Lehrstuhl für Orthopädie
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An der Orthopädischen Klinik König-Ludwig-Haus wurden insgesamt 65 Patienten, bei denen im Zeitraum von Juni 1991 bis Oktober 2001 zusammen 33 Hemiprothesen und 41 Totalendoprothesen implantiert worden waren, im Durchschnitt 24,2 Monate postoperativ klinisch und radiologisch nachuntersucht. Das mittlere Lebensalter der Patienten, die wegen unterschiedlichen Indikationen und mit zwei verschiedenen Systemen (Aequalis und BIOMET) versorgt worden waren, lag zum Zeitpunkt der Operation bei 64,6 Jahren. Die Ergebnisse wurden anhand des Constant Scores erhoben (maximal 100 Punkte möglich). Subjektiv waren 45% (33 Fälle) der Patienten mit dem Ergebnis sehr zufrieden und 49% (36 Fälle) zufrieden, wohingegen nur 3% (2 Fälle) unzufrieden waren. Der Constant Score lag präoperativ durchschnittlich bei 22,9 Punkten und konnte postoperativ auf 53,8 Punkte erhöht werden. Innerhalb diesen Scores zeigte die Schmerzsymptomatik die deutlichste Besserung, wenngleich der aktive Bewegungsumfang und damit die Funktionalität der Schulter ebenso gesteigert werden konnte. Deutlich geringer fiel die Besserung der Kraft aus. Lockerungszeichen der Komponenten, im Sinne von Lysesäumen im Röntgen, zeigten sich vor allem beim Glenoid (39%), welche klinisch aber bedeutungslos blieben. In elf Fällen (15%) kam es zu Komplikationen unterschiedlichen Ausmaßes,die drei Mal (4%) einen Revisionseingriff nötig werden ließen. Hinsichtlich der Indikationsstellung wurden die besten Endwerte des Constant Score bei den Patienten mit primären Omarthrosen und avaskulären Nekrosen erzielt. Im Gegensatz hierzu schnitten die Fälle mit posttraumatischen Schäden und Defektarthropathien am schlechtesten ab. Hemi- und Totalendoprothesen erzielten in unseren Untersuchungen ähnliche Ergebnisse, während die Aequalis- Prothese einen geringen Vorteil gegenüber der BIOMET-Prothese zeigte.
Im Zeitraum von Dezember 1996 bis Februar 2008 wurden an der Orthopädischen
Klinik König-Ludwig-Haus insgesamt 58 Eingriffe zur endoprothetischen Versorgung
bei avaskulärer HKN durchgeführt. Hiervon wurden 37 Patienten, dies entspricht in unserem Fall 40 betroffenen Schultern, im Rahmen unserer Studie nachuntersucht. Das mittlere Operationsalter lag bei 54,4 Jahren, dabei erstreckte sich das Alter von 24 bis 78 Jahren. Die linke und rechte Schulter waren gleich häufig betroffen, je 20mal. Bei 19 Schultergelenken handelte es sich um die dominante Seite (47,5%) und 21mal war die nicht-dominante Seite betroffen (52,5%). 23 Schultern waren bereits voroperiert.
Bei 25 erkrankten Schultern hatte sich die AHN nach einem Trauma entwickelt und bei 15 Schultern war sie atraumatischer Genese. In unserem Patientenkollektiv lagen drei Nekrosestadien vor. Nach Einteilung gemäß der ARCO-Klassifikation befanden sich präoperativ 3 betroffene Schultern im Stadium 3, 28 Schultern befanden sich in einem AHN-Stadium 4 und 9 im Stadium 5.
Bei 12 betroffenen Schultern war die Rotatorenmanschette präoperativ sowohl funktio-nell als auch morphologisch mittels bildgebenden Verfahren evaluiert worden. 18 Schultern waren zwar funktionell intakt, wiesen jedoch morphologische Schäden im Sinne von leichteren Weichteilschäden vor, wobei teils neben der RM auch der Delta-muskel und/oder der M. supraspinatus betroffen waren. Eine Insuffizienz von zwei oder mehr Muskeln der Rotatorenmanschette lag präoperativ bei 10 Schultern vor, vorrangig aufgrund von Atrophie, fettiger Atrophie der Muskulatur und narbiger Verkürzung. Vollständige Defekte, der SSP-, ISP- und SSC-Ruptur traten einmal auf.
Es wurden 20 Hemiprothesen (50%), 8 Totalendoprothesen (20)%), sieben inverse Pro-thesen nach Grammont (17,5%) und fünf Kappenprothesen nach Copeland(12,5%) eingesetzt.
Die klinische und radiologische Nachuntersuchungen zur Studie fanden im Mittel 50,9 Monate (Minimum acht Monate, Maximum 141 Monate) nach der Implantation der jeweiligen Schulterendoprothese statt. Dies geschah im Rahmen der normalen klini-schen Verlaufskontrolle.
Als Bewertungsmaßstab für die Funktion wurde der Constant Score verwendet. Der Constant Score verbesserte sich von präoperativ 24,05 Punkten auf postoperativ 57,45 Punkte.
Auch im alters- und geschlechtsadaptierten Constant Score kam es zu einer signifikan-ten Verbesserung. Hier lag die Differenz zwischen prä- und postoperativ bei 42,7 Punkten. Im Mittel wurde postoperativ 72,1% des alters- und geschlechtsadaptierten CS er-reicht, wobei die Spannweite von 33% bis 117% sehr groß war. Alle Untergruppen des CS wiesen ebenfalls eine Verbesserung auf. Bei allen war eine deutliche Schmerzreduk-tion aufzuweisen. Die Aktivität und der Bewegungsumfang wurden gesteigert. Die geringste Verbesserung war in der Kraft nachzuweisen.
Zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung waren 17 Patienten mit dem Resultat der Prothe-senversorgung sehr zufrieden, 21 Patienten waren zufrieden und zwei Patienten waren enttäuscht. Keiner der Patienten war unzufrieden.
In der radiologischen Untersuchung konnte bei einer Patientin mit anatomischer TEP bei posttraumatischer AHN mit Z.n. Radiatio bei Mammakarzinom eine Implantatlocke-rung festgestellt werden, welche jedoch auf Wunsch der Patientin nicht revidiert wurde. Bei vier Fällen einer anatomischen Endoprothese wurde ein Humeruskopfhochstand, vermutlich als Folge einer Subscapularis-Insuffizienz beobachtet.
Ein Glenoid Notching konnte bei 4 von7 inversen TEP nachgewiesen werden, in allen Fällen handelte es sich um ein Grad 1-Notching nach Sirveaux.
Die Ausbildung heterotoper Ossifikationen ließ sich bei zwei Patienten röntgenologisch darstellen. Eine Saumbildung des proximalen Schaftes war in vier Fällen nachweisbar.
Bei einer Patientin mit einer inversen Prothese entwickelte sich sechs Monate postope-rativ ein Ermüdungsbruch des Akromions, welche sich bis 2008 verschlechterte. Ab 2008 war der Verlauf jedoch konstant, ohne Bedarf einer Reoperation. Das Akromion verblieb in 40° nach kaudal gekippt in Fehlstellung verheilt.
Die Patienten mit einer atraumatischen Humeruskopfnekrose erzielten ein signifikant besseres Ergebnis als Patienten mit einer proximalen Humeruskopffraktur in der Vorgeschichte, wobei in der ersten Gruppe der klinische Ausgangsbefund günstiger und die morphologischen Vorschäden an Weichteilen und Knochensubstanz eindeutig geringer waren. Beide Patientengruppen erzielten eine signifikante Steigerung der Schulterfunktion. Im Vergleich gab es keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Nekrosestadien. In Bezug auf die Ausprägung des Nekrosegrades zeigte sich bei Patienten mit dem Nekrosegrad 3 das beste klinische Ergebnis, dicht gefolgt vom Nekrosegrad 4 und 5, die Unterschiede waren auch hier nicht signifikant.
In einigen Punkten schnitten manche Patienten mit insuffizienter RM sogar leicht besser ab, wobei hier der Einfluss des verwendeten Typs eine wesentliche Rolle spielt (Inverse TEP). Die Bewegungsumfänge waren jedoch postoperativ bei der Gruppe mit der intak-ten RM besser. Bezogen auf den eingesetzten Prothesentyp erhielten die Patienten mit einem Oberflächenersatz die besten Ergebnisse, wobei in dieser Gruppe auch die ge-ringsten Vorschäden an der Gelenkpfanne, der Rotatorenmanschette, des Deltamuskels und im periartikulären Gleitlager vorlagen. Die Unterschiede zwischen den Prothesentypen waren jedoch nicht signifikant. Am schlechtesten schnitt die inverse Prothese ab, wobei die Negativ-Selektion infolge der schlechteren Ausgangsposition zu berücksichtigen ist.
Den Ergebnissen zufolge ist es insbesondere bei atraumatischer Genese am besten einen frühzeitigen Gelenkersatz anzustreben, noch bevor der Gelenkknorpel der Gelenkpfanne zerstört ist und eine sekundäre Einsteifung bzw. kontrakte Verkürzung der Rotatoren-manschette vorliegt. Dies gilt auch für die posttraumatischen Situationen, wobei als Folge der Voreingriffe, z.B. fehlgeschlagener Osteosynthesen, diese oft nicht mehr intakt waren und zudem ausgedehnte narbige Verwachsungen vorlagen. In diesem Stadium war ein akzeptables funktionelles Ergebnis nur noch durch die Implantation einer inversen TEP zu erzielen.
Die Osteochondrosis dissecans ist eine aseptische Erkrankung des subchondralen Knochens, welche am häufigsten an konvex geformten Gelenkanteilen auftritt und deren Prognose vorwiegend vom Stadium und vom Patientenalter abhängt. Anhand von 80 Patientendaten wurden die Ergebnisse nach stadienabhängiger Therapie der Osteochondrosis dissecans des Kniegelenkes nach einem durchschnittlichen Zeitraum von 7,5 Jahren untersucht. Die Geschlechterverteilung lag bei 1:5 zugunsten der männlichen Personen, das Durchschnittsalter betrug 26,9 Jahr. Die Ergebnisse wurden als Patientenbefindlichkeit über verschiedene Fragebögen und eine klinische Untersuchung ermittelt.
Im Rahmen dieser retrospektiven Studie wurden 29 Patienten (Durchschnittsalter 49,8 Jahre, Follow-up im Mittel nach 15,7 Monaten), die mit dem Oberflächenersatz nach Copeland versogt wurden, klinisch und mit bildgebenden Maßnahmen untersucht. Die Zielvariablen waren der Constant-Score und eine metrische Analyse der postoperativen Implantatlage (humorales Offset und Overstuffing). Es zeigte sich bei allen Patienten eine signifikante Verbesserung der Schulterfunktion. Der präoperative Constant-Score von 22,4 Punkten (27,2% im altersadaptierten Score) wurde auf 47,6 Punkte (57,6% im altersadaptierten Score) postoperativ signifikant gesteigert. Deutliche und statistisch signifikante Verbesserungen konnten in allen Bereichen des Constant Scores erreicht werden, wobei die Kategorie Schmerz am stärksten und die Kategorie Kraft am geringsten profitiert. Es zeigte sich bei der metrischen Analyse eine gute Rekonstruktion der Anatomie. Eine signifikante Korrelation des postoperativen Offsets und Radius mit dem postoperativen Constant-Score wurde nicht beobachtet. Die besten Ergebnisse waren bei den avaskulären Humeruskopfnekrosen und den Instabilitätsarthropathien zu finden. Im Vergleich zu anatomischen Totalendoprothesen und inversen Modellen bringt der Oberflächenersatz des Humeruskopfes schlechtere funktionelle Ergebnisse bei ähnlich guter Schmerzreduktion. Der Vorteil liegt in einer wesentlich besseren Erhaltung der Knochensubstanz und im Falle von Komplikationen in günstigeren Revisionsmöglichkeiten.
Diese retrospektive Studie analysierte 70 Patienten (Durchschnittsalter 34 Jahre) nach endoskopischer Refixierung von SLAP-Typ-II und Typ-IV Läsionen nach einem durchschnittlichen Follow-up von 34 Monaten. Von 71 SLAP-Läsionen wurden 17 in DASS-Technik (double anchor single suture) und 54 in SADS-Technik (single anchor double suture) refixiert. Ziel dieser Arbeit war der Vergleich der beiden Techniken an Hand der postoperativ erzielten Schulterfunktion. Als Zielvariable wurde der Constant Score verwendet. 30 Patienten erschienen persönlich zur Nachuntersuchung, 40 Patienten wurden anhand eines für die Selbsterhebung des Constant Scores validierten Bogens erfasst. In der postoperativen Schulterfunktion zeigte sich keine signifikanter Unterschied (p > 0,05) bei Vergleich der Operationstechniken. Es konnte die klinische Gleichwertigkeit der SADS-Technik mit der DASS-Technik gezeigt werden. Für alle Patienten konnte eine signifikante (p < 0,01) Verbesserung im Constant Score erzielt werden. Der präoperativ erhobene Constant Score von durchschnittlich 34,9 Punkten konnte auf postoperativ 84,4 Punkte gesteigert werden. Insgesamt konnten gute Ergebnisse nach SLAP-Typ-II und Typ-IV Rekonstruktion erzielt werden. Die Refixierung in SADS-Technik zeigt sich der Fixierung in DASS-Technik klinisch gleichwertig.
