Lehrstuhl für Orthopädie
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Objective
This study aimed to compare a state‐of‐the‐art bioelectrical impedance analysis (BIA) device with two‐point Dixon magnetic resonance imaging (MRI) for the quantification of visceral adipose tissue (VAT) as a health‐related risk factor.
Methods
A total of 63 male participants were measured using a 3‐T MRI scanner and a segmental, multifrequency BIA device. MRI generated fat fraction (FF) maps, in which VAT volume, total abdominal adipose tissue volume, and FF of visceral and total abdominal compartments were quantified. BIA estimated body fat mass and VAT area.
Results
Coefficients of determination between abdominal (r\(^{2}\) = 0.75) and visceral compartments (r\(^{2}\) = 0.78) were similar for both groups, but slopes differed by a factor of two. The ratio of visceral to total abdominal FF was increased in older men compared with younger men. This difference was not detected with BIA. MRI and BIA measurements of the total abdominal volume correlated moderately (r\(^{2}\) = 0.31‐0.56), and visceral measurements correlated poorly (r\(^{2}\) = 0.13‐0.44).
Conclusions
Visceral BIA measurements agreed better with MRI measurements of the total abdomen than of the visceral compartment, indicating that BIA visceral fat area assessment cannot differentiate adipose tissue between visceral and abdominal compartments in young and older participants.
The topical application of tranexamic acid (TXA) helps to prevent post-operative blood loss in total joint replacements. Despite these findings, the effects on articular and periarticular tissues remain unclear. Therefore, this in vitro study examined the effects of varying exposure times and concentrations of TXA on proliferation rates, gene expression and differentiation capacity of chondrocytes and human mesenchymal stromal cells (hMSCs), which underwent osteogenic differentiation. Chondrocytes and hMSCs were isolated and multiplied in monolayer cell cultures. Osteogenic differentiation of hMSCs was induced for 21 days using a differentiation medium containing specific growth factors. Cell proliferation was analyzed using ATP assays. Effects of TXA on cell morphology were examined via light microscopy and histological staining, while expression levels of tissue-specific genes were measured using semiquantitative RT-PCR. After treatment with 50 mg/mL of TXA, a decrease in cell proliferation rates was observed. Furthermore, treatment with concentrations of 20 mg/mL of TXA for at least 48 h led to a visible detachment of chondrocytes. TXA treatment with 50 mg/mL for at least 24 h led to a decrease in the expression of specific marker genes in chondrocytes and osteogenically differentiated hMSCs. No significant effects were observed for concentrations beyond 20 mg/mL of TXA combined with exposure times of less than 24 h. This might therefore represent a safe limit for topical application in vivo. Further research regarding in vivo conditions and effects on hMSC functionality are necessary to fully determine the effects of TXA on articular and periarticular tissues.
Tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) is a ubiquitously expressed enzyme that is best known for its role during mineralization processes in bones and skeleton. The enzyme metabolizes phosphate compounds like inorganic pyrophosphate and pyridoxal-5′-phosphate to provide, among others, inorganic phosphate for the mineralization and transportable vitamin B6 molecules. Patients with inherited loss of function mutations in the ALPL gene and consequently altered TNAP activity are suffering from the rare metabolic disease hypophosphatasia (HPP). This systemic disease is mainly characterized by impaired bone and dental mineralization but may also be accompanied by neurological symptoms, like anxiety disorders, seizures, and depression. HPP characteristically affects all ages and shows a wide range of clinical symptoms and disease severity, which results in the classification into different clinical subtypes. This review describes the molecular function of TNAP during the mineralization of bones and teeth, further discusses the current knowledge on the enzyme’s role in the nervous system and in sensory perception. An additional focus is set on the molecular role of TNAP in health and on functional observations reported in common laboratory vertebrate disease models, like rodents and zebrafish.
