkte Adh{\"a}sionsst{\"a}rke. Wie in dieser Arbeit dargelegt, gibt es eine Vielzahl von St{\"o}rungsquellen, welche eine solche Messung beeintr{\"a}chtigen k{\"o}nnen und so einen Vergleich bzw. eine Aussage {\"u}ber die Bindungsst{\"a}rke erschweren. {\"U}ber die verschiedenen Entwicklungsstufen hinweg konnten alle Fehlerquellen identifiziert und beseitigt werden, sodass zum Ende der Etablierung ein Versuchsaufbau sowie ein Versuchsablauf zur Verf{\"u}gung stand, der eine fehlerfreie Messung, einen Vergleich sowie eine Wertung der Bindungsst{\"a}rke von Bioadh{\"a}siva erm{\"o}glichte. Es konnte gezeigt werden, dass besonders die Probengeometrie einen entscheidenden Einfluss auf die Messergebnisse hat. So wurden im Rahmen der verschiedenen Entwicklungsstufen diverse Vorrichtungen entwickelt, die die Probenherstellung optimierten und vereinfachten. Hier hatten die Schneidevorrichtungen eine besondere Bedeutung, da bei einem optimalen und genauen Schneidevorgang die Fehleranf{\"a}lligkeit der darauffolgenden Arbeitsschritte deutlich reduziert werden konnte. Somit erbringt diese Arbeit einen wichtigen Anteil im Bereich der Grundlagenforschung und kann zuk{\"u}nftigen Forschungsgruppen bei der Untersuchung von Bioadh{\"a}siva von Nutzen sein. Im zweiten Teil dieser Dissertation wurden verschiedene Adh{\"a}siva, bestehend aus BSA und Glutaraldehyd, auf ihre Adh{\"a}sionsst{\"a}rke sowie auf die praktische Anwendbarkeit und Zytokompatibilit{\"a}t hin untersucht. Neben dem kommerziell erwerbbaren BioGlue®, wurden dessen Bestandteile (BSA sowie Glutaraldehyd) in verschiedenen Verh{\"a}ltnissen sowie unterschiedlichen Konzentrationen des Glutaraldehyds analysiert. Es konnten f{\"u}r die verschiedenen Verh{\"a}ltnisse sowie f{\"u}r die unterschiedlichen Glutaraldehydkonzentrationen beachtliche direkte Adh{\"a}sionskr{\"a}fte nachgewiesen werden. Außerdem ließ sich eine Abh{\"a}ngigkeit der Bindungsst{\"a}rke von der Glutaraldehydkonzentration als auch von dem Verh{\"a}ltnis der zwei Komponenten verdeutlichen. Zuletzt wurde das Adh{\"a}sivum auf seine Zytokompatibilit{\"a}t gepr{\"u}ft. Hier zeigte sich eine deutliche Zytotoxizit{\"a}t, was einen Einsatz als Knorpelkleber stark limitiert. Da sich die Glutaraldehydkonzentration von 10 \% auf fast alle Knorpelzellen letal auswirkt, ist ein langfristiges Zusammenwachsen der Knorpelgrenzen nach der initialen Versorgung mit dem Klebergemisch aus aktueller Sicht nicht zu erreichen. Ob eine Reduktion der Glutaraldehydkonzentration bei noch erhaltener Bindungskraft die zytotoxische Wirkung soweit herabsetzen kann, dass eine langfristige Integration stattfindet, scheint ebenfalls eher unwahrscheinlich. Mit diesen Ergebnissen gilt es den Einsatz von BioGlue® in der praktischen Medizin neu zu hinterfragen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dresing2015,
  author    = {Dresing, Kaya Patricia},
  title     = {Biomechanische Untersuchungen zur Knochenstabilit{\"a}t nach Magenbypassoperation der Ratte},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-141296},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Adipositas ist weltweit ein verbreitetes und fortschreitendes gesundheitliches und {\"o}konomisches Problem. Die therapeutischen Effekte von Di{\"a}ten und Medikamenten sind insgesamt unbefriedigend und nicht andauernd. Einzig die Ansprechraten der bariatrischen Chirurgie auf die Gewichtsminderung sind langfristig erfolgversprechend. Unter den bariatrischen Methoden gilt der Roux-en-Y-Magenbypass (RYGB) als Goldstandard und wird wegen seines positiven Nutzen-Risiko-Verh{\"a}ltnisses h{\"a}ufig durchgef{\"u}hrt. Zunehmend r{\"u}ckt der Einfluss der RYGB-Operation auf den Knochenstoffwechsel in das Blickfeld der Forschung. In der Literatur konnte gezeigt werden, dass der Knochenmineralsalzgehalt nach RYGB-Operation abnimmt und der Knochenumsatz zunimmt. Langzeitstudien zur Knochengesundheit nach RYGB-Anlage existieren allerdings kaum und eine klinische Relevanz der verminderten BMD f{\"u}r das Frakturrisiko ist unbekannt. Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung der Langzeitver{\"a}nderungen der Knochenqualit{\"a}t nach RYGB-Operation in der Ratte im biomechanischen Test und die Korrelation mit erhobenen Daten der Knochendichte. Dazu wurden 18 m{\"a}nnliche Wistar-Ratten randomisiert in zwei Gruppen aufgeteilt. Neun der Ratten erhielten eine RYGB-, die anderen neun eine Sham-Operation. 200 Tage im Anschluss an die Operation wurden die Tiere geopfert und Tibiae und Femora f{\"u}r die biomechanische Untersuchung entnommen. Im Torsionstest schnitten die getesteten RYGB-Knochen bez{\"u}glich St{\"a}rke und Steifigkeit signifikant schlechter ab als die der Sham-Vergleichsgruppe. F{\"u}r die in der quantitativen Mikrocomputertomographie gemessene Knochendichte ergab sich das gleiche Ergebnis. Eine positive Korrelation zwischen der BMD und den Torsionsparametern ließ sich allerdings nicht nachweisen. In dieser tierexperimentellen Studie konnte gezeigt werden, dass die ver{\"a}nderten Stoffwechselbedingungen durch Magenbypass-Anlage im Rattenmodell in einer biomechanisch reduzierten Knochenqualit{\"a}t resultieren und damit das potenzielle Frakturrisiko nach dieser Operation ansteigt.},