Erstellung und Auswertung einer Tumordatenbank in der Orthopädischen Klinik König-Ludwig-Haus
(2020)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse eines Patientenkollektivs von 771 Tumorpatienten, welche im Zeitraum von September 2009 bis 31.12.2014 im interdisziplinären muskuloskelettalen Tumorboard des Comprehensive Cancer Center Mainfranken der Universitätsklinik Würzburg vorgestellt wurden. Es wurde eine retrospektive Betrachtung dieser Patienten durchgeführt, um das behandelte Patientenkollektiv zu typisieren und einen Überblick über Art und Anzahl der betreuten Patienten zu erhalten.
Introduction
The goals of successful bi-compartmental knee arthroplasty are to achieve correct fit and positioning of the implant, while appropriately correcting the mechanical alignment of the leg after surgery. As these requirements are not always reliably fulfilled using off-the-shelf implant systems, newer approaches for bi-compartmental resurfacing have been explored.
Material and methods
In this article we report the radiographic results of 30 patients with anteromedial osteoarthritis (OA) who were treated with a novel patient-specific fixed-bearing bi-compartmental knee resurfacing system using custom-made implants and instruments. Utilizing standardized pre- and postoperative radiographic analyses (based on anterior-posterior and lateral, anterior-posterior weight-bearing full-length radiographs, patella skyline views and preoperative computed tomography (CT) scanning) implant fit and positioning as well as correction of the mechanical axis (hip-knee-ankle angle, HKA) were determined.
Results
On average, HKA was corrected from 173.4 ±3.47° preoperatively to 179.4 ±2.85° postoperatively. The coronal femoro-tibial angle was corrected on average 5.61°. The preoperative tibial slope measured on lateral views was 6.38 ±2.4°, while the average slope in the CT-based planning protocol (iView) was 6.14 ±2.40°. Postoperative lateral tibial slope was determined to be 5.77 ±1.97°. The thickness of the posterior femoral cuts was measured intraoperatively and, in all cases, corresponded well to the targeted thickness of the cuts provided by the iView. The joint line was preserved in all cases and the average Insall-Salvati index was 1.078 ±0.11 pre- and 1.072 ±0.11 postoperatively. The fit of the implant components measured by over- or underhang was excellent throughout (< 1.01 mm).
Conclusions
Custom-made bicompartmental knee arthroplasty can ensure optimized fitting and positioning of the implant with restoration of the leg axis. These implants could be considered as an alternative primary solution for knee surgeons treating bi-compartmental disease.
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.
Aufgrund der immer älterwerdenden Bevölkerung kommt der Prävention von altersbedingten muskuloskelettalen Erkrankungen wie der Osteoporose und der Sarkopenie eine herausragende Bedeutung zu. Insbesondere für die Sarkopenie gibt es heute und auf absehbare Zeit keine kausale medikamentöse Therapie. Somit stellt der Erhalt einer intakten Muskulatur durch körperliche Aktivität die zentrale Säule für eine langfristig muskuloskelettale Gesundheit dar. Die aktuelle, wissenschaftliche Datenlage zeigt hierbei für progressives Krafttraining im Alter valide Ergebnisse. Durch die gezielte Beanspruchung der Muskulatur kann bis ins hohe Alter dem natürlichen Verlust der Muskelmasse und -qualität entgegengewirkt werden. Ein gezieltes Training der Wirbelsäule-umgebenden Muskulatur ist vor allem bei Menschen mit Osteoporose sinnvoll. Durch starke Rückenmuskeln werden wichtige Alltagsbewegungen unterstützt und das Sturzrisiko kann reduziert werden. Ein klassisches progressives Krafttraining ist jedoch bei älteren Menschen nicht immer durchführbar, da diese oft an zusätzlichen Erkrankungen leiden, welche ein intensives Krafttraining verbieten, oder allgemein zu schwach für eine solche Trainingsmodalität sind. Ziel dieser Studie war zusätzlich zum Krafttraining alternative Trainingsmethoden zu testen, welche einfach und sicher im Alter integrierbar sind und keine sportlichen Vorkenntnisse der Teilnehmer erfordern. Im Fokus stand dabei die Kräftigung der Rumpfmuskulatur. Alternativ zum klassischen, progressivem Krafttraining (KT) wurden daher sogenannte Low-Impact-Methoden getestet, konkret handelte es sich dabei um Ganzkörpervibrationstraining (WBV), das tägliche Tragen einer federnden Rückenorthese (OT) und Qi Gong (QG) als atmungs- und bewegungsorientiertes Konzept.
Das Krafttraining zeigte dabei die größten Verbesserungen in der Rumpfkraft, dem primären Endpunkt der Studie. Bei der Extensionskraft zeigte sich eine Zunahme von 28,0%. (p=0,008) und bei der Flexionskraft von 17,2% (p=0,008). Doch auch das WBV-Training und das Tragen der Rückenorthese zeigten Verbesserungen der Rumpfkraft. Das QG-Training zeigte kaum Veränderungen der Rumpfkraft. Im Gruppenvergleich war die KT-Gruppe der QG-Gruppe in der Entwicklung der Extensionskraft signifikant überlegen. Auch wenn die alternativen Trainingsmethoden keine signifikanten Ergebnisse im primären Endpunkt dieser Studie zeigten, kam es zu signifikanten Verbesserungen in den sekundären Endpunkten. In der WBV-Gruppe kam es zu einem signifikanten Anstieg der Handkraft (p=0,023) und im CRT (p=0,007). In der OT-Gruppe war der CRT signifikant besser geworden (p=0,003). In der QG-Gruppe kam es zu tendenziellen Verbesserungen einiger Leistungsparameter, jedoch waren diese statistisch überwiegend nicht signifikant. Ein wesentlicher Aspekt dieser Arbeit war jedoch, dass unabhängig von der jeweiligen Trainingsmodalität, vor allem die Teilnehmer, die ein erhöhtes Risiko für muskuläre Defizite hatten, also Probanden ≥80 Jahre, Menschen mit präsarkopenem Muskelstatus, oder multimorbide Teilnehmer, am meisten von den Trainingsinterventionen profitierten. Hier fiel vor allem die signifikante Zunahme der Rumpfflexion in allen drei Subgruppen auf. Bei den Probanden ≥80 Jahren kam es in der Rumpfflexion zu einer Zunahme von 10,3% (p=0,017), bei den präsarkopenen Probanden von 2,9% (p=0,035) und bei den Multimorbiden von 16,3% (p=0,001). Eine starke Rumpfvorderseite führt zu einer aufrechten Haltung, ermöglicht Alltagsaktivitäten wie Treppensteigen oder das Aufstehen von einem Stuhl und kann durch eine verbesserte Balance das Sturzrisiko vermindern. Bedeutsam ist auch, dass die Muskelmasse bei den präsarkopenen Probanden, unabhängig vom Training, signifikant gestiegen war und somit Sport auch bei einer reduzierten Muskelmasse sehr effektiv sein kann. Zudem verbesserte sich der CRT bei den präsarkopenen und multimorbiden Probanden signifikant, was umso erfreulicher ist, bedenkt man die Assoziation mit einer reduzierten Fähigkeit von einem Stuhl aufzustehen und einer erhöhten Mortalität. Schlussendlich zeigen die Ergebnisse dieser Studie, dass Trainingsmodalitäten, die gezielt die Rumpfmuskulatur adressieren, wie z.B. ein speziell zusammengestelltes Krafttraining, auch in höherem Alter und bei Vorliegen eines erhöhten Frakturrisikos positive Effekte erzielen und zu signifikanten Verbesserungen der Rumpfkraft führen können. Allerdings zeigen auch weniger spezifische low-impact Trainingskonzepte durchaus positive Entwicklungen und stellen vor allem eine sichere Alternative mit nur geringem Anforderungsprofil dar. Besonders erfreulich scheint vor allem die Verbesserung der Parameter der Probanden mit einem erhöhten Risiko für muskuläre Defizite unabhängig von der zugelosten Trainingsintervention. Diese Ergebnisse stellen eine wertvolle Grundlage für zukünftige Forschungsvorhaben dar, welchen unter Berücksichtigung der globalen demographischen Entwicklungen sicherlich erhebliche Bedeutung zukommen wird.
Zur Einbeziehung der patientenperspektive eines Behandlungsergebnisses wurde der aus dem Englischen übersetzte und kulturell adaptirte Funktionsfragebogen Bewegungsapparat (SMFA-D) in einer prospektiven klinischen Studie an Patienten mit einer Erkrankung der oberen Extremität (Rotatorenmanschettendefekt) vor und nach operativer Versorgung mittels Rotatorenmanschettennaht evaluiert. Aufgrund der guten Ergebnisse bezüglich Reliabilität, Validität und Änderungssensitivität empfehlen wir das Instrument zur Erhebung des Gesundheitsstatus aus Patientensicht für das beschriebene Patientengut.
Die Implantation von Endoprothesen zur Behandlung der Gonarthrose ist heute weitestgehend ein Routineeingriff, die Messung der Aktivität vor bzw. nach Implantation der Prothese jedoch wenig standardisiert. Demnach besteht meist Unklarheit über den Aktivitätszustand bzw. über die Anzahl der Lastwechsel von Patienten vor sowie nach Implantatversorgung. Die Anzahl der Lastwechsel, so zeigten es vorausgegangene Studien, hat einen entscheidenden Einfluß auf die Standzeit der Prothese und letztlich auf das Implantatversagen. Der „Tägliche Würzburger Bewegungsaktivitätsfragebogen“ (TWB) ist ein neu entwickeltes Instrument die Aktivität von Patienten vor allem in der Endoprothetik zu messen. Im Jahr 2006 wurde der TWB bereits an hüftoperierten Patienten erfolgreich einer Evaluation unterzogen. In dieser Arbeit sollte als neues Verfahren zur Aktivitätsmessung untersucht werden, ob der TWB ein geeignetes, valides und praktikables Instrument ist, die körperliche Aktivität von Patienten zu messen, die mit einer Knieendoprothese versorgt wurden bzw. ob der TWB dem Goldstandard elektronischer Schrittzähler bei der Lastwechselerfassung ebenbürtig ist. Für die Evaluation des TWB wurde ein Patientenkollektiv 60 Monate postoperativ mittels eines elektronischen Schrittzählers (StepWatch) und parallel mit dem TWB auf ihre Aktivität hin untersucht. Ferner bedienten wir uns mehrerer, bereits international langjährig verwendeter und etablierter, Fragebögen welche die körperliche Aktivität, die Funktionalität sowie die Lebensqualität (psychisch und somatisch) der letzten Woche(n) messen. Hierzu zählten u.a. der UCLA, der KS, der SF-36, der XSFMA und der FFKA. Es stand ein Patientenkollektiv (n = 76) zur Verfügung welches im Schnitt 55,6 Monate postoperativ nachuntersucht wurde. Der allgemeine Gesundheitszustand, durch den XSMFA-Beeinträchtigungsindex sowie durch den SF-36 gemessen, zeigte grundsätzlich, wie in diversen Vorstudien, einen guten Gesundheitszustand der Patienten fünf Jahre postoperativ. Die Funktionalität des Kniegelenks war ebenfalls fünf Jahre postoperativ auf einem hohen Level. Schmerzen im Bereich des endoprothetisch versorgten Kniegelenks waren 60 Monate postoperativ auf niedrigem Niveau stabil. Bei der Aktivitätsmessung der Patienten 60 Monate nach Endoprothesenversorgung stellten wir einen Hinzugewinn an Aktivität, bei nahezu gleicher Schrittanzahl pro Jahr im Vergleich zu präoperativ (unveröffentlichte Daten Arbeitsgruppe Prof. Nöth) fest. Bei der Evaluierung des TWB-Fragebogens zeigte sich eine Korrelation von TWB zum StepWatch von r = 0,62 (p < 0,05). Der Korrelationszusammenhang war etwas weniger stark ausgeprägt als in der vorausgegangenen, vergleichbaren Studie bezüglich der Hüftendoprothetik (r = 0,7 bis r = 0,72, Wollmerstedt et al., 2006). Gründe für die, im Vergleich zur Hüftendoprothetik, niedrigere Korrelation sind derzeit noch nicht abschließend geklärt und bieten Grundlage künftiger Studienprojekte. Im Gegensatz zur Hüftendoprothetik kann deshalb die Benutzung des TWB in der Knieendoprothetik nicht uneingeschränkt als äquivalentes Messinstrument für die körperliche Aktivität im Vergleich zum elektronischen Schrittzähler angesehen werden. Trotzdem ist der TWB ein praktikables, kostengünstiges und einfaches Werkzeug die Aktivität von knieendoprothetisch zu versorgenden oder versorgten Patienten abzuschätzen. Zudem ist der TWB besser geeignet körperliche Aktivität zu messen als es der bislang häufig international eingesetzte Aktivitätsfragebogen UCLA vermag. In der Praxis kann der TWB deshalb, bei einem vergleichbaren Patientengut als guter Anhaltspunkt für den Operateur, bei der Einschätzung der Aktivität der zu operierenden Patienten und somit als Hilfestellung bei der Entscheidungsfindung für die jeweilige Prothese dienen.