The incidence of musculoskeletal diseases is steadily increasing with aging of the population. In the past years, extracellular vesicles (EVs) have gained attention in musculoskeletal research. EVs have been associated with various musculoskeletal pathologies as well as suggested as treatment option. EVs play a pivotal role in communication between cells and their environment. Thereby, the EV cargo is highly dependent on their cellular origin. In this review, we summarize putative mechanisms by which EVs can contribute to musculoskeletal tissue homeostasis, regeneration and disease, in particular matrix remodeling and mineralization, pro-angiogenic effects and immunomodulatory activities. Mesenchymal stromal cells (MSCs) present the most frequently used cell source for EV generation for musculoskeletal applications, and herein we discuss how the MSC phenotype can influence the cargo and thus the regenerative potential of EVs. Induced pluripotent stem cell-derived mesenchymal progenitor cells (iMPs) may overcome current limitations of MSCs, and iMP-derived EVs are discussed as an alternative strategy. In the last part of the article, we focus on therapeutic applications of EVs and discuss both practical considerations for EV production and the current state of EV-based therapies.
Hypophosphatasia (HPP) is a rare, inherited, metabolic disease characterized by tissue‐nonspecific alkaline phosphatase deficiency resulting in musculoskeletal and systemic clinical manifestations. This observational study evaluated the effectiveness of enzyme replacement therapy with asfotase alfa on physical function and health‐related quality of life (HRQoL) among adults with pediatric‐onset HPP who received asfotase alfa for 12 months at a single center (ClinicalTrial.gov no.: NCT03418389). Primary outcomes evaluated physical function with the 6‐minute walk test (6MWT), timed up‐and‐go (TUG) test, Short Physical Performance Battery (SPPB), and handheld dynamometry (HHD). Secondary outcome measures included the Lower Extremity Functional Scale (LEFS), pain prevalence/intensity, and pain medication use; HRQoL was evaluated using the 36‐Item Short‐Form Health Survey version 2 (SF‐36v2). Safety data were collected throughout the study. All 14 patients (11 women) had compound heterozygous ALPL gene mutations and ≥1 HPP bone manifestation, including history of ≥1 fracture. Mean (min, max) age was 51 (19 to 78) years. From baseline to 12 months of treatment, median 6MWT distance increased from 267 m to 320 m (n = 13; p = 0.023); median TUG test time improved from 14.4 s to 11.3 s (n = 9; p = 0.008). Specific components of the SPPB also improved significantly: median 4‐m gait speed increased from 0.8 m/s to 1.1 m/s (n = 10; p = 0.007) and median repeated chair‐rise time improved from 22 s to 13 s (n = 9; p = 0.008). LEFS score improved from 24 points to 53 points (n = 10; p = 0.002). Improvements in HHD were not clinically significant. SF‐36v2 Physical Component Score (PCS) improved after 12 months of treatment (n = 9; p = 0.010). Pain level did not change significantly from baseline to 12 months of treatment. There were significant improvements on chair‐rise time and SF‐36v2 PCS by 3 months, and on TUG test time after 6 months. No new safety signals were identified. These results show the real‐world effectiveness of asfotase alfa in improving physical functioning and HRQoL in adults with pediatric‐onset HPP. © 2020 The Authors. JBMR Plus published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Society for Bone and Mineral Research.
Klinisch-radiologische Evaluation des Merete® BioBall™-Adapter-Systems in der Hüftendoprothetik
(2021)
Die Revisionsendoprothetik des Hüftgelenkes ist eine große Herausforderung, insbesondere bei Teilwechseln von Komponenten bei fest-implantiertem Schaft. In einer retrospektiven Analyse wurde eine Implantat-Komponente des Medizinprodukteherstellers Merete Medical (Berlin) untersucht. Ziel der Untersuchung war es, eine Aussage über die Stabilität des Implantats und den klinischen Versorgungserfolg bei dessen Verwendung treffen zu können. Es wurden Daten von insgesamt 72 Patienten erhoben. Es erfolgte eine klinische und radiologische Nachuntersuchung. Die Daten wurden einer deskriptiven und explorativen Analyse unterzogen, eine Überlebenszeitanalyse wurde durchgeführt. Das Implantat zeigte mechanische Stabilität in einem mittelfristigen Zeitraum. Der Versorgungserfolg (gemessen am Harris Hip Score) war durchschnittlich bis gut. Es zeigten sich Zusammenhänge zwischen dem präoperativen Zustand der Patienten und dem Versorgungerfolg.