  subject      = {Adipositas},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sauer2011,
  author    = {Sauer, Alexander},
  title     = {Vergleichende biomechanische Untersuchung einer winkelstabilen Konturenplatte zur Stabilisierung von Frakturen der distalen Fibula in einem Osteoporose simulierenden Knochenmodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66755},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Nach operativer Stabilisierung distaler Fibulafrakturen mit einem Standardimplantat wird bislang eine Teilbelastung der betroffenen Extremit{\"a}t empfohlen. Diese ist in der Nachbehandlung bei {\"a}lteren Patienten mit eingeschr{\"a}nkten koordinativen F{\"a}higkeiten und Begleiterkrankungen stark eingeschr{\"a}nkt. Gegenstand dieser Arbeit sind vergleichende biomechanische Untersuchungen einer winkelstabilen Konturenplatte, einer konventionellen Konturenplatte sowie der AO-Drittelrohrplatte. Entsprechende Experimente wurden in einem Osteoporose simulierenden Knochenmodell (Synbone, Generic bone, osteoporotic, 0080) durchgef{\"u}hrt. Hierbei wurde zum einen eine Torsionsgrenzkraftmessung und zum anderen eine zyklische Torsionstestung (4000 Zyklen mit 20\% des maximalen Drehmomentes) durchgef{\"u}hrt. Es konnte gezeigt werden, dass das Drehmoment bei Versagen ab einer Schraubenl{\"a}nge von 16 mm sowie das maximale Drehmoment, welches zum Implantatversagen der winkelstabilen Konturenplatte f{\"u}hrte ab einer Schraubenl{\"a}ngen von 14 mm stets gr{\"o}ßer war als dasjenige der konventionellen Konturenplatte. Ebenso zeigte sich eine {\"U}berlegenheit gegen{\"u}ber der Drittelrohrplatte. Diese {\"u}berlegenenen biomechanischen Eigenschaften, welche zus{\"a}tzlich in einer weiterf{\"u}hrenden experimentelle Arbeit mit humanen osteoporotischen Unterschenkelpr{\"a}paraten best{\"a}tigt werden konnten, schaffen bessere Vorrausetzungen f{\"u}r eine funktionelle Nachbehandlung des {\"a}lteren Patienten mit einer postoperativen Vollbelastung. Eine klinische Studie muss nun best{\"a}tigen, ob die verbesserten mechanischen Eigenschaften tats{\"a}chlich eine ver{\"a}nderte Nachbehandlung erm{\"o}glichen.},
  subject      = {Oberes Sprunggelenk},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wecker2010,
  author    = {Wecker, Thomas},
  title     = {{\"U}ber den Einfluss des transformierenden Wachstumsfaktors beta 2 auf das Zytoskelett und das Proteinexpressionsmuster menschlicher Trabekelmaschenwerkszellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54595},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Das prim{\"a}re Offenwinkelglaukom (POWG) ist eine mit typischen Gesichtfeld- und Papillensch{\"a}den einhergehende Erkrankung des Auges, die in den westlichen Industrienationen zu den h{\"a}ufigsten Erblindungsursachen z{\"a}hlt. An Glaukom erkrankte Patienten weisen h{\"a}ufig erh{\"o}hte Augeninnendruckwerte und gesteigerte TGF-beta 2-Spiegel im Kammerwasser auf. Der Augeninnendruck wird im Wesentlichen durch den Abflusswiderstand des Trabekelmaschenwerks bestimmt. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Wachstumsfaktors TGF-beta 2 auf das Zytoskelett von menschlichen Trabekelmaschenwerkszellen (HTM) untersucht. Hierbei konnten die bereits bekannten TGF-beta-Effekte, n{\"a}mlich verst{\"a}rkte Stressfaserbildung und Zunahme der alpha-SMA- sowie Aktin-Expression best{\"a}tigt werden. Bisher unbekannt war die Zunahme der Expression von N-Cadherin und beta-Catenin unter TGF-beta, die Ver{\"a}nderungen der Zell-Zell-Adh{\"a}sionen nach sich zieht und damit auch Einfluss auf die biomechanischen Eigenschaften des Trabekelmaschenwerks haben k{\"o}nnte. beta-Catenin ist hierbei auch unter dem Einfluss von TGF-beta nur zu einem geringen Anteil im Zellkern lokalisiert, was mit einer vermehrten Lokalisation von beta-Catenin in Zell-Zell-Verbindungen vereinbar ist. Da vermutlich unter TGF-beta-Stimulation sogar eher weniger beta-Catenin als Mediator f{\"u}r den Wnt-Signalpfad zur Verf{\"u}gung steht, k{\"o}nnte ein TGF-beta-vermittelter Wnt-Antagonismus eine Rolle in der Entstehung des POWG spielen. Es ist bekannt dass eine Hemmung des Wnt-Signalwegs den Augeninnendruck erh{\"o}ht. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass an der TGF-beta 2-Signalgebung in humanen Trabekelmaschenwerkszellen außer dem klassischen Smad-Weg auch MEK/ERK und PI3K/AKT an der Signal{\"u}bertragung beteiligt sind. Hierbei sind die TGF-beta-induzierten {\"A}nderungen der Zell-Zell-Verbindungen von der Smad- und AKT-Signalgebung abh{\"a}ngig, w{\"a}hrend die Effekte von TGF-beta auf alpha-SMA {\"u}ber den MEK/ERK-Signalweg vermittelt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen einige neu beobachtete TGF-beta-Effekte im Trabekelmaschenwerk, von denen insbesondere die Ver{\"a}nderungen des Zellskeletts und der Zell-Zell-Verbindungen sowie die m{\"o}glicherweise stattfindende Depletion des Wnt-Signalweges Bedeutung f{\"u}r die Entstehung des Offenwinkelglaukoms haben k{\"o}nnten.},
  subject      = {Glaukom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heymer2008,