EINFÜHRUNG: Endotheliale Vorläuferzellen (EPCs) können in vivo aus dem Knochenmark in die periphere Blutzirkulation mobilisiert und gezielt zu ischämischem Gewebe oder Gefäßläsionen rekrutiert werden. Im Zielgewebe differenzieren EPCs in situ zu reifen Endothelzellen und tragen auf diese Weise zur Neovaskularisation und Endothelregeneration bei. Der therapeutische Einsatz von EPCs ist durch die geringe Zellzahl limitiert, die aus dem Blut eines Patienten gewonnen werden kann. Folglich ist ein Verfahren zur ex vivo Expansion von EPCs erforderlich. Das Cystein-reiche Protein 61 (CYR61) ist ein matrizelluläres Signalprotein der CCN-Familie, das in vitro in der Lage ist die Proliferation, Migration und Adhäsion von Endothelzellen zu steigern. In vivo ist CYR61 im Rahmen von Geweberegeneration und Neovaskularisation verstärkt exprimiert. Die Beteiligung von EPCs und CYR61 an der Blutgefäßbildung legt eine mögliche Interaktion dieser beiden angiogenetischen Faktoren nahe. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob CYR61 ein potenter Stimulator der ex vivo Expansion von EPCs ist, ohne dabei den Phänotyp der Zellen zu verändern. MATERIAL UND METHODEN: Das rekombinante CYR61-Protein wurde in Insektenzellen als Fusionsprotein mit der Fc-Domäne des humanen IgG exprimiert und affinitätschromatographisch aufgereinigt. Mononukleäre Zellen des peripheren venösen Blutes von adulten humanen Spendern wurden mittels Dichtegradientenzentrifugation isoliert und anschließend mit einem für die Selektion von EPCs geeigneten Grundmedium in vitro kultiviert. Vom 2. Kulturtag an wurde das Grundmedium mit CYR61 supplementiert. Die Kontrollzellen wurden in reinem oder mit Fc-tag supplementiertem Grundmedium kultiviert. Das Wachstum und die Entwicklung der Zellen wurden über die gesamte Kulturdauer hinweg beobachtet und fotografiert. Die Zellproliferation wurde mittels Zellzählung quantifiziert. Zudem wurden die Zellen mittels FACS-Analyse und immunhistochemischer Färbung bezüglich der Expression charakteristischer Oberflächenmarker phänotypisch analysiert. ERGEBNISSE: Die in vitro Kultur von aus dem Blut isolierten EPCs unter CYR61-Supplementierung führte zu einer konzentrationsabhängigen Steigerung der Zellproliferation, im Konzentrationsbereich von 0,05 bis 1,5µg/ml CYR61. Die Behandlung von EPCs mit 0,5µg/ml CYR61 führte zu einer durchschnittlich 4,1-fachen Zellzahlzunahme im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollzellen. Die FACS-Analysen und immunhistochemischen Färbungen ergaben ein für EPCs charakteritisches Oberflächenmarkerexpressionsprofil der Zellen. Sowohl die mit CYR61 behandelten als auch die unbehandelten Kontrollzellen zeigten eine identische EPC-typische Markerexpression, wodurch gezeigt werden konnte, dass der Phänotyp der EPCs von der Behandlung mit CYR61 unbeeinflusst bleibt. SCHLUSSFOLGERUNG: Folglich ist CYR61 ein potenter Stimulator der ex vivo Expansion von aus dem peripheren humanen Blut isolierten EPCs. Dieses Ergebnis legt eine mögliche Verwendung von ex vivo unter CYR61 Behandlung expanierten EPCs zur Stimulation von Neovaskularisation und Endothelregeneration nahe. Derartige neue Zell-basierte therapeutische Strategien könnten dazu beitragen beispielsweise die Behandlung der ischämischen Herzkrankheit, die Knochenregeneration oder die Vaskularisierung von mittels Tissue Engineering hergestellten Gewebekonstrukten zu verbessern.
Manipulation under anesthesia (MUA) for stiffness within 6 to 12 weeks after mechanically aligned total knee arthroplasty (TKA) generally yields better outcome scores than an MUA performed later. However, the timing of MUA after unrestricted, caliper-verified, kinematically aligned (KA) TKA remains uncertain. A retrospective review identified 82 of 3558 (2.3%) KA TKA patients treated with an MUA between 2010 and 2017. Thirty patients treated with an MUA within 3 months of the TKA (i.e., early) and 24 in the late group (i.e., >3 months) returned a questionnaire after a mean of 6 years and 5 years, respectively. Mean outcome scores for the early vs. late group were 78 vs. 62 for the Forgotten Joint Score (FJS) (p = 0.023) and 42 vs. 39 for the Oxford Knee Score (OKS) (p = 0.037). Subjectively, the early vs. late group responses indicated that 83% vs. 67% walked without a limp, 73% vs. 54% had normal extension, and 43% vs. 25% had normal flexion. An MUA within 3 months after unrestricted KA TKA provided excellent FJS and OKS at final follow-up relative to a late MUA. A late MUA performed after 3 months is worth consideration because of the good FJS and OKS scores, albeit with a risk of a persistent limp and limitation in knee extension and flexion.
In contrast to postmenopausal women, evidence for a favorable effect of exercise on Bone Mineral Density (BMD) is still limited for men. This might be due to the paucity of studies, but also to the great variety of participants and study characteristics that may dilute study results. The aim of the present systematic review and meta-analysis was to evaluate the effect of exercise on BMD changes with rational eligibility criteria. A comprehensive search of six electronic databases up to 15 March 2021 was conducted. Briefly, controlled trials ≥6 months that determined changes in areal BMD in men >18 years old, with no apparent diseases or pharmacological therapy that relevantly affect bone metabolism, were included. BMD changes (standardized mean differences: SMD) of the lumbar spine (LS) and femoral neck (FN) were considered as outcomes. Twelve studies with 16 exercise and 12 control groups were identified. The pooled estimate of random-effect analysis was SMD = 0.38, 95%-CI: 0.14–0.61 and SMD = 0.25, 95%-CI: 0.00–0.49, for LS and FN, respectively. Heterogeneity between the trials was low–moderate. Funnel plots and rank and regression correlation tests indicate evidence for small study publication bias for LS but not FN-BMD. Subgroup analyses that focus on study length, type of exercise and methodologic quality revealed no significant difference between each of the three categories. In summary, we provided further evidence for a low but significant effect of exercise on BMD in men. However, we are currently unable to give even rough exercise recommendations for male cohorts.
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.
Background
Aging is associated with progressive loss of musculoskeletal performance. Exercise interventions can improve physical function in the elderly but there is a paucity of comparative assessments in order to understand what specific goals can be achieved particularly with less demanding exercise interventions readily accessible for untrained men.
Methods
Prospective randomized, controlled, single center exploratory trial to compare four distinct exercise interventions, i.e. Resistance Training (RT), Whole Body Vibration Exercise (WBV), Qi Gong (QG) and wearing a Spinal orthosis (SO) for 6 months in men at risk for osteoporosis aged 65–90 years. Primary endpoint was change in isometric one repetition maximum force trunk strength for extension (TSE) and flexion (TSF) compared to baseline, secondary endpoints covered key parameters of geriatric functional assessment, including Handgrip Strength (HS), Chair-Rise-Test (CRT), Usual Gait Speed (UGS) and Timed-Up-and-Go (TUG).
Results
Altogether 47 men (mean age 77 ±6.1 years) were randomized to RT, (n = 11) WBV (n = 13), QG (n = 10) and SO(n = 13). RT, defined as reference exercise intervention, lead to significant improvements for TSE (p = 0.009) and TSF (p = 0.013) and was significantly superior in the between-group analysis for TSE (p = 0.038). Vibration exercise caused sign. Improvements in TSE (p = 0.014) and CRT (p = 0.005), the Spinal orthosis improved CRT (p = 0.003) and Gait Speed (p = 0.027), while the QG intervention did not attain any sig. Developments.
Subgroup analyses revealed most pronounced musculoskeletal progress in vulnerable patients (age ≥ 80 years, pre-sarcopenia, multimorbidity ≥3chronic diseases). Irrespective of the type of exercise, participants ≥80 years experienced significant gains in TSE (p = 0.029) and CRT (p = 0.017). Presarcopenic subjects (Skeletal muscle Index (SMI) ≤10.75 kg/m2) improved in TSE (p = 0.003), CRT (p = 0.001) and UGS (p = 0.016). Multimorbid participants achieved sig. Gains in TSE (p < 0.001), TSF (p = 0.002), UGS (p = 0.036) and HS (p = 0.046).
Conclusions
In this exploratory trial we found that simple exercise interventions are feasible in elderly men eliciting specific benefits, i.e. improvements are attained in those tasks addressed with the respective exercise modality. While targeted resistance training is superior in increasing TSE, alternative simple exercise interventions also appear to elicit beneficial effects, even in vulnerable patients, i.e. those with low muscle mass, above 80 years of age or multimorbidity.
Beobachtet man das Teilnehmerfeld bei einer Laufveranstaltung, so zeigt sich darin eine heterogene Struktur. Sowohl Läuferinnen wie auch Läufer mit den unterschiedlichsten anthropometrischen Dimensionen (z.B. klein versus groß, schwer versus leicht) und im verschiedensten Alter haben das Laufen für sich entdeckt. Daher stellt sich die Frage, ob diese Heterogenität im Zusammenhang mit der Ausprägung bestimmter funktioneller Sportschuhparameter beim Laufschuh berücksichtigt wird. Basierend auf den Ergebnissen einer Literaturanalyse, in der sich kein Anhalt für den Einsatz von funktioneller Gradierung im Sportschuhbau findet, soll diese Studie überprüfen inwieweit diese Annahme stimmt. Des Weiteren sollte auch geprüft werden, inwiefern Läufer die Gradierung funktioneller Sportschuhparameter für wünschenswert bzw. notwendig erachten. Um die Annahme zu überprüfen, wurde eine Benchmarkstudie durchgeführt, in der vier handelsübliche Laufschuhmodelle in neun verschiedenen Größen auf ihre mechanischen Eigenschaften mittels dynamischer Materialtests untersucht wurden. In einem zweiten Schritt wurde eine Feldstudie sowohl in Mitteleuropa, wie auch in Nordamerika durchgeführt. An dieser Studie nahmen 244 Läuferinnen und 227 Läufer teil. Jeder Studienteilnehmer lief und evaluierte mittels eines standardisierten Fragebogens jedes der sieben Testschuhmodelle jeweils in einer separaten Trainingseinheit für mindestens 30 Minuten. Als Basismodell diente dabei das Laufschuhmodell adidas® Unity. Dieses Basismodell wurde in den definierten Vor-, Mittel- und Rückfußsegmenten durch die Variation der Materialhärte modifiziert. Im Rahmen der Eingangsuntersuchung wurden neben der Aufnahme der anthropometrischen Daten und der Daten der Trainingsgestaltung auch die Laufschuhpräferenzen der Studienteilnehmer bestimmt. Daraufhin folgten eine klinische Untersuchung und eine mittels 2D-Scanner erhobene fußanthropometrische Vermessung. Die Bestimmung der Laufschuhpräferenzen zeigt, dass neben der Passform die Kaufmerkmale Stabilität, Dämpfung im Rückfuß und auch das Abrollverhalten die entscheidenden Kaufkriterien bei der Auswahl eines Laufschuhs darstellen. Hinsichtlich der geschlechtsspezifischen Differenzierung lässt sich zusammenfassen, dass Männer gegenüber Frauen eher härtere respektive steifere Dämpfungs-, Torsions- sowie Vorfußflexibilitätseigenschaften präferieren. Die Analyse der geographischen Differenzierung zeigt, dass Nordamerikaner signifikant mehr an weicheren Dämpfungseigenschaften interessiert sind als Mitteleuropäer. Die Ergebnisse der subjektiven Evaluierung der Testschuhmodifikationen im Feld und die Analyse der Faktorenanalyse deuten darauf hin, dass nicht jeder analysierte Sportschuhparameter durch den Athleten differenziert wahrgenommen und folglich isoliert evaluiert werden kann. Hinsichtlich der Graduierung des Abrollverhaltens wird, basierend auf den Studienergebnissen, eine schuhgrößenabhängige Graduierung empfohlen, die in zwei Sektoren unterteilt ist. In diesem Zusammenhang umfasst der Gradierungssektor I die Läufergruppe mit einer Schuhgröße von 3.5 UK bis einschließlich 6.0 UK. Diese Läufergruppe ist durch kleinere bzw. kürzere fußanthropometrische Dimensionen sowie durch eine kleinere Körpergröße und geringeres Körpergewicht charakterisiert. Laufschuhe innerhalb dieser Schuhgrößen sollten daher eine eher flexible Dynamische Flexibilität vorweisen. Gradierungssektor II beinhaltet alle Läufer ab einer Schuhgröße von 6.5 UK bis 15.5 UK. Laufschuhe für diese Läufergruppe sollten eher moderate Dynamische Flexionseigenschaften besitzen. Unabhängig von dieser „Basisempfehlung“ wird für den (umfangreichen) Gradierungssektor II aufgrund der starken Heterogenität der Laufschuhpräferenzen eine Auswahl zwischen zwei verschiedenen Ausprägungen des Abrollverhaltens bezüglich eines Laufschuhmodells vorgeschlagen. Auch diese beiden Ausprägungen der Dynamischen Flexionseigenschaften sollten im moderaten Bereich liegen. Ähnlich wie bei der geographischen Gradierung der Dämpfungseigeschaften wird aufgrund der Ergebnisse neben einer schuhgrößenabhängigen Gradierung auch eine geographische Gradierung des Abrollverhaltens vorgeschlagen. Auch in diesem Zusammenhang wird empfohlen, die Dynamischen Flexionseigenschaften von Laufschuhen für den nordamerikanischen Markt geringfügig flexibler zu gestalten. Im Zusammenhang mit der präferierten Ausprägung der Vorfußflexibilitätseigenschaften bestand das Ziel bezüglich der Untersuchung zur Fußanthropometrie in der Bestimmung der anatomischen Rotationszentren der Metatarsophalangealgelenke , welche die entsprechende Voraussetzung für die richtige Platzierung der Flexionszonen darstellen. Aufgrund der „Homogenität“ der Metatarsal-Längen-Indizes im Zusammenhang mit der Analyse der ausgewählten Gruppierungsvariablen, ist es nicht notwendig, eine Gradierung hinsichtlich der Lage bzw. der Platzierung der Flexionszonen als Einflussgröße der Dynamischen Flexibilität vorzunehmen. Abschließend ist festzustellen, dass zwar die Sportschuhindustrie keine systematische Gradierung von funktionellen Sportschuhparametern am Laufschuh berücksichtigt bzw. vornimmt, jedoch der Markt (Läufer bzw. Kunde) die Gradierung funktioneller Sportschuhparameter fordert bzw. wünscht.
