Lehrstuhl für Orthopädie
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Hypophosphatasie (HPP) beschreibt eine seltene Erbkrankheit, die hauptsächlich durch heterozygote Mutationen im ALPL-Gen verursacht wird. Diese führen zu einer verminderten Aktivität der gewebeunspezifischen alkalischen Phosphatase (TNAP). Neben skelettalen Symptomen sind Zahnanomalien wie der vorzeitige Verlust von Milchzähnen ohne resorbierte Wurzel sowie eine gestörte Mineralisierung der Zahnhart-substanzen ein typisches Merkmal der HPP. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind bisher noch nicht vollständig verstanden.
In der vorliegenden Arbeit wurden Zelllinien des parodontalen Ligaments mit Mutationen im ALPL-Gen charakterisiert, um anschließend mögliche Therapiestrategien für die HPP auf molekularer Ebene zu untersuchen.
Im Rahmen der basalen Charakterisierung wurden die Zelllinien hinsichtlich der TNAP-Expression (Immunhistochemie, Western Blot), des Stoffwechselprofils (ATP-Assay) und des osteogenen Differenzierungspotenzials (Alizarin-Färbung) analysiert. Von Interesse war auch, ob durch CRISPR/Cas9-basiertes Genediting Off-Target Mutationen entstanden sind. Zur Untersuchung der molekularen Auswirkungen von PTH, welches die ALPL-Expression steigern kann, wurden zwei Protokolle etabliert, die eine kontinuier-liche, kurzzeitige bzw. intermittierende Präsenz von PTH in-vitro imitieren. Anschließend wurde die ALPL-Expression (qPCR) sowie TNAP-Aktivität (CSPD-Assay) ermittelt.
Die basale TNAP-Expression war variabel und reichte vom völligen Fehlen in den Zell-linien mit Deletionen bis hin zu einer starken TNAP-Expression in der Zelllinie mit einer heterogenen Punktmutation. Eine niedrige Expression ging mit einer verringerten Zell-proliferation sowie extrazellulären ATP einher. Es zeigte sich ein unterschiedliches Mineralisierungspotenzial, das hauptsächlich das TNAP-Expressionsniveau in den verschiedenen Zelllinien widerspiegelt, während die PTH-Stimulation keine Wirkung auf die Differenzierung hatte. Im Gegensatz zu klinischen Beobachtungen deuten die Ergebnisse auf eine hohe Korrelation zwischen Genotyp und Phänotyp in-vitro hin, die in-vivo noch bestätigt werden müssen. Die Sequenzierung bestätigte, dass durch die Geneditierung keine Off-Target Mutationen aufgetreten sind, welche somit keinen limitierenden Faktor hinsichtlich der Differenzierungskapazität darstellen können.
Die Stimulation mit PTH führte zwar nicht zu einer gesteigerten ALPL-Expression, doch konnte die TNAP-Aktivität in den ALPL-defizienten Zelllinien punktuell gesteigert werden und bildet somit eine solide Basis für weitere Experimente, die zur Therapieentwicklung für die Odonto-HPP beitragen können.
Background and Objectives: Currently, the worldwide incidence of major amputations in the general population is decreasing whereas the incidence of minor amputations is increasing. The purpose of our study was to analyze whether this trend is reflected among orthopaedic patients treated with lower extremity amputation in our orthopaedic university institution. Materials and Methods: We conducted a single-center retrospective study and included patients referred to our orthopaedic department for lower extremity amputation (LEA) between January 2007 and December 2019. Acquired data were the year of amputation, age, sex, level of amputation and cause of amputation. T test and Chi² test were performed to compare age and amputation rates between males and females; significance was defined as p < 0.05. Linear regression and multivariate logistic regression models were used to test time trends and to calculate probabilities for LEA. Results: A total of 114 amputations of the lower extremity were performed, of which 60.5% were major amputations. The number of major amputations increased over time with a rate of 0.6 amputation/year. Men were significantly more often affected by LEA than women. Age of LEA for men was significantly below the age of LEA for women (men: 54.8 ± 2.8 years, women: 64.9 ± 3.2 years, p = 0.021). Main causes leading to LEA were tumors (28.9%) and implant-associated complications (25.4%). Implant-associated complications and age raised the probability for major amputation, whereas malformation, angiopathies and infections were more likely to cause a minor amputation. Conclusions: Among patients in our orthopaedic institution, etiology of amputations of the lower extremity is multifactorial and differs from other surgical specialties. The number of major amputations has increased continuously over the past years. Age and sex, as well as diagnosis, influence the type and level of amputation.