Revision Arthroplasty Through the Direct Anterior Approach Using an Asymmetric Acetabular Component
(2020)
Despite increasing numbers of primary hip arthroplasties performed through the direct anterior approach (DAA), there is a lack of literature on DAA revision arthroplasty. The present study was performed in order to evaluate outcomes and revision rates after revision through the DAA using an asymmetric acetabular component with optional intra- and extramedullary fixation. In a retrospective cohort study, we analyzed prospectively collected data of 57 patients (61 hips, 43 female, 18 male) who underwent aseptic acetabular component revision through the DAA with the abovementioned implant system between January 2015 and December 2017. The mean follow-up was 40 months (12–56). Survival rates were estimated using the Kaplan–Meier method. All complications were documented and functional outcomes were assessed pre- and postoperatively. Kaplan–Meier analysis revealed an estimated five-year implant survival of 97% (confidence interval CI 87–99%). The estimated five-year survival with revision for any cause was 93% (CI 83–98%). The overall revision rate was 6.6% (n = 4). Two patients had to undergo revision due to periprosthetic infection (3.3%). In one patient, the acetabular component was revised due to aseptic loosening four months postoperatively. Another patient suffered from postoperative iliopsoas impingement and was treated successfully by arthroscopic iliopsoas tenotomy. Two (3.3%) of the revised hips dislocated postoperatively. The mean Harris Hip Score improved from 35 (2–66) preoperatively to 86 (38–100) postoperatively (p < 0.001). The hip joint’s anatomical center of rotation was restored at a high degree of accuracy. Our findings demonstrate that acetabular revision arthroplasty through the DAA using an asymmetric acetabular component with optional intra- and extramedullary fixation is safe and practicable, resulting in good radiographic and clinical midterm results.
Hintergrund: Die Entwicklung minimal-invasiver gewebeschonender Zugangswege in der Hüftendoprothetik ist im Allgemeinen mit einer schnelleren Rehabilitation, einer Verringerung der postoperativen Schmerzen und einem erhöhten Patientenkomfort verbunden. Das Ziel dieser Studie war es, einen anterioren minimal-invasiven mit einem transglutealen lateralen Zugangsweg für Hüftgelenksersatzoperationen in Bezug auf postoperatives Schmerzniveau, den Schmerzmittelgebrauch, die Länge des Krankenhausaufenthalts und die Zeit bis zum Erreichen eines definierten physiotherapeutischen Therapiezieles zu vergleichen.
Methoden: In dieser retrospektiven Kohortenstudie untersuchten wir 200 Patienten, die sich einer Hüftendoprothesenimplantation unterzogen. Gruppe I (n = 100) erhielt einen minimal-invasiven anterioren Hüftzugang (modifiziert nach Smith-Peterson), Gruppe II (n = 100) erhielt einen lateralen transglutealen Zugang (nach Bauer). Die Untersuchungsziele waren der Schmerz in Ruhe und während der Physiotherapie, der Schmerzmittelgebrauch, die Länge des stationären Aufenthaltes sowie die Zeitdauer bis zum Erreichen des physiotherapeutischen Therapiezieles.
Ergebnisse: Die Patienten der Gruppe I konsumierten weniger Schmerzmedikamente (19,6 ± 6,9 mg Piritramid gegenüber 23,6 ± 11,3 mg; p = 0,005) und hatten in der frühen postoperativen Phase weniger Schmerzen (Operationstag: VAS 1,3 ± 1 gegenüber 2,3 ± 1,3, p = 0,0001, erster postoperativer Tag: VAS 0,41 ± 0,8 vs. 0,66 ± 1,1, p = 0,036). Die Zeit bis zum Erreichen des definierten Therapiezieles (6,4 ± 2 Tage gegenüber 7,4 ± 2,1 Tagen; p = 0,001) und die Dauer des Krankenhausaufenthalts waren kürzer (10,2 ± 1,9 Tage gegenüber 13,4 ± 1,6 Tagen; p = 0,0001) für Gruppe I. Die Schmerzen während der Physiotherapie waren jedoch am dritten und sechsten bis neunten Tag nach der Operation im Vergleich zu Gruppe II höher (p = 0,001–0,013).