Funktionelle Analyse des Polymorphismus im Promotor des 24-Hydroxylase-Gens Ziel dieser Arbeit war es, in der Arbeitsgruppe eindeutig nachgewiesene Polymorphismen im Promotor des 24Hydroxylasegens, auf eine funktionelle Relevanz zu untersuchen. Die Substrate des Enzyms CYP24 sind 1,25(OH)2D3 und 25(OH)D3. Die entsprechenden Produkte der Katalyse sind 1,24,25(OH)3D3 und 24,25(OH)2D3. Über das erste Produkt wird das hochpotente 1,25(OH)2D3 im Sinne einer negativen Rückkopplung abgebaut. Dem zweiten Produkt 24,25(OH)2D3, konnte die Funktion als Botenstoff in der Knochenheilung und -entstehung nachgewiesen werden. Detailliertere Ergebnisse gibt es insbesondere für Chondrozyten in der Ruhezone der Epiphysefuge. Der Promotor des CYP24-Gens ist mit zwei Vitamin D-responsiven Elementen (VDREs) ausgestattet, welche die Transkriptionsrate des Gens in Anwesenheit von 1,25(OH)2D3 schnell und deutlich steigern. In einer poly-A-Strecke, die 488bp upstream des Transkriptionsstarts auffiel, konnte ein Polymorphismus nachgewiesen werden, die häufigsten Allele wurden als +A, +2A, und +C5AC bezeichnet. Mittels PCR wurden aus humaner, genomischer DNA, 672-680bp lange Promotorfragmente mit TATA-box, den beiden bekannten VDREs und dem polymorphen Bereich hergestellt. Diese Promotorfragmente wurden in den pGL3 Basic Vektor (ein für Luziferase kodierendes Plasmid ohne Promotor) kloniert und die Sequenz dieser Vektor-Promotorkonstrukte durch Fragmentanalyse und Sequenzierung kontrolliert. Die Vektor-Promotorkonstrukte wurden dann mittels Elektroporation in hFOB und T/C28 Zellen transfiziert. Es wurden Versuchsreihen unter basalen Bedingungen und unter Stimulation mit1,25(OH)2D3 durchgeführt. Anhand von Kontrollkonstrukten konnte die Spezifität der Promotoraktivität gezeigt werden. Für die Promotoren, die das Allel +A enthielten, konnte eine Verdoppelung und für die mit dem Allel +2A eine Verdreifachung der Luziferaseaktivität gezeigt werden. Das Allel +C5AC wies ähnliche Promotoraktivitäten wie der Wildtyp auf. Unter Stimulation mit 1,25(OH)2D3 war in allen Konstrukten mit einem Promotor in korrekter Orientierung eine mindestens dreifache Steigerung der Luziferaseaktivität zu messen. Sowohl Abwesenheit als auch in Anwesenheit von 1,25(OH)2D3 wird die Aktivität des Promotors des CYP24-Gens durch die Allele +A und +2A signifikant (p<0,001) gesteigert. Demzufolge könnte der Polymorphismus auch unter physiologischen Bedingungen Einfluss auf die Transkriptionsrate des CYP24-Gens haben. Da die CYP24-Aktivität vor allem über die Transkription reguliert wird, müsste durch den beschriebenen Polymorphismus die Aktivität des Enzyms in vivo gesteigert werden. In Folge könnte es lokal oder systemisch zu niedrigeren 1,25(OH)2D3- oder erhöhten 24,25(OH)2D3-Spiegeln kommen. Potentielle Bedeutung hat dieser Befund in der Pathogenese von Osteoporose, dem Prostatakarzinom oder anderen Erkrankungen die mit veränderten 1,25(OH)2D3 Aktivitäten einhergehen. Gegenwärtig wird bereits nach SNPs gefahndet die mit dem beschriebenen Polymorphismus assoziiert sind, um Untersuchungen von größeren Kollektiven auf diesen Polymorphismus hin zu erleichtern. Bell et al. konnten Veränderungen von CYP24-aktivitäten in Fibroblastenkulturen in Abhängigkeit von ethnischer Herkunft zeigen. Möglicherweise könnte das CYP24-Gen eines von zahlreichen Kandidatengenen sein, die bei der Entstehung von Osteoporose von Relevanz sind, und in ein System zur Risikoanalyse mit einfließen. Es könnten zum Beispiel über den Einsatz von zu entwickelnden „Single Nucleotid Polymorphims Gen-Chips“ solche Risikoprofile relativ einfach erstellt werden. In Folge könnten sowohl in der Prophylaxe als auch in der Therapie von Osteoporose neue Möglichkeiten geschaffen und neue Perspektiven eröffnen werden.
Funktionelle Ergebnisse der zweizeitigen Hüftendoprothesenrevision bei periprothetischer Infektion
(2012)
Diese retrospektive Studie analysierte die Ergebnisse der zweizeitigen, unzementierten Revision bei periprothetischer Infektion der Hüftendoprothese. Dabei wurde besonders auf die Eradikationsrate, die Rate septischer und aseptischer Rezidive, die Standzeit des Spacers, die Art der lokalen Antibiotikatherapie und die postoperativen funktionellen Ergebnisse eingegangen. Die Studie umfasst die klinische Nachuntersuchung der Patienten unter Verwendung des Harris Hip Scores, sowie die radiologische Kontrolle des Sitzes der Hüftendoprothese und die laborchemische Überprüfung der Entzündungsparameter.
Insgesamt wurden 52 Patienten von 2000 bis 2007 in der Orthopädischen Klinik König Ludwig Haus in Würzburg mit einer zweizeitigen Revision der Hüftendoprothese bei periprothetischer Infektion versorgt. 36 dieser 52 Patiente konnten 2008 im Rahmen dieser Studie nachuntersucht werden. Dabei betrug die mittlere Nachuntersuchungszeit 42 Monate. Das mittlere Patientenalter war 66,3 Jahre. 81% der Patienten hatten zum Zeitpunkt der Infektion internistische oder orthopädische Grunderkrankungen, oftmals auch multiple, welche das Risiko für die Entstehung einer periprothetischen Infektion erhöhten. 47% der Patienten waren zum Zeitpunkt der zweizeitigen Revision bereits mehr als einmal an der Hüfte voroperiert, die Hälfte davon mussten aufgrund von septischen Komplikationen bereits revidiert werden. 10% der Patienten hatten eine akute Frühinfektion, 90% ein chronisches Geschehen (51% low-grade Infekt, 39% Spätinfekt). Die häufigsten bakteriellen Erreger waren Staphylococcus epidermidis (39%), Staphylococcus aureus (14%), Streptococcus agalactiae (14%) und weitere koagulase negative Staphylokokken (11%). Bei zwei Patienten konnten Methicillin-resistente Keime isoliert werden. Insgesamt waren 25% der Infektionen Mischinfektionen. Bei drei Patienten konnte kein Keim nachgewiesen werden. Diese Patienten wurden anhand ihrer eindeutigen klinischen Symptome bei gleichzeitiger Erhöhung der Entzündungsparameter behandelt.
Zur besseren Eradikation der chronischen, persistierenden und komplizierten Infektionen wurden die Patienten mit einer zweizeitigen Revision der Hüftendoprothese behandelt. Hierbei wurde nach Explantation der infizierten Prothese mit ausführlichem chirurgischen Debridement ein - soweit möglich - patientenspezifischer antibiotikaimprägnierter Spacer vor Implantation der Zweitprothese eingesetzt. Diese Methode dient einerseits der Vermeidung einer Girdlestone-Situation und der damit verbundenen Komplikationen, andererseits ermöglicht der Spacer eine kalkulierte und hoch dosierte lokale, weitreichende und patientenspezifische Antibiotikatherapie (Kombinationstherapie) zur sicheren Eradikation der Infektion. Die Standzeit (zwischen vier und neunzehn Wochen, Mittelwert von 9 Wochen) des Spacers wurde individuell anhand des klinischen Bildes und dem Rückgang der laborchemischen Entzündungsparameter entschieden.
Die Eradiaktionsrate durch die zweizeitige Revision lag in dieser Studie bei 94%. Lediglich zwei Patienten zeigten eine persistierende bzw. wiederkehrende Infektion im Verlauf und mussten erneut revidiert werden. Es konnten keine aseptische Komplikationen, insbesondere keine Prothesenlockerung oder –sinterung nachgewiesen werden. Sechs Patienten mussten aufgrund anderer, nicht Infekt-assoziierter Komplikationen im Verlauf erneut operiert werden.
Die funktionellen Ergebnisse wurden anhand des Harris Hip Scores untersucht. Der Median lag bei 74 Punkten. Somit lässt sich auch funktionell ein insgesamt zufriedenstellendes Ergebnis präsentieren.
Schlussfolgernd ist die Aussage möglich, dass die zweizeitige, unzementierte Revision unter Verwendung eines antibiotikabeladenen Spacers eine zuverlässige Methode zur Behandlung auch chronischer und komplizierter periprothetischer Infektionen der Hüftendoprothese ist. Insgesamt konnten mit einer Eradikationsrate von 94% und keinen aseptischen Rezidiven gute Ergebnisse erzielt werden. Bezüglich der Antibiotikatherapie lässt sich eine kalkulierte, lokale Kombinationstherapie zur optimalen Eradikation der Infektion empfehlen. Des Weiteren empfiehlt es sich, die Standzeit des Spacers ebenfalls individuell bis zum klinischen und laborchemischen Nachweis der Infektfreiheit festzulegen. Dadurch wird eine ausreichende Dauer der lokalen Antibiotikatherapie gewährleistet, und gleichzeitig die Standzeit des Spacers auf eine möglichst kurze Zeit beschränkt um eine frühe Mobilisation und gute Funktionalität und Zufriedenheit des Patienten zu erreichen.
Fragestellung:
Die Therapie von Knochendefekten kritischer Größe mit kompromittiertem Regenerationspotential, stellt ein schwerwiegendes Problem dar. Die Forschung auf dem Gebiet der Knochenheilung hat sich in jüngster Vergangenheit daher auf die Anwendung mesenchymaler Vorläuferzellen (MSZ) zur Stimulierung des Knochenwachstums konzentriert. In der vorliegenden Studie wurde in humanen MSZ eine Überexpression spezifischer Wachstumsfaktoren induziert mit dem Ziel, deren osteogenes Potential zu steigern.
Methodik:
MSZ wurden nach etablierten Protokollen expandiert. Durch adenovirale Transfektion wurde eine überexpression von grün fluoreszierendem Protein (GFP, Kontrolle), indian hedgehog (IHH), bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) und IHH in Kombination mit BMP-2 induziert. Die MSZ wurden für 28 Tage mit osteogenem Differenzierungs- und Kontrollmedium kultiviert. Als weitere Kontrolle dienten native MSZ. Es wurden die Auswirkungen der jeweiligen genetischen Veränderungen auf die metabolische Aktivität (Alamar Blau), die Proliferation (Qubit dsDNA BR), die Aktivität des Enzyms alkalische Phosphatase (ALP)(p-Nitrophenylphosphat), die Mineralisierung (Alizarinrot S, Calcium O-Cresolphthalein) sowie auf die Expression charakteristischer Markergene untersucht (qRT-PCR).