Medical tourism is a rapidly growing sector of economic growth and diversification. However, data on the demographics and characteristics of the traveling patients are sparse. In this study, we analyzed the common demographic properties and characteristics of the inbound medical tourists seeking orthopedic medical care in Germany for the years 2010 to 2019 compared to a domestic group. At the same time, we examined how the COVID-19 pandemic outbreak of 2020 changed the field of medical tourism in Germany. Calculations were performed using administrative hospital data provided by the Federal Statistical Department of Germany. Data were analyzed from the years 2010 to 2020. A total of six elective orthopedic surgery codes (bone biopsy, knee arthroplasty, foot surgery, osteotomy, hardware removal, and arthrodesis) were identified as key service indicators for medical tourism and further analyzed. Factors including residence, sex, year, and type of elective surgery were modeled using linear regression analysis. Age and sex distributions were compared between patients living inside Germany (DE) or outside Germany (non-DE). Between 2010 and 2020, 6,261,801 orthopedic procedures were coded for the DE group and 27,420 key procedures were identified for the non-DE group. Medical tourists were predominantly male and significantly younger than the domestic population. The linear regression analysis of the OPS codes over the past years showed a significantly different slope between the DE and non-DE groups only for the OPS code “hardware removal”. With the COVID-19 pandemic, an overall decline in performed orthopedic procedures was observed for the non-DE and the DE group. A significant reduction below the 95% prediction bands for the year 2020 could be shown for hardware removal and foot surgery (for DE), and for hardware removal, knee arthroplasty, foot surgery, and osteotomy (for non-DE). This study is the first to quantify inbound medical tourism in elective orthopedic surgery in Germany. The COVID-19 pandemic negatively affected many — but not all — areas of orthopedic surgery. It has to be seen how this negative trend will develop in the future.
Alignment strategies for primary total knee arthroplasty (TKA) have changed significantly over time with a shift towards a more individualized alignment goal. At the same time, computer-assisted surgery (CAS) has gained interest for intraoperative control and accuracy in implant positioning and limb alignment. Despite the often discussed benefits and drawbacks of robotics and navigation for TKA, the routine use of these new devices on a day-to-day basis remains obscure. Therefore, nationwide hospital billing data based on the Operation Procedure Classification System (OPS) were retrieved from the Federal Statistical Office of Germany for the period from 2010 to 2021. OPS codes for primary total knee arthroplasty (OPS code: 5-822*) were further analyzed regarding the usage of computer navigation (additional OPS code: 5-988) or robotic devices (additional OPS code: 5-987). Gender and age at the time of surgery were also assessed. The results show a total of 2,226,559 primary TKAs were implanted between 2010 and 2021, of which 2,044,914 were performed conventionally (91.84% of all TKAs). A total of 170,276 TKAs were performed using navigation technique (7.65% of all TKAs) and another 11,369 TKAs were performed using robotics (0.51% of all TKAs). For the period from 2018 to 2021, a substantial increase in robot-assisted TKA (R-TKA) was observed, with an average increase rate of 84.74% per year, while the number of navigated TKAs declined (−3.67% per year). Computer-assisted surgery, and particularly robotics for TKA, are seeing growing popularity and stepwise translation into routine clinical use in Germany, with a steep increase rate of more than 80% per year since 2018. Nevertheless, the majority of TKAs are still performed using manual instrumentation, rendering conventional TKA the currently unchanged gold standard.
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.
Untersucht wurde der Einfluss mehrerer Chemotherapeutika auf den Chemokinrezeptor CXCR4 in
Myelomzelllinien auf Ebene des Promotors, der mRNA und der Rezeptorverteilung, wobei drei
Substanzen (Etoposid, Bortezomib und Dexamethason) als potenzielle Suppressoren des Promotors ausgemacht werden konnten. Abhängig vom Myelom-Zelltyp und der Dosierung können so evtl.
Rückschlüsse auf die beobachtete Suppression von CXCR4 bei erkrankten Patienten mit hoher CXCR4-Aktivität (hier: Malignes Myelom) durch die begleitende Chemotherapie gezogen werden, welche eine Diagnostik und Therapie bei diesen Patienten erschwert.
Hintergrund: Hintergrund für diese Arbeit waren Beobachtungen in klinischen Fallstudien von Lapa et al. am Universitätsklinikum Würzburg, die sich auf CXCR4 bezogen, welches u.a. bei Patienten mit
Multiplem Myelom überexprimiert wird und dadurch bereits als Target für Diagnostik und Therapie in der Klinik Anwendung findet. Dabei konnte bei PET-CT Untersuchungen in der Nuklearmedizin beobachtet werden, dass es durch die begleitende Chemotherapie der Patienten zu einer Suppression des markierten CXCR4-Signals kam, so dass es nicht mehr zur Verlaufsbeobachtung und
vor allem nicht mehr zur Radiotherapie und Therapiekontrolle verwendet werden konnte.