  author    = {Heymer, Andrea},
  title     = {Chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells and articular cartilage reconstruction},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29448},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Articular cartilage defects are still one of the major challenges in orthopedic and trauma surgery. Today, autologous chondrocyte transplantation (ACT), as a cell-based therapy, is an established procedure. However, one major limitation of this technique is the loss of the chondrogenic phenotype during expansion. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) have an extensive proliferation potential and the capacity to differentiate into chondrocytes when maintained under specific conditions. They are therefore considered as candidate cells for tissue engineering approaches of functional cartilage tissue substitutes. First in this study, hMSCs were embedded in a collagen type I hydrogel to evaluate the cartilaginous construct in vitro. HMSC collagen hydrogels cultivated in different culture media showed always a marked contraction, most pronounced in chondrogenic differentiation medium supplemented with TGF-ß1. After stimulation with chondrogenic factors (dexamethasone and TGF-ß1) hMSCs were able to undergo chondrogenesis when embedded in the collagen type I hydrogel, as evaluated by the temporal induction of cartilage-specific gene expression. Furthermore, the cells showed a chondrocyte-like appearance and were homogeneously distributed within a proteoglycan- and collagen type II-rich extracellular matrix, except a small area in the center of the constructs. In this study, chondrogenic differentiation could not be realized with every hMSC preparation. With the improvement of the culture conditions, e.g. the use of a different FBS lot in the gel fabrication process, a higher amount of cartilage-specific matrix deposition could be achieved. Nevertheless, the large variations in the differentiation capacity display the high donor-to-donor variability influencing the development of a cartilaginous construct. Taken together, the results demonstrate that the collagen type I hydrogel is a suitable carrier matrix for hMSC-based cartilage regeneration therapies which present a promising future alternative to ACT. Second, to further improve the quality of tissue-engineered cartilaginous constructs, mechanical stimulation in specific bioreactor systems are often employed. In this study, the effects of mechanical loading on hMSC differentiation have been examined. HMSC collagen hydrogels were cultured in a defined chondrogenic differentiation medium without TGF-ß1 and subjected to a combined mechanical stimulation protocol, consisting of perfusion and cyclic uniaxial compression. Bioreactor cultivation neither affected overall cell viability nor the cell number in collagen hydrogels. Compared with non-loaded controls, mechanical loading promoted the gene expression of COMP and biglycan and induced an up-regulation of matrix metalloproteinase 3. These results circumstantiate that hMSCs are sensitive to mechanical forces, but their differentiation to chondrocytes could not be induced. Further studies are needed to identify the specific metabolic pathways which are altered by mechanical stimulation. Third, for the development of new cell-based therapies for articular cartilage repair, a reliable cell monitoring technique is required to track the cells in vivo non-invasively and repeatedly. This study aimed at analyzing systematically the performance and biological impact of a simple and efficient labeling protocol for hMSCs. Very small superparamagnetic iron oxide particles (VSOPs) were used as magnetic resonance (MR) contrast agent. Iron uptake was confirmed histologically with prussian blue staining and quantified by mass spectrometry. Compared with unlabeled cells, VSOP-labeling did neither influence significantly the viability nor the proliferation potential of hMSCs. Furthermore, iron incorporation did not affect the differentiation capacity of hMSCs. The efficiency of the labeling protocol was assessed with high resolution MR imaging at 11.7 Tesla. VSOP-labeled hMSCs were visualized in a collagen type I hydrogel indicated by distinct hypointense spots in the MR images, resulting from an iron specific loss of signal intensity. This was confirmed by prussian blue staining. In summary, this labeling technique has great potential to visualize hMSCs and track their migration after transplantation for articular cartilage repair with MR imaging.},
  subject      = {Gelenkknorpel},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Endlein2007,
  author    = {Endlein, Thomas},