Schlussfolgerung: Die Implantation einer Hüftprothese über einen minimal-invasiven anterioren Zugang führt in der direkt postoperativen Phase zu einer Reduktion des Schmerzniveaus und des Schmerzmittelgebrauchs. Zusätzlich werden das Erreichen des physiotherapeutischen Therapiezieles und die Länge des stationären Aufenthaltes positiv beeinflusst. Den höheren Schmerzen während der Physiotherapie könnte durch eine Reduktion der erlaubten Gewichtsbelastung in der frühen postoperativen Phase entgegengewirkt werden.
Osteoporose wird definiert als erworbene, generalisierte Skeletterkrankung, die durch eine verminderte Knochenfestigkeit und einen pathologischen Knochenverlust charakterisiert wird. Durch die Störung der Mikroarchitektur kommt es zu strukturellen und funktionellen Defiziten im Sinne von Fragilitätsfrakturen. Mechanische Stimulation erhält die Gewebemasse und stimuliert deren kontinuierliche Anpassung. Östrogene spielen bei der Entwicklung, dem Wachstum und der Regeneration des Knochens eine bedeutende Rolle und wirken über Bindung an die Östrogenrezeptoren ER und ER in bestimmten Zielgeweben. Östrogenrezeptoren sind unverändert sehr geeignete Targets für die Entwicklung von Medikamenten im Rahmen der Osteoporosetherapie wie z.B. die selektiven Östrogen-Rezeptor-Modulatoren (SERMs). Die molekulare Klärung der Einflüsse von ER und ER ist unverändert von großer klinischer Bedeutung. Die Herstellung stabiler Zelllinien mit Überexpression von Reportergenkonstrukten und Rezeptoren kann dabei hilfreich sein. In dieser Arbeit wurde eine stabile Zelllinie mit Überexpression von ERβ etabliert, die unterschiedliche Wirkung von ER und ER wurden analysiert und die Effekte von zyklischer Dehnung auf Reportergenexpression unter der Kontrolle von mechanosensitiven responsiven Elementen wurden charakterisiert.
Infektionen des Schultergelenks gehen mit hoher Mortalität und Morbidität einher. Ihre Diagnostik und Therapie stellen häufig eine Herausforderung dar. Zudem ist - im Gegensatz zu Infektionen von Hüfte und Knie - die schulterspezifische Datenlage spärlich, es mangelt an evidenzbasierten Diagnose- und Therapiealgorithmen.
Diese Arbeit evaluiert unter anderem 1) den Erfolg der mehrzeitigen Implantation reverser Schulterendoprothesen zur Therapie von Infektionen des Glenohumeralelenks, 2) das schulterspezifische Keimspektrum, 3) den Stellenwert einer präoperativen Gelenkpunktion und 3) den Stellenwert einer Gelenkspunktion bei einliegendem Spacer.
Es handelt sich um eine retrospektive Studie mit prospektiver Datenerfassung an insgesamt 41 Patienten, welche zwischen 2007-2015 in der Orthopädischen Klinik König-Ludwig-Haus (Würzburg) die mehrzeitige Implantation einer Schulterendoprothese mit zwischenzeitlicher Implantation eines PMMA-Spacers auf Grund einer Infektion des Glenohumeralgelenks erhalten haben.
Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass Infektionen des Glenohumeralgelenks gehäuft multimorbide, voroperierte Patienten betreffen. Die Haupterreger waren Cutibakterien und koagulasenegative Staphylokokken, insbesondere S. epidermidis. Diese Erreger sollten bei einer kalkulierten Antibiotikatherapie immer berücksichtigt werden.
Mikrobiologische Kulturen der präoperative Gelenkpunktion zeigten eine mäßige Sensitivität (58%) bei guter Spezifität (89%). Die Punktion kann somit keinen sicheren Infektionsausschluss bieten, ermöglicht im Falle eines Keimnachweises jedoch die gezielte antibiotische Therapie sowie die Anpassung der Antibiotika im Spacer und hat somit einen berechtigten Stellenwert in der Infektionsdiagnostik. Die Punktion bei einliegendem Spacer zeigte eine Sensitivität von 0%, ihre routinemäßige Durchführung sollte daher sehr kritisch hinterfragt werden.