Ergebnis:
In den ersten 72h nach Transfektion konnte eine leichte, im Vergleich zu nativen Zellen nicht signifikante Abnahme der metabolischen Aktivität in allen Gruppen beobachtet werden. Das Proliferationsverhalten transfizierter und nativer MSZ unterschied sich während des Untersuchungszeitraums nicht signifikant. Bei der Analyse der ALP-Aktivität zeigte sich ein typisches Rise-and-Fall Muster. Alle ost Gruppen wiesen sowohl im Assay als auch in der PCR eine signifikant höhere ALP-Aktivität auf. Die Überexpression von BMP-2 und IHH+BMP-2 bewirkte eine signifikant stärkere Mineralisierung an Tag 28. In der PCR zeigte sich für BMP-2 ost und IHH+BMP2 ost ein signifikanter Anstieg der Osteopontin und BMP-2 Expression über die Zeit. Zudem stieg bei allen ost Gruppen die Runx2 Expression bis Tag 21 an.
Schlussfolgerung:
Die virale Transfektion hatte keinen negativen Einfluss auf die metabolische Aktivität der Zellen oder deren Proliferationsverhalten. Die Überexpression von BMP-2 ohne oder in Kombination mit IHH führte zu einer vermehrten Produktion extrazellulärer Matrix und zu einer gesteigerten Genexpression osteogener Marker. Die virale Transfektion stellt daher eine vielversprechende Möglichkeit dar, das osteogene Potential von MSZ zu steigern.
Ziel dieser Studie war einen molekulargenetischen Beitrag zur Entschlüsselung der Arthroseentstehung am Schultergelenk zu leisten. Hierzu erfolgte die Rekrutierung von Patienten mit fortgeschrittener Omarthrose Grad 3 nach Samilson & Prieto aus der Orthopädischen Klinik der Universität Würzburg im Zeitraum von 2004 bis 2005. Die erste Gruppe setzte sich aus Patienten mit primärer Omarthrose, die zweite aus Patienten mit Defektarthropathie und die dritte aus Patienten mit zumeist posttraumatischer Omarthrose als Vergleichsgruppe zusammen. Um mechanische Faktoren näher zu evaluieren, wurde die Einteilung der Gruppe der primären Omarthrose nach dem Glenoidabrieb in der Walch-Klassifikation vorgenommen. Bei 303 dieser Patienten konnten molekulargenetische Analysen hinsichtlich der arthroseassoziierten Polymorphismen MMP-3, TNF α, IL-1 α und β sowie die statistische Auswertung erfolgen.
Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigten hinsichtlich des Vergleichs der drei untersuchten Studiengruppen in der Allelverteilung der untersuchten Polymorphismen keinen signifikanten Unterschied. Diese Polymorphismen scheinen nach den vorliegenden Ergebnissen im Zusammenhang mit der Entstehung der primären und sekundären Omarthrose keine Rolle zu spielen. Beim Vergleich der Walch-Typen mit der Allelverteilung für TNF α konnten zwischen Walch-Typ C (Dysplasie) und A2 bzw. B2 ein signifikanter Unterschied (p=0,049) bei der Allelverteilung von Zustand A und C ermittelt werden. Bei der Gesamtallelverteilung konnten für die Polymorphismen TNF α (p=0,092), IL-1 α (p=0,080) und β (p=0,071) ein Trend zwischen den Walch- Typen A2 und C aufgezeigt werden. Gleiches gilt für IL-1 β (p=0,068) und die Walch-Typen B2 und C. In diesen Fällen ist eine Beteiligung der untersuchten Genpolymorphismen an der Glenoidentstehung denkbar.
Eine altersabhängige Entwicklung der Walch-Typen ist in den Untergruppen A sowie B denkbar (p=0,047).
Purpose
The goal of our study was to conduct an online survey that highlights patterns of practice during total hip arthroplasty (THA).
Methods
The survey was conducted in June and August 2020. Three hundred thirteen members of the German Society for Endoprosthesis participated in the survey.
Results
The anterolateral approach is by far the most popular approach used for primary total hip arthroplasty, followed by the anterior approach during minimally invasive (55% for the anterolateral and 29% for the anterior) and regular surgery (52% for the anterolateral and 20% for the anterior). Two-thirds of the orthopaedic surgeons do not use drainages during THA. Moreover, 80% of the survey participants routinely apply tranexamic acid during surgery. Surgeons who perform minimally invasive surgery for THA use more frequently fast-track-concepts for post-operative rehabilitation. According to the interviewees, the application of fast-track-concepts leads to reduced periods of hospital stay after THA.
Conclusion
Our data demonstrate that patterns of practice during THA in Germany are in line with the evidence provided by current literature. This study can be seen as a stimulus to conduct similar surveys in other countries in order to promote minimally invasive surgery for THA.
Die periprothetische Infektion nach endoprothetischen Operationen in der Orthopädie ist eine dramatische Komplikation, die nicht nur die Gesundheit des Patienten in hohem Maße kompromitiert und gefährdet, sondern auch in ökonomischer Hinsicht ein enormes Problem darstellt.
Zahlreiche prophylaktische Maßnahmen, wie z.B. aseptische Techniken, präoperative Hautantiseptik und perioperative Antibiotikaprophylaxe tragen zur postoperativen Infektionsreduktion bei. Die Infektionsraten bewegen sich aber weiterhin zwischen 0,3% und 4,97%, je nach Implantatlokalisation. Hinzu kommt das Auftreten multiresistenter Erreger, die eine erfolgreiche Behandlung mit Antibiotika stark erschweren oder sogar unmöglich machen. Weltweit
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zeichnet sich ein drastischer Anstieg von resistenten Erregern ab, die in Zukunft bisher wirksame Antibiotika womöglich gänzlich nutzlos werden lassen könnten.
In Hinsicht auf amerikanische Studien, die den Bedarf an orthopädischer Endoprothetik hochgerechnet haben, ist bis 2030 allein in den USA eine nahezu Versiebenfachung von totaler Knieendoprothetik zu erwarten. Dies würde die Infektionsproblematik enorm verschärfen, wenn bis dahin keine neuen, wirksameren Prophylaxemaßnahmen zum Einsatz kämen.
Es ist dringend notwendig alternative Substanzen zu erforschen, die vor allem bei aseptischen Operationen gute Wirksamkeit und Verträglichkeit vereinen, ohne Resistenzen zu fördern und somit postoperative Infektionen weiter zu senken oder zu verhindern. Studien mit Antiseptika, wie PVP-Iod, konnten bereits positive Ergebnisse liefern, die ein Lichtblick in der vorliegenden Problematik darstellen. Der Mangel an relevanten, hochwertigen Studien auf diesem Themengebiet lassen eine allgemeingültige klinische Empfehlung allerdings nur mit Vorsicht zu. Die intraoperative Wundspülung mit PVP-Iod als 0,35%ige Lösung und anschließendem Nachspülen mit steriler physiologischer Kochsalzlösung, kann zumindest bei Wirbelsäulenoperationen mit Instrumentierung als sinnvolle Infektionsprophylaxe angesehen werden. Die Resultate dieser Übersichtsarbeit rechtfertigen zudem weitere hochwertige Studien mit PVP-Iod, die nötig sind, um die bisherigen positiven Ergebnisse zu verifizieren und die letztendlich zu einer medizinischen Evidenz für endoprothetische Operationen in der Orthopädie führen könnten. Aber auch alternative Antiseptika sollten weiter erforscht werden, um bei speziellen Problematiken auf möglichst viele Alternativen zurückgreifen zu können.
Purpose
To compare the performance of the dominant and nondominant hand during fundamental arthroscopic simulator training.
Methods
Surgical trainees who participated in a 2-day simulator training course between 2021 and 2023 were classified, according to their arthroscopic experience in beginners and competents. Only right-handed individuals with complete data sets were included in the study. Ambidexterity was trained using a box trainer (Fundamentals of Arthroscopic Surgery Training, Virtamed AG, Schlieren, Switzerland).Two tasks, periscoping for learning camera guidance and triangulation for additional instrument handling, were performed 4 times with the camera in the dominant hand and then in the nondominant hand. For each task, exercise time, camera path length, and instrument path length were recorded and analyzed.
Results
Out of 94 participants 74 right-handed individuals (22 females, 52 males) were classified to novices (n = 43, less than 10 independently performed arthroscopies) and competents (n = 31, more than 10 independently performed arthroscopies). Competents performed significantly better than novices. No significant difference was found after changing the guiding hand for the camera from the dominant to the nondominant hand regarding the camera path length and the instrument path length. Notably, tasks were performed even faster when using the camera in the nondominant hand.
Conclusions
Our data demonstrate that the learned manual skills during basic arthroscopic training are quickly transferred to the contralateral side. In consequence, additional fundamental skills training for camera guidance and instrument handling of the nondominant hand are not necessary.
Clinical Relevance
For skillful arthroscopy, camera guidance and instrument handing must be equally mastered with both hands. It is important to understand how hand dominance may affect learning during arthroscopic simulator training.
Hibernoma is a rare benign lipomatous tumor showing differentiation of brown fatty tissue. To the author’s best knowledge, there is no known case of malignant transformation or metastasis. Due to their slow, noninfiltrating growth hibernomas are often an incidental finding in the third or fourth decade of life. The vast majority are located in the thigh, neck, and periscapular region. A diagnostic workup includes ultrasound and contrast-enhanced MRI. Differential diagnosis is benign lipoma, well-differentiated liposarcoma, and rhabdomyoma. An incisional biopsy followed by marginal resection of the tumor is the standard of care, and recurrence after complete resection is not reported. The current paper presents diagnostic and intraoperative findings of a hibernoma of the upper arm and reviews similar reports in the current literature.
Die Osteoporose des Mannes ist eine unterdiagnostizierte Erkrankung. Die Zahl der betroffenen Männer in Deutschland wird auf 0,8 bis 1 Million geschätzt, aber die reale Inzidenz ist wahrscheinlich höher. Die Osteoporose des Mannes ist Schätzungen zufolge in bis zu 60% mit Begleiterkrankungen assoziiert. Hypophysäre Störungen wie Hypogonadismus und Wachstumshormonmangel sind starke Risikofaktoren für die Entwicklung einer Osteoporose. Es gibt in der Literatur nur wenige Daten über Hypophysenerkrankungen und Osteoporose, abgesehen davon, dass bei bestehendem Wachstumshormonmangel die Assoziation der Osteopenie / Osteoporose gesichert ist. Für die nicht diagnostizierten Fälle von GH-Defizienz kann jedoch die Manifestation einer Osteoporose ein erstes und führendes Symptom sein. Es gibt Evidenzen dafür, dass IGF-1 im Serum in gesunden Populationen positiv mit der Knochendichte korreliert. Das Ziel dieser Studie ist, eine große Anzahl an Patienten mit Osteoporose auf die Inzidenz niedriger IGF-1-Spiegel hin zu untersuchen.
Einleitung:
Der Oberflächenersatz (OE) stellt eine knochensparende alternative Operationstechnik zu der konventionellen Totalendoprothese (TEP) bei Hüftgelenksarthrose dar. Insbesondere für sehr aktive und junge Patienten werden dem OE Vorteile bei Stabilität und Materialverschleiß zugesprochen. Heterogene Studienergebnisse und eine unzureichende Datenlage hinsichtlich der Langzeitrisiken der Metall-auf-Metall-Gleitpaarung limitieren derzeit den Einsatz des OE. Diese Studie untersucht, ob Patienten nach OE tatsächlich aktiver sind.
Methodik:
Es handelt sich um eine retrospektive Arbeit mit prospektiver Datenerhebung im Rahmen eines Telefoninterviews. 40 OEs wurden mit 40 TEPs basierend auf präoperativem University of California Arthroplasty Score (UCLA), BMI, Alter zum Zeitpunkt der Operation und Alter bei Follow-up abgeglichen. Die durchschnittliche Nachuntersuchungsperiode war 56 Monate (24–87 Monate).
Ergebnisse:
OE Patienten zeigten signifikant höhere Werte im High-Activity Arthroplasty Score (HAAS) (14.9 vs. 12.9, p < 0.001) und Lower Extremity Activity Scale (LEAS) (15.9 vs. 14.1, p = 0.001) und erreichten signifikant höhere Werte im Hip Cycle Score (HCS) (44.7 vs. 35.7 p = 0.037) und Impact Score (IS) (40.9 vs. 29.6, p = 0.002) als Patienten nach TEP. Es waren keine signifikanten Unterschiede im HOOS Abschnitt Funktionalität (91.4 vs. 90.3, p = 0.803 und Pain Numeric Rating Scale (NRS-11) (0.6 vs. 0.9 p = 0.169) nachweisbar. OE-Patienten zeigten minimal, jedoch signifikant höhere Werte im modified Harris Hip Score (mHHS) (88,8 vs. 86,6, p = 0.015)
Zusammenfassung:
Die Ergebnisse legen nahe, dass OE-Patienten mittelfristig aktiver sind und häufiger High-Impact-Sportarten ausüben als Patienten nach TEP.