  title     = {Haftung und Fortbewegung: Kontrollmechanismen von Adh{\"a}sionskr{\"a}ften bei Ameisen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28985},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Nat{\"u}rliche Haftsysteme {\"u}bertreffen technische Kleber in mehreren Aspekten: Sie haften auf nahezu allen Oberfl{\"a}chen, sind selbstreinigend und sind in ihrer Haftst{\"a}rke dynamisch kontrollierbar. F{\"u}r Tiere mit Haftorganen ist deren Kontrolle eine Grundvoraussetzung f{\"u}r effiziente Lokomotion. Wie k{\"o}nnen Tiere gut an Oberfl{\"a}chen haften und gleichzeitig schnell laufen? Wie werden Haftorgane kontrolliert, um auf rauen oder glatten Oberfl{\"a}chen senkrecht oder kopf{\"u}ber zu haften und wieder loszulassen? Die vorliegende Arbeit untersucht am Beispiel vonWeberameisen (Oecophylla smaragdina), welche Kontrollmechanismen Insekten verwenden, um den Konflikt zwischen Haftung und Fortbewegung zu bew{\"a}ltigen. Weberameisen besitzen an ihren F{\"u}ßen zwischen den Krallen ein entfaltbares Haftorgan (Arolium), welches im Vergleich zu anderen Hymenopteren stark vergr{\"o}ßert ist. Ihre enormen Haftkr{\"a}fte (mehr als das 100-fache ihres K{\"o}rpergewichtes) werden haupts{\"a}chlich eingesetzt, um Bl{\"a}tter f{\"u}r ihren Nestbau in den Baumkronen zusammenzuziehen. Sie sind Meister der Haftung und gute L{\"a}ufer zugleich und eigneten sich daher sehr gut als Modellsystem. In der Arbeit wurde dieWechselwirkung von Haftung und Bewegung auf mehreren hierarchischen Ebenen untersucht, vom gesamten K{\"o}rper {\"u}ber die Beine bis zum Haftorgan selbst. Es zeigte sich, dass Kontrollmechanismen auf allen drei Ebenen vorliegen. Im ersten Teil der Arbeit wurde durch Manipulationen an der Krallenziehersehne die komplexe innere Mechanik des Pr{\"a}tarsus aufgekl{\"a}rt. Es zeigte sich, dass die Bewegungen von Tarsus, Krallen und Arolium in einer koordinierten Reihenfolge erfolgten. Durch Amputationen der Krallenspitzen an lebenden Ameisen konnte best{\"a}tigt werden, dass die Entfaltung des Aroliums durch das Verhaken der Krallen auf rauen Oberfl{\"a}chen mechanisch eingeschr{\"a}nkt wird. Der Einsatz des Aroliums war auch abh{\"a}ngig von der Oberfl{\"a}chenorientierung. Weberameisen setzten ihr Haftorgan beim aufrechten Laufen {\"u}berhaupt nicht ein, beim Kopf{\"u}berlaufen auf glatten Oberfl{\"a}chen wurde dagegen nur ein Bruchteil der maximal m{\"o}glichen Haftkontaktfl{\"a}che entfaltet. Die Versuche zeigten, dass Ameisen die Entfaltung des Aroliums entweder aktiv, d. h. durch Kontraktion des Krallenziehermuskels, oder passiv durch Zugbewegungen des Tarsus graduell variieren. Beide Mechanismen werden von den Ameisen verwendet, um die ansonsten klein gehaltene Haftkontaktfl{\"a}che bei Bedarf (z. B. bei Zusatzbeladungen) zu vergr{\"o}ßern. Die passive Entfaltung ist von der neuromuskul{\"a}ren Kontrolle entkoppelt und unterliegt somit nicht den Zeitverz{\"o}gerungen von Reflexreaktionen. Durch pl{\"o}tzliche laterale Verschiebung der Laufoberfl{\"a}che durch einen Stoß konnte eine schlagartige Ausfaltung der Arolien ausgel{\"o}st werden, die wesentlich schneller ablief als alle bekannten Reflexreaktionen. Dies kann als Sicherheitsmechanismus interpretiert werden, womit sich die Ameisen bei starken Ersch{\"u}tterungen der nat{\"u}rlichen Laufsubstrate (Bl{\"a}tter) durchWindst{\"o}ße oder Regentropfen festhalten k{\"o}nnen. Sowohl Kraftmessungen an der Krallenziehersehne, welche die Kontraktion des Krallenziehermuskels nachahmten als auch Reibungskraftmessungen zur passiven Entfaltung des Aroliums zeigten, dassWeberameisen im Vergleich zu einer bodenlebenden Ameise ihre Haftorgane leichter entfalten konnten. Dies erleichtert es ihnen, ihre Haftorgane {\"u}ber lange Zeit im entfalteten Zustand zu halten, wie es beispielsweise beim Nestbau erforderlich ist. Mit Hilfe von dreidimensionalen Kinematikstudien konnte gezeigt werden, dass Weberameisen durch {\"A}nderungen des Beinwinkels zur Oberfl{\"a}che das Sch{\"a}lverhalten der Haftorgane beeinflussen. Ein flacherer Winkel verhinderte das Absch{\"a}len der Haftorgane w{\"a}hrend der Standphase oder beim Tragen von Zusatzlasten; ein steilerer Tarsus hingegen erleichterte das Absch{\"a}len w{\"a}hrend der Abl{\"o}sephase. Dieses Verhalten wurde mit dem Modell eines Klebebandes verglichen. Allerdings ver{\"a}nderten sich die Haftkr{\"a}fte in einem bestimmten Winkelbereich deutlich st{\"a}rker, als die Sch{\"a}ltheorie es vorhersagen w{\"u}rde. Die starken Unterschiede in der Haftkraft an dieser Schwelle sind jedoch biologisch sinnvoll und werden wahrscheinlich von den Ameisen verwendet, um schnell zwischen Haften und L{\"o}sen zu wechseln. Messungen der Bodenreaktionskr{\"a}fte zeigten einen weiteren Abl{\"o}semechanismus: W{\"a}hrend der Abl{\"o}sephase wird durch distales Schieben des Beines das Haftorgan entlastet und so eine passive R{\"u}ckfaltung des Aroliums erlaubt. Beide Abl{\"o}semechanismen (Sch{\"a}len und Entlasten) wurden f{\"u}r einzelne Beinpaare im unterschiedlichen Ausmaß von den Ameisen verwendet. Eine Umorientierung zur Schwerkraftrichtung, z. B. beim Kopf{\"u}berlaufen, hatte auch Einfluss auf das Laufmuster und die Beinstellung relativ zum K{\"o}rperschwerpunkt. Die Ameisen passten beim Kopfx {\"u}berlaufen ihren Gang so an, dass sie mehrere Beine gleichzeitig in Bodenkontakt hielten und langsamere und k{\"u}rzere Schritte machten. Entstandene Drehmomente beim Tragen von Zusatzlasten wurden durch gezielte {\"A}nderungen der Beinpositionen ausgeglichen. Meine Arbeit zeigt, dass Insekten die Oberfl{\"a}chenhaftung auf verschiedenen hierarchischen Ebenen mit Hilfe verschiedener Anpassungen kontrollieren und dabei elegant neuromuskul{\"a}re Steuerungen mit rein passiven Mechanismen vereinigen. Die hier f{\"u}r Weberameisen exemplarisch untersuchten Effekte sind von allgemeiner Bedeutung f{\"u}r alle Tiere, die sich mit Hilfe von Haftorganen fortbewegen. Ein Verst{\"a}ndnis der Mechanismen, mit denen Insekten Haftung dynamisch kontrollieren, k{\"o}nnte wichtige Anregungen f{\"u}r die Entwicklung von kletterf{\"a}higen Laufrobotern liefern.},