Für die Therapie mit mehrzeitiger Implantation einer reversen Schulterendoprothese zeigte sich eine Infektionseradikationsrate von 87% und ein kumulatives infektionsfreies Überleben von 91% nach 128 Monaten. Die Funktionalität der Schulter blieb hinter der Funktion der Gegenseite zurück, war jedoch ausreichend um die eigenständige Versorgung und die Durchführung von Alltagsaktivitäten zu ermöglichen. Die große Mehrzahl der Patienten hatte keine/minimale Schmerzen.
Der zweizeitige Endoprothesenwechsel gilt als Goldstandard der Therapie periprothetischer Gelenkinfektionen. Ein sicherer Ausschluss einer Infektpersistenz ist für den Therapieerfolg essentiel. Es wurde der diagnostische Nutzen synovialer Marker zum Ausschluss einer Infektpersistenz bei einliegendem Kniegelenksspacer untersucht. Weder mikrobiologische noch zytologische Synovia-Analysen sind zum Ausschluss einer Infektpersistenz im Rahmen des zweizeitigen Knieendoprothesenwechsels geeignet.
Eine retrospektive Studie anhand von Patientenunterlagen zum Blutverlust, Transfusionshäufigkeit und postoperativen Komplikationen bei Knie-Endo-Prothesen mit systemischer Gabe von 500 mg Tranexamsäure kurz vor Eröffnung der Blutleere! 229 Patienten in der Studiengruppe, von denen 9 eine erlaubte Wiederholungsdosis erhalten hatten, wurden verglichen mit 231 Patienten, die keine Tranexamsäure erhalten hatten. 3 Patienten der Studiengruppe gegenüber 14 Patienten der Kontrollgruppe benötigten eine Bluttransfusion. In der Studiengruppe war der niedrigste postoperative Hb bei 71,2% der Patienten 10 g/dl oder höher. In der Kontrollgruppe war es nur bei 49,4% der Patienten der Fall. Durch die Gabe von Tranexamsäure konnte der durchschnittliche, berechnete Blutverlust bei Männern von etwa 1850 ml auf 1450 ml und bei Frauen von etwa 1300 ml auf etwa 1000 ml gesenkt werden. Die Unterschiede waren signifikant! Im beobachteten Kollektiv konnte keine Steigerung der Rate an Thrombosen oder thrombembolischen Ereignissen festgestellt werden. Das Antifibrinolytikum Tranexamsäure ist in dieser niedrigen Dosierung effektiv und scheint sicher zu sein.
Fragestellung: Epidemiologisch zeigt sich seit einigen Jahren ein Anstieg der Fallzahlen von Hüftpannenrevisionen. Zudem gewinnt die Lebensqualität der älter werdenden Bevölkerung zunehmend an Bedeutung. Eine Herausforderung für den behandelnden Chirurgen stellt insbesondere die Versorgung von größeren acetabulären Defekten dar. In dieser Studie wurden klinische und radiologische Ergebnisse von Hüftpfannenrevisionen, die durch ein kranial aufgesockeltes, längsovales Revisionspfannensystem versorgt wurden, untersucht. Ferner sollten mögliche Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis ermittelt werden.
Methodik: In einer retrospektiven monozentrischen Studie wurden 155 Patienten, die im Zeitraum von 2009 bis 2016 mit Kranialpfannen versorgt wurden, nachuntersucht und Scores erhoben. Ein Unbedenklichkeitsbescheid der Ethikkommission der Universität Würzburg lag vor.