Mesenchymale Stammzellen (MSC) sind starke Suppressoren des Immunsystems. Für die immunsupressive Wirkung werden lösliche Faktoren propagiert. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob neben den bekannten Sekretionsfaktoren stromaler Stammzellen wie RANK/RANKL/OPG, TNFα, IFNγ und verschiedene Interleukine, andere Sekretionsfaktoren eine immunmodulatorische Wirkung auf monozytäre Zellen haben. Als Sekretionsprodukt wurde hCyr61 untersucht, das im Überstand von mit TNFα behandelten humanen fetalen Osteoblasten (hFOB) nachgewiesen worden war. Das zur CCN-Familie gehörende Protein hCyr61 ist an der Angiogenese beteiligt, wird im Kallus während der Frakturheilung vermehrt exprimiert und hat, wie zwischenzeitlich nachgewiesen wurde, einen deutlichen Effekt auf die Differenzierung endothelialer Vorläuferzellen aus monozytären Zellen. In den hier beschriebenen Experimenten wurden sowohl monozytäre Zellen aus peripherem Blut (PBMC), als auch THP1-Zellen auf die Veränderung der CD14-, 80-, 83- und 86- Expression unter Stimulation mit und ohne Il-4, GM-CSF und hCyr61 untersucht. Die Expressionsänderung wurde mittels konventioneller PCR, real-time PCR und FACS-Analyse untersucht. In allen drei Nachweismethoden zeigte sich ein Verlust typisch monozytärer Marker wie CD14 unter Stimulation mit hCyr61. Der Verlust an CD14 scheint bei PBMC deutlicher als bei THP1-Zellen, was möglicherweise durch die oben beschriebene endotheliale Differenzierung erklärt wird. THP1-Zellen befinden sich bereits in einer höheren Differenzierungsstufe, sodass sie ihr monozytäres Commitment nicht vollständig verlieren.
In March 2020, Germany imposed a nationwide lockdown to curb the spread of COVID-19, prompting questions about the impact on the incidence of common fractures. This study examined 15 fracture types in pre-outbreak (2010–2019) and post-outbreak (2020–2021) periods, using data categorized by age (18–64 years, 65 years) and sex (male, female). Linear regression assessed annual growth rates, and mean fracture numbers were compared across periods for significant differences. Results indicated a positive correlation between fracture incidence rates and time for various types, such as cervical, thoracic, lumbar, and pelvic spine fractures, rib fractures, femoral neck, pertrochanteric femur, femoral shaft, and ankle fractures. Frequencies of proximal humerus, distal radius, femoral neck, pertrochanteric femur, femoral shaft, and ankle fractures in 2020 and 2021 were within predicted ranges from previous years. However, rib fractures and spinal fractures (cervical, thoracic, lumbar, and pelvic spine) occurred less frequently during this time. Notably, this study found a consistent decline in most fracture types for individuals aged 18–64 after the pandemic’s onset, while the fracture incidence of hip fractures, often referred to as fragility fractures, for those over 65 remained unchanged. Fibula fractures showed the most considerable decrease in both age groups. In conclusion, the COVID-19 pandemic substantially impacted fracture incidence, with lower rates among individuals under 65 and unchanged fragility fractures in the elderly population.
CYR61 and WISP3 belong to the family of CCN-proteins. These proteins are characterised by 10% cysteine residues whose positions are strictly conserved. The proteins are extracellular signalling molecules that can be associated with the extracellular matrix. CCN-proteins function in a cell- and tissue specific overlapping yet distinct manner. CCN-proteins are expressed and function in several cells and tissues of the musculoskeletal system. In this study the impact of the angiogenic inducer cysteine-rich protein 61 (CYR61/CCN1) on endothelial progenitor cells (EPCs) and mesenchymal stem cells (MSCs) as well as the wnt1 inducible signalling pathway protein 3 (WISP3/CCN6) on MSCs were elucidated. EPCs are promising cells to induce neovascularisation in ischemic regions as tissue engineered constructs. A major drawback is the small amount of cells that can be obtained from patients; therefore a stimulating factor to induce in vitro propagation of EPCs is urgently needed. In this study, mononuclear cells obtained from peripheral blood were treated with 0.5 µg/ml CYR61, resulting in an up to 7-fold increased cell number within one week compared to untreated control cells. To characterise if EPCs treated with CYR61 display altered or maintained EPC phenotype, the expression of the established markers CD34, CD133 and KDR as well as the uptake of acLDL and concurrent staining for ulex lectin was analysed. Both CYR61 treated and untreated control cells displayed EPCs characteristics, indicating that CYR61 treatment induces EPC number without altering their phenotype. Further studies revealed that the stimulating effect of CYR61 on EPCs is due to enhanced adhesion, rather than improved proliferation. Usage of mutated CYR61-proteins showed that the adhesive effect is mediated, at least partly, by the integrin α6β1, while the integrin αυβ3 has no influence. Endogenous expression of CYR61 was not detectable in EPCs, which indicated that control cells are not influenced by endogenous secretion of CYR61 and also could explain the dose-dependent effect of CYR61 that is measured at a low concentration of 0.05 µg/ml. MSCs were treated with 0.5 µg/ml CYR61, a combination of growth factors including VEGF, both together and compared to untreated control cells. Matrigel angiogenesis assay revealed an induction of angiogenesis, detected by induced sprouting of the cells, after CYR61 treatment of the MSC. Induced sprouting and vessel like structure formation after CYR61 treatment was similar to the results obtained after treatment with growth factors including the established angiogenesis inducer VEGF. This result clearly demonstrates the angiogenic potential of CYR61 on MSCs. Further studies revealed a migrative and proliferative effect of CYR61 on MSCs. Both properties are crucial for the induction of angiogenesis thus further strengthening the view of CYR61 as an angiogenic inducer. MSCs and EPCs are promising cells for tissue engineering applications in bone remodelling and reconstruction. MSCs due to their potential to differentiate into other lineages; EPCs induce neovascularisation within the construct. Both cell types respond to CYR61 treatment. Furthermore EPCs home to sides were CYR61 expression is detectable and both are induced by similar stimulators. Therefore CYR61 is a promising factor for tissue engineered bone reconstruction applications. WISP3 is expressed in cartilage in vivo and in chondrocytes in vitro. Loss of function mutations in the WISP3 gene are associated to the inherited human disease progressive pseudorheumatoid dysplasia (PPD), that is characterised by cartilage loss and bone and joint destruction. Since MSCs also express the protein, the aim of this study was to elucidate if recombinant protein targets MSCs. A migratory effect of WISP3 treatment on MSCs and osteogenic differentiated MSCs has been proven in this study. To elucidate if global gene expression patterns are influenced by WISP3, cells were treated with 0.5 µg/ml WISP3 and compared to untreated control MSCs. Gene expression study by using affymetrix technology revealed an induction of interferon inducible genes including CXCL chemokines and members of the TNFSF family. Reevaluation by RT-PCR on identical RNA and an additional time series confirmed the results. Although no established cartilage associated genes were detected as regulated genes within this 24h treatment, anti-angiogenic and immunosuppressive genes indicate a protective role of WISP3 for the cartilage, which is sensitive to inflammatory processes. Both CCN-proteins CYR61 and WISP3 are valuable for the musculoskeletal system. This and previous studies revealed the role of CYR61 for osteogenesis and angiogenesis of tissue engineered applications. WISP3 is responsible for development, protection and maintenance of cartilage. Therefore further studies with the proteins in the musculoskeletal system are of high relevance.
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.
Background:
Sarcopenic obesity (SO) is characterized by a combination of low muscle and high fat mass with an additive negative effect of both conditions on cardiometabolic risk. The aim of the study was to determine the effect of whole-body electromyostimulation (WB-EMS) on the metabolic syndrome (MetS) in community-dwelling women aged ≥70 years with SO.
Methods:
The study was conducted in an ambulatory university setting. Seventy-five community-dwelling women aged ≥70 years with SO living in Northern Bavaria, Germany, were randomly allocated to either 6 months of WB-EMS application with (WB-EMS&P) or without (WB-EMS) dietary supplementation (150 kcal/day, 56% protein) or a non-training control group (CG). WB-EMS included one session of 20 min (85 Hz, 350 µs, 4 s of strain–4 s of rest) per week with moderate-to-high intensity. The primary study endpoint was the MetS Z-score with the components waist circumference (WC), mean arterial pressure (MAP), triglycerides, fasting plasma glucose, and high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C); secondary study endpoints were changes in these determining variables.
Results:
MetS Z-score decreased in both groups; however, changes compared with the CG were significant (P=0.001) in the WB-EMS&P group only. On analyzing the components of the MetS, significant positive effects for both WB-EMS groups (P≤0.038) were identified for MAP, while the WB-EMS group significantly differed for WC (P=0.036), and the WB-EMS&P group significantly differed for HDL-C (P=0.006) from the CG. No significant differences were observed between the WB-EMS groups.
Conclusion:
The study clearly confirms the favorable effect of WB-EMS application on the MetS in community-dwelling women aged ≥70 years with SO. However, protein-enriched supplements did not increase effects of WB-EMS alone. In summary, we considered this novel technology an effective and safe method to prevent cardiometabolic risk factors and diseases in older women unable or unwilling to exercise conventionally.
Background: We present a descriptive and retrospective analysis of revision total hip arthroplasties (THA) using the MRP-TITAN stem (Peter Brehm, Weisendorf, GER) with distal diaphyseal fixation and metaphyseal defect augmentation. Our hypothesis was that the metaphyseal defect augmentation (Impaction Bone Grafting) improves the stem survival.
Methods: We retrospectively analyzed the aggregated and anonymized data of 243 femoral stem revisions. 68 patients with 70 implants (28.8%) received an allograft augmentation for metaphyseal defects; 165 patients with 173 implants (71.2%) did not, and served as controls. The mean follow-up was 4.4 +/- 1.8 years (range, 2.1-9.6 years). There were no significant differences (p > 0.05) between the study and control group regarding age, body mass index (BMI), femoral defects (types I-III as described by Paprosky), and preoperative Harris Hip Score (HHS). Postoperative clinical function was evaluated using the HHS. Postoperative radiologic examination evaluated implant stability, axial implant migration, signs of implant loosening, periprosthetic radiolucencies, as well as bone regeneration and resorption.
Results: There were comparable rates of intraoperative and postoperative complications in the study and control groups (p > 0.05). Clinical function, expressed as the increase in the postoperative HHS over the preoperative score, showed significantly greater improvement in the group with Impaction Bone Grafting (35.6 +/- 14.3 vs. 30.8 +/- 15.8; p <= 0.05). The study group showed better outcome especially for larger defects (types II C and III as described by Paprosky) and stem diameters >= 17 mm. The two groups did not show significant differences in the rate of aseptic loosening (1.4% vs. 2.9%) and the rate of revisions (8.6% vs. 11%). The Kaplan-Meier survival for the MRP-TITAN stem in both groups together was 93.8% after 8.8 years. [Study group 95.7% after 8.54 years; control group 93.1% after 8.7 years]. Radiologic evaluation showed no significant change in axial implant migration (4.3% vs. 9.3%; p = 0.19) but a significant reduction in proximal stress shielding (5.7% vs. 17.9%; p < 0.05) in the study group. Periprosthetic radiolucencies were detected in 5.7% of the study group and in 9.8% of the control group (p = 0.30). Radiolucencies in the proximal zones 1 and 7 according to Gruen occurred significantly more often in the control group without allograft augmentation (p = 0.05).
Conclusion: We present the largest analysis of the impaction grafting technique in combination with cementless distal diaphyseal stem fixation published so far. Our data provides initial evidence of improved bone regeneration after graft augmentation of metaphyseal bone defects. The data suggests that proximal metaphyseal graft augmentation is beneficial for large metaphyseal bone defects (Paprosky types IIC and III) and stem diameters of 17 mm and above. Due to the limitations of a retrospective and descriptive study the level of evidence remains low and prospective trials should be conducted.
The treatment landscape in multiple myeloma (MM) is shifting from genotoxic drugs to immunotherapies. Monoclonal antibodies, immunoconjugates, T-cell engaging antibodies and CART cells have been incorporated into routine treatment algorithms, resulting in improved response rates. Nevertheless, patients continue to relapse and the underlying mechanisms of resistance remain poorly understood. While Impaired death receptor signaling has been reported to mediate resistance to CART in acute lymphoblastic leukemia, this mechanism yet remains to be elucidated in context of novel immunotherapies for MM. Here, we describe impaired death receptor signaling as a novel mechanism of resistance to T-cell mediated immunotherapies in MM. This resistance seems exclusive to novel immunotherapies while sensitivity to conventional anti-tumor therapies being preserved in vitro. As a proof of concept, we present a confirmatory clinical case indicating that the FADD/BID axis is required for meaningful responses to novel immunotherapies thus we report impaired death receptor signaling as a novel resistance mechanism to T-cell mediated immunotherapy in MM.