  subject      = {Ameisen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Drechsler2008,
  author    = {Drechsler, Patrick Hans},
  title     = {Mechanics of adhesion and friction in stick insects and tree frogs},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26836},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Many arthropods and vertebrates can cling to surfaces using adhesive pads on their legs. These pads are either smooth and characterised by a specialised, soft cuticle or they are hairy, i.e. densely covered with flexible adhesive setae. Animals climbing with adhesive organs are able to control attachment and detachment dynamically while running. The detailed mechanisms of how tarsal pads generate adhesive and frictional forces and how forces are controlled during locomotion are still largely unclear. The aim of this study was to clarify the attachment mechanism of smooth adhesive pads as present in many insects and tree frogs. To understand the function of these fluid-based adhesive systems, I characterized their performance under standardized conditions. To this end, experiments were conducted by simultaneously measuring adhesion, friction, and contact area in single adhesive pads. The first result of this study showed that friction in stick insect attachment pads is anisotropic: Attachment pads regularly detached when slid away from the body. Further analyses of "immobilized" arolia revealed that this anisotropy is not caused by an increased shear stress in the proximal direction, but by the instability of the tarsus when pushed distally. In the second part of this study, I analysed the role of the pad secretion present in insects and tree frogs. In stick insects, shear stress was largely independent of normal force and increased with velocity, seemingly consistent with the viscosity effect of a continuous fluid film. However, measurements of the remaining force two minutes after a sliding movement showed that adhesive pads could sustain considerable static friction in insects and tree frogs. Repeated sliding movements and multiple consecutive pull-offs of stick insect single legs to deplete adhesive secretion showed that on a smooth surface, friction and adhesion strongly increased with decreasing amount of fluid in insects. In contrast, stick insect pull-off forces significantly decreased on a rough substrate. Thus, the secretion does not generally increase attachment but does so only on rough substrates, where it helps to maximize contact area. When slides with stick insect arolia were repeated at one position so that secretion could accumulate, sliding shear stress decreased but static friction remained clearly present. This suggests that static friction in stick insects, which is biologically important to prevent sliding, is based on non-Newtonian properties of the adhesive emulsion rather than on a direct contact between the cuticle and the substrate. \% Analogous measurements in toe pads of tree frogs showed that they are also able to generate static friction, even though their pads are wetted by mucus. In contrast to the mechanism proposed for insects, static friction in tree frogs apparently results from the very close contact of toe pads to the substrate and boundary lubrication. In the last section of this study, I investigated adhesive forces and the mode of detachment by performing pull-off measurements at different velocities and preloads. These experiments showed that preload has only an increasing effect on adhesion for faster pull-offs. This can be explained by the viscoelastic material properties of the stick insect arolium, which introduce a strong rate-dependence of detachment. During fast pull-offs, forces can spread over the complete area of contact, leading to forces scaling with area. In contrast, the pad material has sufficient time to withdraw elastically and peel during slow detachments. Under these conditions the adhesive force will concentrate on the circumference of the contact area, therefore scaling with a length, supporting models such as the peeling theory. The scaling of single-pad forces supported these conclusions, but large variation between pads of different stick insects did not allow statistically significant conclusions. In contrast, when detachment forces were quantified for whole insects using a centrifuge, forces scaled with pad contact area and not with length.},
  subject      = {Biomechanik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bohn2007,
  author    = {Bohn, Holger Florian},