Ergebnisse: Das Follow-up lag im Durchschnitt bei 53 Monaten. Es wurden 9 AAOS I Defekte, 25 AAOS II Defekte, 100 AAOS III Defekte und 21 AAOS IV-Defekte nachuntersucht. Das kumulative Gesamtüberleben nach Kaplan-Meier betrug für diesen Follow-up Zeitraum 93,4% (CI 89,1-97,6%). Das revisionsfreie Überleben lag bei 84,0% (CI 77,9-90,1%). Es konnte eine signifikante Schmerzreduktion auf einer visuellen Analogskala belegt werden (5,9 präoperativ vs. 1,1 postoperativ). Der Harris-Hip-Score verbesserte sich hochsignifikant von 56,4 präoperativ auf 73,2 postoperativ. Ferner konnte in allen Dimensionen des Euroqols eine signifikante Verbesserung nachgewiesen werden. Der Gesundheitszustand der Patienten wurde anhand des SF-12 bestimmt. Als Ergebnis zeigte sich verglichen mit der Referenzpopulation eine leicht erniedrigte physische Gesundheit und eine geringgradig erhöhte psychische Gesundheit.
Im Rahmen dieser Arbeit konnten einige signifikante Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis ermittelt werden: Das männliche Geschlecht ist mit einem signifikant besseren funktionellen Outcome assoziiert (HHS 87,7 vs. 74,2). Zudem gaben Männer auf der visuellen Analogskala eine signifikant geringere Schmerzintensität an (0,65 vs. 1,5). Darüber hinaus konnte belegt werden, dass höhergradige Defekttypen mit einem schlechteren funktionellen Outcome vergesellschaftet sind. Das funktionelle Outcome unterscheidet sich zudem signifikant in Abhängigkeit vom Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Operation. Patienten unter 70 Jahren erreichten im Durchschnitt signifikant höhere Punktzahlen im Harris-Hip-Score (82,2 vs. 77,3). Septische Indikationen standen verglichen mit aseptischen Lockerungen ebenfalls in Assoziation mit einem schlechteren funktionellen Outcome (HHS 74,6 vs. 81,9).
Schlussfolgerung: Anhand der im Zuge dieser Arbeit ermittelten Überlebensrate, einer Verbesserung der Funktionalität im Hüftgelenk und einer nachgewiesenen Schmerzreduktion konnten gute kurz- bis mittelfristige Ergebnisse für das vorliegende Implantatsystem gezeigt werden. Als Einflussfaktoren auf das klinische Outcome konnten das Geschlecht, der zugrunde liegende Defekttyp, das Alter zum OP-Zeitpunkt und eine septische oder aseptische Indikation ermittelt werden.
Aufgrund des demographischen Wandels mit einer zunehmend älter werdenden Bevölkerung ist die Zahl der Knieprothesen und vor allem auch der Revisionsoperationen in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Mit ebenfalls zunehmendem medizinischem Anspruch wurden die bestehenden Prothesenmodelle stetig weiter entwickelt.
Ziel der vorliegenden Studie war es, in einer prospektiv angelegten einfach verblindeten Studie zwei verschiedene Rotating-Hinge-Revisionsprothesen unterschiedlicher Hersteller miteinander zu vergleichen und sie auf ihr klinisches Outcome zu überprüfen.
Von Juni 2012 bis Mai 2013 wurden insgesamt 25 Patienten in die Studie aufgenommen und dann bis zu 12 Monate nach erfolgter Revisionsoperation nachuntersucht. Die Zuteilung der Prothesenarten erfolgte randomisiert, sodass 13 Patienten die Prothese „EnduRo“ und 12 Patienten die Prothese „Endo-Modell“ erhielten. Als Vergleichswerte wurden klinische Scores herangezogen.
In der Untersuchung zeigten beiden Vergleichsgruppen insgesamt eine deutliche Schmerzreduktion sowie eine Funktionsverbesserungen in allen erhobenen Scores. Zwar erreichten die Patienten der Gruppe „Endo-Modell“ etwas höhere Punktwerte, jedoch waren die Unterschiede im Vergleich zur Patientengruppe „EnduRo“ im durchgeführten Zweistichproben-T-Test nicht statistisch signifikant.