Aseptic loosening of total hip and knee joint replacements is the most common indication for revision surgery after primary hip and knee arthroplasty. Research suggests that exposure and uptake of wear by mesenchymal stromal cells (MSC) and macrophages results in the secretion of proinflammatory cytokines and local osteolysis, but also impaired cell viability and regenerative capacity of MSC. Therefore, this in vitro study compared the regenerative and differentiation capacity of MSC derived from patients undergoing primary total hip arthroplasty (MSCprim) to MSC derived from patients undergoing revision surgery after aseptic loosening of total hip and knee joint implants (MSCrev). Regenerative capacity was examined by measuring the cumulative population doubling (CPD) in addition to the number of passages until cells stopped proliferating. Osteogenesis and adipogenesis in monolayer cultures were assessed using histological stainings. Furthermore, RT‐PCR was performed to evaluate the relative expression of osteogenic and adipogenic marker genes as well as the expression of markers for a senescence‐associated secretory phenotype (SASP). MSCrev possessed a limited regenerative capacity in comparison to MSCprim. Interestingly, MSCrev also showed an impaired osteogenic and adipogenic differentiation capacity compared to MSCprim and displayed a SASP early after isolation. Whether this is the cause or the consequence of the aseptic loosening of total joint implants remains unclear. Future research should focus on the identification of specific cell markers on MSCprim, which may influence complication rates such as aseptic loosening of total joint arthroplasty to further individualize and optimize total joint arthroplasty.
In situ guided tissue regeneration, also addressed as in situ tissue engineering or endogenous regeneration, has a great potential for population-wide “minimal invasive” applications. During the last two decades, tissue engineering has been developed with remarkable in vitro and preclinical success but still the number of applications in clinical routine is extremely small. Moreover, the vision of population-wide applications of ex vivo tissue engineered constructs based on cells, growth and differentiation factors and scaffolds, must probably be deemed unrealistic for economic and regulation-related issues. Hence, the progress made in this respect will be mostly applicable to a fraction of post-traumatic or post-surgery situations such as big tissue defects due to tumor manifestation. Minimally invasive procedures would probably qualify for a broader application and ideally would only require off the shelf standardized products without cells. Such products should mimic the microenvironment of regenerating tissues and make use of the endogenous tissue regeneration capacities. Functionally, the chemotaxis of regenerative cells, their amplification as a transient amplifying pool and their concerted differentiation and remodeling should be addressed. This is especially important because the main target populations for such applications are the elderly and diseased. The quality of regenerative cells is impaired in such organisms and high levels of inhibitors also interfere with regeneration and healing. In metabolic bone diseases like osteoporosis, it is already known that antagonists for inhibitors such as activin and sclerostin enhance bone formation. Implementing such strategies into applications for in situ guided tissue regeneration should greatly enhance the efficacy of tailored procedures in the future.
In vitro evaluation of antibacterial efficacy of vancomycin-loaded suture tapes and cerclage wires
(2021)
Usage of implants containing antibiotic agents has been a common strategy to prevent implant related infections in orthopedic surgery. Unfortunately, most implants with microbial repellent properties are characterized by accessibility limitations during daily clinical practice. Aim of this in vitro study was to investigate whether suture tapes and cerclage wires, which were treated with vancomycin, show a sustainable antibacterial activity. For this purpose, we used 24 stainless steel wire cerclages and 24 ultra-high molecular weight polyethylene and polyester suture tape test bodies. The test bodies were incubated for 30 min. in 100 mg/ml vancomycin solution or equivalent volumes of 0.9% NaCl. After measuring the initial solution uptake of the test bodies, antibacterial efficacy via agar diffusion test with Staphylococcus aureus and vancomycin elution tests were performed 1, 2, 3, and 6 days after incubation. Vancomycin-loaded tapes as well as vancomycin-loaded cerclage wires demonstrated increased bacterial growth inhibition when compared to NaCl-treated controls. Vancomycin-loaded tapes showed an additional twofold and eightfold increase of bacterial growth inhibition compared to vancomycin-loaded wires at day 1 and 2, respectively. Elution tests at day 1 revealed high levels of vancomycin concentration in vancomycin loaded tapes and wires. Additionally, the concentration in vancomycin loaded tapes was 14-fold higher when compared to vancomycin loaded wires. Incubating suture tapes and cerclage wires in vancomycin solution showed a good short-term antibacterial activity compared to controls. Considering the ease of vancomycin application on suture tapes or wires, our method could represent an attractive therapeutic strategy in biofilm prevention in orthopedic surgery.
Verletzungen des vorderen Kreuzbandes gehören zu häufigsten Verletzungen des menschlichen Bandapparates. Da das vordere Kreuzband über ein schlechtes intrinsisches Heilungspotenzial verfügt, ist heutzutage die chirurgische Rekonstruktion mittels Sehnentransplantaten die Therapie der Wahl. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob es möglich ist, ein Kreuzband-Konstrukt aus mesenchymalen Stammzellen (MSCs) und einem Kollagen Typ I-Hydrogel herzustellen und wie die Einwirkung von mechanischem Stress die Struktur und Eigenschaften eines solchen Bandäquivalentes verändert. Dafür wurden MSCs und endständige Knochenblöcke in ein Kollagen Typ I-Hydrogel eingebracht. Das Konstrukt wurde zunächst eine Woche horizontal kultiviert, um den Zellen eine Umwandlung des Gels und eine Anheftung der Knochenblöcke zu ermöglichen. Anschließend wurde über 2 Wochen eine zyklische Dehnung in einem speziell dafür entworfenen Bioreaktur auf das Konstrukt ausgeübt. Histochemische ( HE, Masson-Goldner, Azan, Sirius-Red) und immunhistochemische (Kollagen I und III, Fibronektin, Vimentin und Elastin) Färbungen zeigten eine Induktion der Matrixproduktion mit wellenförmig in Achse des Zuges ausgerichteten Kollagenfasern, die Zellkerne stellten sich elongiert dar. RT-PCR-Analysen zeigten ebenso eine deutlich vermehrte Expression der oben genannten Fibroblastenmarker. Bei ungedehnten, horizontal kultivierten Kontrollkonstrukten waren keinerlei Veränderungen der Matrix zu erkennen. Das Konstrukt war jedoch nicht stabil genug, um für die klinische Anwendung zum Einsatz zu kommen.
Der Meniskus gleicht die Inkongruenz der beiden Gelenkpartner im Kniegelenk aus und führt somit zu einer Reduktion der Knorpelbelastung. Aufgrund der eingeschränkten Selbstheilungsfähigkeit des bradytrophen Meniskusgewebes bleibt bei Verletzung oft nur die operative Teilresektion als Therapie der Wahl. In dieser in vitro Untersuchung erfolgte die Implantation eines mit mesenchymalen (MSZ) Stammzellen beladenem Polylaktid-Kollagen-I-Hydrogel. Die MSZ zeigten eine in der Histologie und PCR nachgewiesene chondrogene Differenzierungspotenz innerhalb des Polylaktidkonstruktes. Innerhalb des Stanzdefektes konnte eine Anhaftung der MSZ an das Meniskusgewebe sowie die Ausbildung einer stabilen Kollagen-I-Matrix gezeigt werden. Die Arbeit stellt die Grundlage für eine spätere tierexperimentelle Studie dar.
Bänder und Sehnen sind bradytrophe Gewebe die eine limitierte intrinsische Heilungskapazität aufweisen. Trotz einer primären Nahtrekonstruktion kann es zur Ausbildung eines mechanisch insuffizienten Narbengewebes kommen. Die Verwendung autologer oder allogener Sehnen-/Bandersatzplastiken bei Vorliegen substantieller Defekte bergen die Gefahr der donor site morbidity und antigener/allergischer Reaktionen.
Besonders das Tissue Engineering kann hier zur Entwicklung innovativer Therapieansätze beitragen. Die Verwendung autologer mesenchymaler Vorläuferzellen und biomimetischer Zellträger zu Generierung eines Sehnen- /Bandersatzes ex vivo ist eine vielversprechende Alternative.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Generierung von biomimetischen Zellträgern auf der Basis von Kollagen Typ I mittels Elektrospinning. Dabei orientierte sich das Scaffolddesign am Aufbau der EZM von nativem Band- und Sehnengewebe. In einem zweiten Schritt wurde die Auswirkung unterschiedlicher Scaffoldarchitektur auf die tenogene Differenzierung von humanen MSZ untersucht. Hierzu wurden MSZ aus dem Knochenmark isoliert, amplifiziert, die Zellträger mit diesen Zellen besiedelt und für einen definierten Zeiträum (21 Tage) kultiviert.
Die Kollagen I-Ausgangskonzentration hatte entscheidenden Einfluss auf den Faserdurchmesser. Wobei unter Verwendung einer 5-8%-igen Kollagenlösung der Faserdurchmesser im Bereich von nativen Kollagenfasern in natürlichem Sehnengewebe erzielt werden konnte. Unter Verwendung eines rotierenden Metallzylinders als Kollektor konnte mit steigender Rotationgeschwindigkeit eine zunehmende parallele Faserausrichtung in den NFS erreicht werden. Ein Einfluss auf die Morphologie und die Proliferation der MSZ auf NFS mit unterschiedlicher Faserdicke zeigte sich nicht. Ausgerichtete Fasern führten zu einer signifikant parallelen Ausrichtung der MSZ mit langgezogenem schlanken Zellkörper, im Unterschied zu einer polygonalen MSZ-Morphologie auf nicht ausgerichteten NF.
Die tenogene Differenzierung der Zellen in den NFS wurde mittels RT-PCR- Analyse untersucht. Hierbei wurde die Expression der tendogenen Markergene Tenascin C, Elastin, Kollagen I und Skleraxis bestimmt. Zusätzlich wurden immunfluoreszens- und histochemische Färbungen durchgeführt, um die Infiltration der Zellen in die Zellträger und den Einfluss unterschiedlicher Faserparameter auf die Morphologie der MSZ nachzuweisen.
Unter Verwendung von ausgerichteten Kollagen I-NFS zeigte sich eine signifikant höhere tenogene Markergenexpression für Skleraxis und Tenascin C in der Frühphase und im weiteren Verlauf ebenfalls für Col I und Elastin im Vergleich zu nicht ausgerichteten NFS.
Elektrospinning von Kollagen I unter Verwendung eines rotierenden Kollektors ermöglicht die Herstellung biomimetischer NFS mit paralleler Faserausrichtung analog zu nativem Sehnengewebe. Die so hergestellten NFS zeichnen sich im Vergleich zu nicht ausgerichteten NFS durch eine signifikant höher mechanische Zugfestigkeit und die Induktion einer tenogenen Markergenexpression in MSZ aus. Prinzipiell haben Kollagen I-NFS das Potential bestehende Therapiestrategien zu Rekonstruktion substantieller Sehnenrupturen im Rahmen Stammzell-basierter Ansätze zu unterstützen. Die generelle Eignung in vivo muss aber zunächst in adäquaten Großtiermodellen (z. B. Rotatorenmanschettendefekt im Schaf) überprüft werden.
Die vorliegende Arbeit zeigt die Bedeutung eines Zielgewebe-gerichteten Designs von Zellträgern für die Entwicklung innovativer Strategien im Tissue Engineering. Bei der Regeneration muskuloskelettaler Gewebe, wie dem Sehnenegewebe, spielen nicht nur strukturelle Aspekte sondern auch die biochemische Zusammensetzung des zu erneuernden Gewebes eine entscheidende Rolle, die bei der Scaffold-Herstellung zu berücksichtigen sind.
In dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass plastik-adhärent wachsende, multipotente Vorläuferzellen, die eine für MSCs charakteristische Kombination von Oberflächenantigenen tragen, aus allen vier untersuchten Geweben des arthrotischen Hüftgelenks isoliert werden konnten. MSC-ähnliche Zellen können somit nicht nur in der Spongiosa und im Gelenkknorpel, sondern auch in der anterioren Gelenkkapsel und dem Ligamentum capitis femoris (LCF) des arthrotisch veränderten menschlichen Hüftgelenks nachgewiesen werden.
Die FACS Analyse der Oberflächenantigene auf Zellen, die aus den vier unterschiedlichen Geweben eines beispielhaft gewählten Spenders isoliert wurden, zeigte eine deutliche Expression der Antigene CD44, CD73, CD90 und CD105. Unabhängig vom Nativgewebe zeigten somit alle untersuchten Zellen ein für MSCs charakteristisches, aber nicht spezifisches Profil an Antigenen auf ihrer Oberfläche. Eine Übereinstimmung mit den ISCT Kriterien für MSCs war aufgrund der fehlenden Kontrolle hämatopoetischer Marker nicht möglich.
Die multipotente Differenzierung der isolierten Zellen erfolgte mithilfe spezifischer Differenzierungsmedien in Monolayer-Kulturen oder für die chondrogene Differenzierung in dreidimensionalen Pellet-Kulturen. Nach 21 Tagen konnten in allen differenzierten Kulturen histologisch und immunhistochemisch klare Zeichen der Osteo- und Adipogenese detektiert werden, während die Auswertung spezifischer Markergene eine klare Steigerung der Expression dieser im Vergleich zu den Negativkontrollen zeigte.