  title     = {Biomechanik von Insekten-Pflanzen-Interaktionen bei Nepenthes-Kannenpflanzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26101},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Interaktionen zwischen Insekten und Pflanzen k{\"o}nnen auf chemischen oder mechanischen Faktoren beruhen. Mechanische Faktoren spielen eine besonders wichtige Rolle bei den Fallen karnivorer Pflanzen. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle mechanischer Faktoren in der Interaktion zwischen der Kannenpflanze Nepenthes bicalcarata und der Ameise Camponotus schmitzi aufzukl{\"a}ren, bei der Ameisen Gegenanpassungen zu spezialisierten pflanzlichen Fangstrukturen entwickelt haben. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich mich mit den Fragen besch{\"a}ftigt, 1) welche Kannenstrukturen und welche Mechanismen f{\"u}r den Fang von Arthropoden wichtig sind und 2) welche speziellen Anpassungen C. schmitzi-Ameisen f{\"u}r das Leben auf ihrer karnivoren Wirtspflanze besitzen. Bisher wurde angenommen, dass Nepenthes-Kannen Tiere mit Hilfe von rutschigen Wachskristallschichten fangen. Ich konnte zeigen, dass ein weiterer, bisher unbekannter Fangmechanismus existiert, welcher auf speziellen Oberfl{\"a}cheneigenschaften des Kannenrandes (Peristom) und "Insekten-Aquaplaning" basiert. Das Peristom besitzt eine regelm{\"a}ßige Mikrostruktur, welche daf{\"u}r sorgt, dass die Oberfl{\"a}che vollst{\"a}ndig mit Wasser benetzbar ist, so dass sie bei feuchter Witterung von homogenen Fl{\"u}ssigkeitsfilmen {\"u}berzogen ist. Auf dem trockenen Peristom k{\"o}nnen Ameisen ohne Schwierigkeiten laufen und Nektar von den am inneren Peristomrand gelegenen Nektarien ernten. Wird die Oberfl{\"a}che aber beispielsweise durch Regen nass, rutschen die meisten Tiere ab und st{\"u}rzen in die Kanne. Messungen der Reibungskr{\"a}fte von Weberameisen (Oecophylla smaragdina) auf dem Peristom von N. bicalcarata zeigten, dass Fl{\"u}ssigkeitsfilme auf der Oberfl{\"a}che die Anhaftung der Haftorgane (Arolien) verhindern, und dass die Mikrostruktur des Peristoms auch den Einsatz der Krallen unterbindet. Versuche an Nepenthes alata zeigten dar{\"u}ber hinaus, dass dieser Fangmechanismus des Peristoms auch f{\"u}r Nepenthes-Arten mit wachsbereifter Kanneninnenwand essentiell, und die Wachsschicht eher f{\"u}r die Retention gefangener Tiere wichtig ist. Zur Analyse der {\"o}kologischen Auswirkungen des "Aquaplaning"-Fangmechanismus habe ich die Peristomfeuchte von Nepenthes rafflesiana var. typica-Kannen zeitgleich mit meteorologischen Daten im Feld kontinuierlich aufgezeichnet und mit Experimenten zur Beurteilung der Fangeffizienz der Kannen kombiniert. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, dass die Kannen abh{\"a}ngig vom Befeuchtungsgrad des Peristoms zeitweise sehr effiziente Fallen mit Fangraten von 80\% sein k{\"o}nnen, w{\"a}hrend sie zu anderen Zeiten vollkommen ineffizient sind. Die Variation der Peristomfeuchte wird durch Regen, Kondensation und von den Peristomnektarien sezerniertem Nektar verursacht. Es ist zu vermuten, dass die nur zeitweise und unvorhersehbare Aktivierung der Nepenthes-Kannenfallen durch N{\"a}sse der Evolution von Vermeidungsstrategien bei Beutetieren entgegenwirkt. Im Rahmen der Untersuchungen, welche mechanischen Anpassungen C. schmitzi-Ameisen f{\"u}r das Leben auf N. bicalcarata besitzen habe ich mich auf die Fragen konzentriert, wie es den Ameisen gelingt den Peristom-Fangmechanismus zu umgehen und welche Anpassungen sie besitzen um in der Kannenfl{\"u}ssigkeit tauchend und schwimmend nach Nahrung zu suchen. Im Gegensatz zu generalistischen Arten st{\"u}rzen C. schmitzi-Ameisen auf dem nassen Peristom nicht ab. Durch selektive Manipulation der tarsalen Haftstrukturen konnte ich demonstrieren, dass die Arolien f{\"u}r die Peristomlauff{\"a}higkeit der C. schmitzi-Ameisen eine wesentliche Rolle spielen. F{\"u}r das Furagieren in der Kannenfl{\"u}ssigkeit verf{\"u}gen C. schmitzi-Ameisen {\"u}ber ein sich wiederholendes, stereotypes Verhaltensmuster, welches aus einer Unterwasserlauf- und einer Oberfl{\"a}chenschwimmphase besteht. Meine Untersuchungen dieses Verhaltensmusters zeigten, dass die Ameisen am Ende der Unterwasserlaufphase mit Hilfe ihres stets vorhandenen Auftriebs zur Fl{\"u}ssigkeitsoberfl{\"a}che aufsteigen. Dabei taucht ein Teil ihres Hinterleibs aus der Kannenfl{\"u}ssigkeit auf, was den Ameisen die Sauerstoffaufnahme aus der Luft erm{\"o}glicht. Nach dem Auftauchen schwimmen C. schmitzi-Ameisen mittels schneller Beinbewegungen an der Oberfl{\"a}che der Kannenfl{\"u}ssigkeit. Dabei {\"a}hnelt die Bewegungskoordination ihrer Beine dem bei Ameisen f{\"u}r die Fortbewegung an Land typischen Dreifußgang. Ein Vergleich der Kinematik von schwimmenden und laufenden C. schmitzi-Ameisen hat gezeigt, dass schwimmende Ameisen ihre Beine in der Schlagphase mit einer h{\"o}heren Winkelgeschwindigkeit als in der R{\"u}ckholphase bewegen, w{\"a}hrend dies bei den laufenden Tieren genau umgekehrt ist. Ferner strecken schwimmende Ameisen ihre Beine w{\"a}hrend der Schlagphase weiter aus als in der R{\"u}ckholphase, wohingegen laufende Ameisen in beiden Bewegungsphasen vergleichbare Beinradien aufweisen. Dies l{\"a}sst den Schluss zu, dass die Schwimmkinematik der C. schmitzi-Ameisen eine abgewandelte Form ihrer Laufkinematik darstellt, welche f{\"u}r die Erzeugung von Vortrieb im Wasser optimiert wurde.},