Trotz ständiger Weiterentwicklung der modernen Endoprothetik weist ein künstliches Gelenk auch heute eine begrenzte Haltbarkeit auf. Insbesondere bei der Versorgung jüngerer Patienten mit gestiegener Lebenserwartung wird häufig die Prothesenstandzeit aufgebraucht und ein komplizierter Revisionseingriff notwendig. Hierbei ist die aseptische Prothesenlockerung der häufigste Grund für den Austausch eines Implantates. Das Knochenmark des betreffenden Knochens enthält humane Mesenchymale Stammzellen (hMSC), die zur Aufrechterhaltung und Regeneration des Bindegewebes und des Knochens selbst beitragen. Ob diese Zellen z.B. durch ein Proliferations- oder Differenzierungsdefizit eine Rolle in der Ätiologie einer aseptischen Prothesenlockerung spielen, ist bisher nicht abschließend geklärt.
In der vorliegenden Arbeit wurde die regenerative Kapazität von hMSC von zwei Spendergruppen untersucht und verglichen: Als Wechselgruppe dienten Patienten, bei denen es zu einer aseptischen Prothesenlockerung und der Notwendigkeit eines Revisionseingriffes (Wechseloperation) gekommen war. Patienten, denen primär eine Hüft- oder Kniegelenksendoprothese eingesetzt wurde, bildeten die Kontrollgruppe. Zur Beurteilung der regenerativen Eigenschaften der hMSC wurde zum einen das Wachstums- und Alterungsverhalten in Zellkultur zum anderen die in vitro Differenzierungskapazität untersucht.
Die Knieendoprothetik verzeichnet in den letzten Jahren steigende Zahlen, was wiederum steigende Zahlen an Revisionen zur Folge hat. Diese Studie hat die Gründe für Revisionen ermittelt. Hierzu wurden 1245 Operationen gesammelt und ausgewertet. Instabilität, Infektion und aseptische Lockerungen stellen die Hauptgründe für eine Revisionsoperation dar. Es wurden zusätzlich verschiedene Zeiträume zwischen Primärimplantation und Revision unterteilt und die jeweiligen Gründe ermittelt.
In vorliegender Dissertation wurden die Langzeitergebnisse hinsichtlich der Lebensqualität der Patienten, die sich im Zeitraum 2002-2010 eine proximale Humerusfraktur zuzogen und mittels intramedullärer Drahtosteosynthese nach Kapandji im König Ludwig Haus in Würzburg operiert wurden, untersucht. Die Nachuntersuchung erfolgte mittels klinischer, radiologischer und sonografischer Untersuchung sowie durch Verwendung des DASH-Fragebogens, Constant Murley Score und der Visuellen Analogskala.
Der menschliche Körper besitzt Anpassungsmechanismen, die es ihm ermöglichen, sich an verschiedene Belastungssituationen anzupassen. Es gab in letzter Zeit mehrere Hinweise darauf, dass diese Mechanismen durch die Ausschüttung von Zytokinen, bzw. Myokinen durch die betroffenen Zellen selbst ausgelöst werden. In dieser Arbeit wurden die Serumkonzentration von Myostatin, Follistatin, Follistatin-like-3, Interleukin 6, Interleukin 8 und Klotho vor und nach einer kurzen körperlichen Belastung bestimmt. Dabei konnte allerdings keine signifikante Änderung der Konzentrationen nachgewiesen werden, was die Frage aufwirft, ob mesenchymales Gewebe, insbesondere Muskelgewebe, überhaupt über einen klassischen endokrinen Sekretionsmechanismus verfügt.
Autologous bone still represents today’s gold standard for the treatment of critical size bone defects and fracture non-unions despite associated disadvantages regarding limitations in availability, donor site morbidity, costs and efficacy. Bone tissue engineered constructs would present a promising alternative to currently available treatments. However, research on preclinical animal studies still fails to provide clinical applicable results able to allow the replacement of currently applied methods. It seems that the idea of bone tissue engineering, which has now been integral part of academic studies for over 30 years, got somehow stuck at an intermediate level, in between intense preclinical research and striven stages of initial clinical trial phases. A clear discrepancy exists between the number of studies with preclinical animal models for bone tissue engineering and the number of clinically approved bone tissue engineered constructs available to patients.