Histologische und immunhistochemische Auswertungen bestätigten auch eine erfolgreiche chondrogene Differenzierung der Zell-Pellets aus Spongiosa, Knorpel und Kapsel. Lediglich in den chondrogen differenzierten Zell-Pellets aus dem LCF konnte immunhistochemisch keine Bildung des knorpelspezifischen Matrixproteins Col II nachgewiesen werden. Mikroskopisch zeigten vor allem die differenzierten MSC-Pellets aus Spongiosa und Knorpel morphologisch eine starke Ähnlichkeit zu hyalinem Knorpelgewebe. Trotz dieser Abstufungen zeigten sich für die relative Expression der chondrogenen Markergene AGG, Col II und Sox-9 keine signifikanten Unterschiede zwischen den differenzierten MSC-Kulturen der vier unterschiedlichen Nativgewebe. Ein positiver Nachweis des Markers Col X wies nach 27 Tagen sowohl in differenzierten als auch in undifferenzierten Pellet-Kulturen auf eine leichte chondrogene Hypertrophie hin. Zusammenfassend zeigten sich keine signifikanten Unterschiede im Hinblick auf das osteogene und adipogene Differenzierungspotential aller untersuchten Zellen. Während das chondrogene Differenzierungspotential der Zellen aus Spongiosa, Knorpel und Kapsel sich aus histologischer und immunhistochemischer Sicht ähnelte, zeigten Pellets aus dem LCF ein schwächeres chondrogenes Differenzierungspotential in vitro.
Obwohl somit erstmals MSC-ähnliche Zellen aus dem LCF und Gewebsproben, die neben dem Stratum synoviale auch das Stratum fibrosum der Hüftgelenkskapsel beinhalteten, charakterisiert wurden, sind weitere wissenschaftliche Arbeiten notwendig, um das multipotente Differenzierungspotential dieser Zellen zu optimieren.
No abstract available
Increase in lower limb strength after multimodal pain management in patients with low back pain
(2022)
Background and Objectives: The aim of the present study was to evaluate the efficacy of a multimodal pain therapy (MPM) regarding the objective parameter muscle strength of segment-dependent lower limb muscle groups before and after such a treatment. Materials and Methods: 52 patients with a history of low back pain and/or leg pain received standardized multimodal pain management. Strength of segment indicating lower limb muscles were assessed for each patient before and after ten days of treatment by handheld dynamometry. Results: Overall strength increased significantly from 23.6 kg ± 6.6 prior to treatment to 25.4 ± 7.3 after treatment, p ≤ 0.001. All muscle groups significantly increased in strength with exception of great toe extensors. Conclusions: Despite lower basic strength values at the beginning of treatment, all investigated muscle groups, except for the great toe extensors, showed a significant increase of overall strength after completion of the multimodal pain management concept. Increased overall strength could help with avoiding further need of medical care by supporting patients’ autonomy in daily life activities, as well as maintaining working abilities. Thus, our study is the first to show a significant positive influence on lower limb strength in patients with low back pain after a conservative MPM program.
Introduction: To date, no single most-appropriate factor or delivery method has been identified for the purpose of mesenchymal stem cell (MSC)-based treatment of cartilage injury. Therefore, in this study we tested whether gene delivery of the growth factor Indian hedgehog (IHH) was able to induce chondrogenesis in human primary MSCs, and whether it was possible by such an approach to modulate the appearance of chondrogenic hypertrophy in pellet cultures in vitro. Methods: First-generation adenoviral vectors encoding the cDNA of the human IHH gene were created by cre-lox recombination and used alone or in combination with adenoviral vectors, bone morphogenetic protein-2 (Ad.BMP- 2), or transforming growth factor beta-1 (Ad.TGF-b1) to transduce human bone-marrow derived MSCs at 5 × 102 infectious particles/cell. Thereafter, 3 × 105 cells were seeded into aggregates and cultured for 3 weeks in serumfree medium, with untransduced or marker gene transduced cultures as controls. Transgene expressions were determined by ELISA, and aggregates were analysed histologically, immunohistochemically, biochemically and by RT-PCR for chondrogenesis and hypertrophy. Results: IHH, TGF-b1 and BMP-2 genes were equipotent inducers of chondrogenesis in primary MSCs, as evidenced by strong staining for proteoglycans, collagen type II, increased levels of glycosaminoglycan synthesis, and expression of mRNAs associated with chondrogenesis. IHH-modified aggregates, alone or in combination, also showed a tendency to progress towards hypertrophy, as judged by the expression of alkaline phosphatase and stainings for collagen type X and Annexin 5. Conclusion: As this study provides evidence for chondrogenic induction of MSC aggregates in vitro via IHH gene delivery, this technology may be efficiently employed for generating cartilaginous repair tissues in vivo.
Background
The treatment of septic arthritis, caused by either hematogenous seeding, injections, or surgery, can be challenging. Staged reverse shoulder arthroplasty (RSA) with temporary implantation of an antibiotic-loaded spacer is widely accepted but still discussed controversially. This study investigated the shoulder-specific bacterial spectrum, infection control rate, functional outcome, and infection-free survival rate after staged RSA in the mid- to long-term follow-up. It was hypothesized that staged RSA would show a high infection-free survival rate.
Methods
A total of 39 patients treated with staged RSA for primary septic arthritis (n = 8), secondary infection (n = 8), or periprosthetic infection (n = 23) were retrospectively included. The infection control rate was calculated based on cultures taken intraoperatively at spacer removal and RSA implantation. Infection-free survival was defined as no revision due to infection. The minimum follow-up period for functional outcome assessment was 2 years (n = 14; mean, 76 months; range, 31-128 months).
Results
Cutibacterium (26%) and coagulase-negative staphylococci (23%) were the predominant pathogens. The infection control rate was 90%. The cumulative infection-free survival rate was 91% after 128 months. Follow-up examinations showed a mean Constant score of 48 (range, 7-85), a mean QuickDASH (short version of Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand questionnaire) score of 40.0 (range, 11.4-93.3), and a mean pain score of 1.6 (range, 0-7).
Conclusion
Staged RSA implantation was confirmed to be a reliable treatment option for primary, secondary, and periprosthetic infections of the shoulder. The infection control rate and infection-free survival rate are satisfactory. However, patients and surgeons must be aware of functional impairment even after successful treatment of infections.
In total knee arthroplasty (TKA), functional knee phenotypes are of interest regarding surgical alignment strategies. Functional knee phenotypes were introduced in 2019 and consist of limb, femoral, and tibial phenotypes. The hypothesis of this study was that mechanically aligned (MA) TKA changes preoperative functional phenotypes, which decreases the 1-year Forgotten Joint (FJS) and Oxford Knee Score (OKS) and increases the 1-year WOMAC. All patients included in this study had end-stage osteoarthritis and were treated with a primary MA TKA, which was supervised by four academic knee arthroplasty specialists. To determine the limb, femoral, and tibial phenotype, a long-leg radiograph (LLR) was imaged preoperatively and two to three days after TKA. FJS, OKS, and WOMAC were obtained 1 year after TKA. Patients were categorized using the change in functional limb, femoral, and tibial phenotype measured on LLR, and the scores were compared between the different categories. A complete dataset of preoperative and postoperative scores and radiographic images could be obtained for 59 patients. 42% of these patients had a change of limb phenotype, 41% a change of femoral phenotype, and 24% a change of tibial phenotype of more than ±1 relative to the preoperative phenotype. Patients with more than ±1 change of limb phenotype had significantly lower median FJS (27 points) and OKS (31 points) and higher WOMAC scores (30 points) relative to the 59-, 41-, and 4-point scores of those with a 0 ± 1 change (p < 0.0001 to 0.0048). Patients with a more than ±1 change of femoral phenotype had significantly lower median FJS (28 points) and OKS (32 points) and higher WOMAC scores (24 points) relative to the 69-, 40-, and 8-point scores of those with a 0 ± 1 change (p < 0.0001). A change in tibial phenotype had no effect on the FJS, OKS, and WOMAC scores. Surgeons performing MA TKA could consider limiting coronal alignment corrections of the limb and femoral joint line to within one phenotype to reduce the risk of low patient-reported satisfaction and function at 1-year.
Purpose: The topical application of tranexamic acid (TXA) into the joint space during total joint arthroplasty (TJA) with no increase of complications, has been widely reported. We investigated the influence of TXA on antibiotic release, activity of the released antibiotic against a clinical isolate of S. aureus, and compressive strength of a widely used commercially prepared gentamicin-loaded cement brand (PALACOS R + G). Method: 12 bone cement cylinders (diameter and height = 6 and 12 mm, respectively) were molded. After curing in air for at least 1 h, six of the cylinders were completely immersed in 5 mL of fetal calf serum (FCS) and the other six were completely immersed in a solution consisting of 4.9 mL of FCS and 0.1 mL (10 mg) of TXA. Gentamicin elution tests were performed over 7 d. Four hundred µL of the gentamicin eluate were taken every 24 h for the first 7 d without renewing the immersion fluid. The gentamicin concentration was determined in a clinical analyzer using a homogeny enzyme immuno-assay. The antimicrobial activity of the eluate, obtained after day 7, was tested. An agar diffusion test regime was used with Staphylococcus aureus. Bacteria were grown in a LB medium and plated on LB agar plates to get a bacterial lawn. Fifty µL of each eluate were pipetted on 12-mm diameter filter discs, which were placed in the middle of the agar gel. After 24 h of cultivation at 37 °C, the zone of inhibition (ZOI) for each specimen was measured. The compressive strength of the cements was determined per ISO 5833. Results: At each time point in the gentamicin release test, the difference in gentamicin concentration, obtained from specimens immersed in the FCS solution only and those immersed in the FCS + TXA solution was not significant (p = 0.055–0.522). The same trend was seen in each of the following parameters, after 7 d of immersion: (1) Cumulative gentamicin concentration (p < 0.297); (2) gentamicin activity against S. aureus (strongly visible); (3) ZOI size (mostly > 20 mm) (p = 0.631); and (4) compressive strength (p = 0.262). Conclusions: For the PALACOS R + G specimens, the addition of TXA to FCS does not produce significant decreases in gentamicin concentration, in the activity of the gentamicin eluate against a clinical isolate of S. aureus, the zone of inhibition of S. aureus, and in the compressive strength of the cement, after 7 d of immersion in the test solution.
Influence of Vitamin D and C on bone marrow edema syndrome — A scoping review of the literature
(2022)
Bone marrow edema syndrome (BMES) is a rare disease with a largely unknown etiology. The aim of this scoping review is to systematically evaluate and combine the available evidence about vitamin D and C and BMES. The analysis of the manuscripts was based on country of origin, number of patients, gender, study type, epidemiology, localization, bone mineral density measurements, vitamin status and therapy. Sixty studies were included. The overall number of patients was 823 with a male-to-female ratio of 1.55:1 and a mean age of 40.9 years. Studies were very heterogeneous and of diverging scientific scope with a weak level of evidence. The hip was the most affected joint, followed by the foot and ankle and the knee; 18.3% of patients suffered from multifocal BMES. Sixteen studies reported on vitamin D levels, resulting in a high prevalence of vitamin D deficiency (47%) and insufficiency (17.9%) among BMES patients. Three BME manuscripts were associated with vitamin C deficiency. Current therapeutic interventions include conservative measures (mainly unloading), various osteoactive drugs and iloprost. In summary, data about BMES in association with vitamin status is limited. A causal relationship between vitamin D or vitamin C status, osteopenia, and BMES cannot be determined from the existing literature.
Background: Muscle injuries are common in humans and are often associated with irrecoverable damage and disability. Upon muscle injury, TNF-α signaling pathways modulate the healing process and are predominantly associated with tissue degradation. In this study we assumed that TNF-α inhibition could reduce the TNF-α-associated tissue degradation after muscle injury. Materials and methods: Therefore, the left soleus muscle of 42 male Wistar rats was injured using a standardized open muscle injury model. All rats were treated immediately after injury either with infliximab (single i.p. injection; 10 mg/kg b.w.) or saline solution i.p. Final measurements were conducted at day one, four, and 14 post injury. The muscle force, the muscle cell proliferation, the muscle cell coverage as well as the myofiber diameter served as read out parameters of our experiment. Results: Systemic application of infliximab could significantly reduce the TNF-α levels in the injured muscle at day four upon trauma compared to saline treated animals. The ratio of muscle weight to body weight was increased and the twitch muscle force showed a significant rise 14 days after trauma and TNF-α inhibition. Quantification of myofiber diameter in the penumbra zone showed a significant difference between both groups at day one and four after injury, indicated by muscle hypertrophy in the infliximab group. Planimetric analysis of the injured muscle at day 14 revealed increased muscle tissue fraction in the infliximab group compared to the control animals. Muscle cell proliferation did not differ between both groups. Conclusions: These data provide evidence that the TNF-α blockade positively regulates the restauration of skeletal muscles upon injury.