  subject      = {Biomechanik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Starke2007,
  author    = {Starke, Josefine},
  title     = {Dynamik, Biomechanik und Plastizit{\"a}t des Aktinzytoskeletts in migrierenden B16/F1 GFP-Aktin Melanomzellen in 2D und 3D extrazellul{\"a}rer Matrix},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25689},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die Anpassung des Aktinzytoskeletts an extrazellul{\"a}re Gewebsstrukturen ist Voraussetzung f{\"u}r die Interaktion mit der extrazellul{\"a}ren Matrix und f{\"u}r die Zellbewegung, einschließlich der Invasion und Metastasierung von Tumorzellen. Wir untersuchten bei invasiven B16/F1 GFP-Aktin Mausmelanomzellen, ob und wie sich Zellform, Art und Effizienz der Bewegung an physikalisch unterschiedlich beschaffene kollagen{\"o}se Umgebungen anpassen: 1) mit Kollagen-Monomeren beschichtete 2D Objekttr{\"a}ger, 2) 2D Oberfl{\"a}che einer fibrill{\"a}ren Kollagenmatrix und 3) Zellen, die in einer 3D Kollagenmatrix eingebettet waren. Zur Darstellung des Aktinzytoskeletts wurden Zellen eingesetzt, die GFP-Aktin Fusionsprotein exprimierten, und mittels Zeitraffer-Videomikroskopie und Konfokalmikroskopie untersucht. Im direkten Vergleich waren Struktur und Dynamik des Aktinzytoskelett wie auch Zellform und Art der Migration unterschiedlich in den verschiedenen Umgebungen. Auf 2D planer Oberfl{\"a}che erfolgte eine rasche Adh{\"a}sion und Abflachung der Zellen (Spreading) mit nachfolgender Migration mit Bildung fokaler Adh{\"a}sionszonen, in die kabelartige Aktinstrukturen (Stress fibers) einstrahlten. Dagegen entwickelte sich in 3D Kollagenmatrices eine spindelf{\"o}rmige, fibroblasten{\"a}hnliche Zellform (mesenchymal) mit zylindrischen fingerf{\"o}rmigen vorderen Pseudopodien, die Zug der Zelle nach vorne bewirken und hochdynamisches polymeres Aktin, nicht jedoch Stress Fibers enthielten. Eine {\"a}hnliche Zellform und Struktur des Zytoskeletts entwickelte sich in Zellen auf 2D fibrill{\"a}rem Kollagen. Die Kontaktfindung und Migrationseffizienz auf oder in fibrill{\"a}ren Matrices war im Vergleich zu 2D kollagenbeschichteter Oberfl{\"a}che erschwert, die Migrationseffizienz verringert. In Kontrollversuchen wurden Migration und polarisierte Bildung von Aktindynamik durch Inhibitoren des Aktinzytoskeletts (Cytochalasin D, Latrunculin B, Jasplakinolide) stark gehemmt. Diese Befunde zeigen , dass die Struktur und Dynamik des Aktinzytoskeletts sowie die Art der Migration in Tumorzellen st{\"a}rker als bisher angenommen durch die umgebende Kollagenstruktur bestimmt wird. W{\"a}hrend 3D Kollagenmatrices in vivo {\"a}hnliche bipolare Zytoskelettstruktur f{\"o}rdern, m{\"u}ssen Abflachung der Zellen mit Bildung von Stress Fibers als spezifische Charakteristika von 2D Modellen angesehen werden.},
  subject      = {Aktin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmitt2006,
  author    = {Schmitt, Stefanie},
  title     = {Biomechanisch begr{\"u}ndeter Rehabilitationsansatz bei verschiedenen Krankheitsbildern des Handgelenks in der orthop{\"a}dischen Praxis : eine prospektive Studie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20460},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Handgelenkserkrankungen haben sowohl in Amerika wie auch in Europa mit steigenden Fallzahlen einen durch den Ausfall der Arbeitskraft nicht unerheblichen Einfluß auf die Volkswirtschaft. St{\"a}ndige Wiederholungen in hoher Frequenz werden f{\"u}r die RSI urs{\"a}chlich verantwortlich gemacht. Basierend auf der Annahme, dass Vibrationen und Beschleunigungskr{\"a}ften mittels D{\"a}mpfk{\"o}rpern beeinflusst werden k{\"o}nnen, wurde die Coopercare Lastrap-Bandage entwickelt. Obwohl die Behandlung mit Handgelenksorthesen eine allgemein g{\"a}ngige Form der Behandlung von verschiedenen Handgelenkserkrankungen darstellt, gibt es hierzu nur sehr wenige klinische Daten {\"u}ber den Stellenwert dieser Verfahren. Daher wurde in einer prospektiven randomisierten L{\"a}ngsschnitt-Studie der Stellenwert einer Bandagenbehandlung mit biomechanisch begr{\"u}ndetem Ansatz im Vergleich zur konventionellen Bandagentherapie an 34 Patienten mit unterschiedlichen Erkrankungen des Handgelenks getestet. Unserer Studie zufolge sind entsprechend dem biomechanischen Ansatz die unter 40-j{\"a}hrigen m{\"a}nnlichen Patienten mit seit kurzem bestehender Tendovaginitis die Zielgruppe, die am Besten von einer Bandagentherapie mit der Lastrap®-Bandage profitieren. Bei unter 40-j{\"a}hrigen m{\"a}nnlichen Patienten mit Distorsion des Handgelenks ist die Manu-Hit®-Bandage zu bevorzugen. Durch die deutliche Schmerzreduktion k{\"o}nnen hier Handgelenksorthesen unter anderem den Gebrauch von NSAR verringern und damit die Arzneimittelausgaben senken.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Theune2003,
  author    = {Theune, Michael},