The aim of this thesis was hence to evaluate preclinical animal models for bone tissue engineering as well as the perception of scientists and clinicians towards these models. Moreover, the general role of bone tissue engineering and its clinical need assessed by scientists and surgeons was investigated. A survey was conducted questioning both scientific and clinical opinions on currently available study designs and researchers’ satisfaction with preclinical animal models. Additionally, a literature research was conducted, resulting in 167 papers from the last 10 years that report current designs of preclinical orthotopic animal studies in bone tissue engineering. Thereby, the focus lied on the description of the models regarding animal species, strain, age, gender and defect design. The outcome of the literature search was evaluated and compared to the outcome obtained from the survey.
The survey data revealed that both scientists and surgeons generally remain positive about the future role of bone tissue engineering and its step to clinical translation, at least in the distant future, where it then might replace the current gold standard, autologous bone. Moreover, most of the participants considered preclinical animal models as relevant and well developed but the results as not yet realizable in the clinics. Surgeons thereby demonstrated a slightly more optimistic perception of currently conducted research with animal models compared to scientists. However, a rather inconsistent description of present preclinical study designs could be discerned when evaluating the reported study designs in the survey and the papers of the literature search.
Indeed, defining an appropriate animal species, strain, age, gender, observation time, observation method and surgical design often depends on different indications and research questions and represents a highly challenging task for the establishment of a preclinical animal model. The existing lack of valid guidelines for preclinical testing of bone tissue engineering leads hence to a lack of well standardized preclinical animal models. Moreover, still existing knowledge gaps regarding aspects that affect the process of fracture healing, such as vascularization or immunological aspects, were found to hinder clinical translation of bone tissue engineered constructs.
Using literature review and survey, this thesis points out critical issues that need to be addressed to allow clinical translation of bone tissue engineered constructs. It can be concluded that currently existing study designs with preclinical animal models cannot live up to the claim of providing suitable results for clinical implementation. The here presented comprehensive summary of currently used preclinical animal models for bone tissue engineering reveals a missing consensus on the usage of models such as an apparent lack of reporting and standardization regarding the study designs described in both papers from the literature review and the survey. It thereby indicates a crucial need to improve preclinical animal models in order to allow clinical translation. Despite the fact that participants of the survey generally revealed a positive perception towards the use of bone tissue engineered constructs and affirmed the clinical need for such novel designs, the missing standardization constitutes a main weak point for the provision of reliable study outcome and the translational success of the models. The optimization of reproducibility and reliability, as well as the further understanding of ongoing mechanisms in bone healing in order to develop effective tissue engineered constructs, need to form the basis of all study designs. The study outcomes might then fulfill the requirements of maybe today's and hopefully tomorrow's aging population.
Physical interaction of skeletal precursors with multiple myeloma cells has been shown to suppress their osteogenic potential while favoring their tumor-promoting features. Although several transcriptome analyses of myeloma patient-derived mesenchymal stem cells have displayed differences compared to their healthy counterparts, these analyses insufficiently reflect the signatures mediated by tumor cell contact, vary due to different methodologies, and lack results in lineage-committed precursors. To determine tumor cell contact-mediated changes on skeletal precursors, we performed transcriptome analyses of mesenchymal stem cells and osteogenic precursor cells cultured in contact with the myeloma cell line INA-6. Comparative analyses confirmed dysregulation of genes which code for known disease-relevant factors and additionally revealed upregulation of genes that are associated with plasma cell homing, adhesion, osteoclastogenesis, and angiogenesis. Osteoclast-derived coupling factors, a dysregulated adipogenic potential, and an imbalance in favor of anti-anabolic factors may play a role in the hampered osteoblast differentiation potential of mesenchymal stem cells. Angiopoietin-Like 4 (ANGPTL4) was selected from a list of differentially expressed genes as a myeloma cell contact-dependent target in skeletal precursor cells which warranted further functional analyses. Adhesion assays with full-length ANGPTL4-coated plates revealed a potential role of this protein in INA6 cell attachment. This study expands knowledge of the myeloma cell contact-induced signature in the stromal compartment of myelomatous bones and thus offers potential targets that may allow detection and treatment of myeloma bone disease at an early stage.