  title     = {Zusammenh{\"a}nge zwischen kinetischen und kinematischen Parametern von Laufschuhen und dem subjektiven Tragekomfort},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6642},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Zusammenh{\"a}nge zwischen biomechanischen Parametern von Laufschuhen und dem subjektiven Tragekomfort zu ermitteln. Dazu wurden kinetische und kinematische Parameter von sogenannten Lieblingslaufschuhen mit denen zweier Referenz-Schuhmodelle verglichen und mit der individuellen plantaren Druckverteilung und der Fußform assoziiert. Die experimentellen Daten zeigen, daß die Bodenreaktionskr{\"a}fte eines Schuhs von der Form des Leistens, den Materialeigenschaften der Zwischensohle und dem spezifischen Laufmuster des L{\"a}ufers abh{\"a}ngen. Durch einen neurophysiologischen, muskelgesteuerten D{\"a}mpfungsmechanismus kommt es zu einer Anpassung des Laufstils an unterschiedliche D{\"a}mpfungs- und Stabilit{\"a}tseigenschaften des Laufschuhs. Dadurch werden Belastungen f{\"u}r den aktiven und passiven Bewegungsapparat innerhalb eines bestimmten Bereiches konstant gehalten. Ein optimaler Laufschuh sollte eine {\"a}hnliche Kinematik aufweisen wie der individuelle Barfußlauf. Diese Forderung wurde teilweise durch den Lieblingslaufschuh erf{\"u}llt. Es ist anzunehmen, daß der Komfort aus einem komplexen Zusammenspiel von K{\"o}rper, Laufschuh und Laufoberfl{\"a}che resultiert. F{\"u}r die Optimierung von Komfort, Performance und Verletzungsprophylaxe m{\"u}ssen Paßform und Materialeigenschaften des Laufschuhs sowie die individuelle Situation des L{\"a}ufers gleichermaßen ber{\"u}cksichtigt werden. Deshalb sollten Laufschuhe nach den spezifischen kinetischen und kinematischen Gegebenheiten des einzelnen L{\"a}ufers konzipiert werden, denn der Komfort ist ein vom L{\"a}ufer abh{\"a}ngiges Ph{\"a}nomen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Paul2001,
  author    = {Paul, J{\"u}rgen},
  title     = {The Mouthparts of Ants},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1179130},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Ant mandible movements cover a wide range of forces, velocities and precision. The key to the versatility of mandible functions is the mandible closer muscle. In ants, this muscle is generally composed of distinct muscle fiber types that differ in morphology and contractile properties. Volume proportions of the fiber types are species-specific and correlate with feeding habits. Two biomechanical models explain how the attachment angles are optimized with respect to force and velocity output and how filament-attached fibers help to generate the largest force output from the available head capsule volume. In general, the entire mandible closer muscle is controlled by 10-12 motor neurons, some of which exclusively supply specific muscle fiber groups. Simultaneous recordings of muscle activity and mandible movement reveal that fast movements require rapid contractions of fast muscle fibers. Slow and accurate movements result from the activation of slow muscle fibers. Forceful movements are generated by simultaneous co-activation of all muscle fiber types. For fine control, distinct fiber bundles can be activated independently of each other. Retrograde tracing shows that most dendritic arborizations of the different sets of motor neurons share the same neuropil in the suboesophageal ganglion. In addition, some motor neurons invade specific parts of the neuropil. The labiomaxillary complex of ants is essential for food intake. I investigated the anatomical design of the labiomaxillary complex in various ant species focusing on movement mechanisms. The protraction of the glossa is a non muscular movement. Upon relaxation of the glossa retractor muscles, the glossa protracts elastically. I compared the design of the labiomaxillary complex of ants with that of the honey bee, and suggest an elastic mechanism for glossa protraction in honey bees as well. Ants employ two different techniques for liquid food intake, in which the glossa works either as a passive duct (sucking), or as an up- and downwards moving shovel (licking). For collecting fluids at ad libitum food sources, workers of a given species always use only one of both techniques. The species-specific feeding technique depends on the existence of a well developed crop and on the resulting mode of transporting the fluid food. In order to evaluate the performance of collecting liquids during foraging, I measured fluid intake rates of four ant species adapted to different ecological niches. Fluid intake rate depends on sugar concentration and the associated fluid viscosity, on the species-specific feeding technique, and on the extent of specialization on collecting liquid food. Furthermore, I compared the four ant species in terms of glossa surface characteristics and relative volumes of the muscles that control licking and sucking. Both probably reflect adaptations to the species-specific ecological niche and determine the physiological performance of liquid feeding. Despite species-specific differences, single components of the whole system are closely adjusted to each other according to a general rule.},
  subject      = {Ameisen},
  language  = {en}
}