Um den Einfluss und mögliche Interaktionen der Chemotherapeutika auf CXCR4 zu untersuchen, war es Ziel dieser Arbeit, ein vergleichbares Szenario in-vitro nachzustellen und Einflüsse messbar zu
machen, um so mögliche Ansätze und Verbesserungsvorschläge für die klinische Anwendung zu
liefern.
Methoden/Ergebnisse: Hierfür wurden im ersten Teil INA-6 (Myelomzellen) und Mesenchymale
Stammzellen (MSC) kultiviert, in Ko-Kultur gebracht und nach einer bestimmten Zeit wieder getrennt, um anschließend den gegenseitigen Einfluss in Bezug auf CXCR4 zu messen. Zudem wurde der Einfluss von Dexamethason untersucht. Es zeigte sich eine enge Bindung zwischen INA-6 und MSC
sowie eine hohe CXCR4-Aktivität bei INA-6, jedoch konnte keine Induktion der CXCR4-Aktivität in MSC durch INA-6-Kontakt oder Dexamethason quantifiziert werden. Die Immunzytologie erwies sich aufgrund einer schweren Anfärbbarkeit von CXCR4 – auch mit verschiedensten Antikörpern und sogar Liganden-gekoppeltem Farbstoff– als kaum auswertbar, wobei eine Darstellung von CXCR4
generell aber gelang.
Der CXCR4-Promotor wurde mittels Software genauer analysiert, wobei einige relevante Bindestellen, u.a. für Glukokortikoide und NFkB gefunden wurden. Die Herstellung eines CXCR4-
pGl4.14-Promotor-Konstrukts war erfolgreich, ebenso dessen Einschleusung in Myelomzellen. Auch gelang die Herstellung stabiler transfizierter INA-6, sodass mit diesen anschließend konstantere Ergebnisse erzielt werden konnten.
Im größten Teil der Arbeit wurden geeignete Chemotherapeutika-Konzentrationen ermittelt und in Viabilitäts- und Apoptose-Versuchen überprüft. Die Stimulationsversuche mit diesen zeigten variable
Effekte abhängig vom Zelltyp (INA-6, MM1S), jedoch konnten Bortezomib, Etoposid und
Dexamethason konzentrationsabhängig als starke Suppressoren der CXCR4-Aktivität ausgemacht
werden, was sich v.a. auf Ebene der Promotoraktivität – gemessen mittels Luciferase - zeigte. Interpretation: In-vitro konnten somit drei potenzielle Suppressoren der CXCR4-Aktivität ausgemacht
werden: Etoposid, Bortezomib und Dexamethason. Zumindest beim INA-6-Zelltyp fiel dieser Effekt deutlich aus, wobei in der Klinik der entsprechende Zelltyp sowie die Dosierung der Medikamente berücksichtigt werden müssen. Hinzu kommen weitere Einflussfaktoren des menschlichen Körpers,
die nicht berücksichtig werden konnten. Die genauen Mechanismen der Suppression könnten sich aus den Bindestellen des Promotors erklären, die von uns analysiert wurden, aber auf die in weiteren Arbeiten noch näher eingegangen werden muss.
Die Rekonstruktion der Anatomie einer nativen Hüfte sowie deren natürlichen Biomechanik ist eine essenzielle Voraussetzung für eine zufriedenstellende Funktion einer Hüftprothese. Diese Studie beschäftigte sich mit dem Zusammenhang der Veränderung des Femoralen Offsets (FO) und dem klinischen Outcome der Patienten nach Hüftprothesenwechsel.
88 Patienten, welche sich einem Hüftprothesenwechsel unterzogen, wurden untersucht. Es wurden in prä- und postoperativen Beckenübersichtsaufnahmen das Femorale Offset, sowie weitere statische Parameter gemessen und verglichen. Die Ergebnisse wurden mit dem klinischen Outcome korreliert. Dies erfolgte anhand des Harris Hip Score (HHS), der Visuellen Analogskala (VAS) und des Merle d’Aubigne und Postel Score (MdAS).
Bezüglich der Rekonstruktion des FO kam es zu einem zufriedenstellenden Ergebnis. In 22,6% konnte ein gleichgroßes, in 54% ein vergrößertes und in 22% ein verkleiner- tes FO gemessen werden. Das klinische Outcome ergab durchschnittlich ein gutes bis sehr gutes klnisches Ergebnis in allen erhobenen Scores (Gesamtpunktzahl: HHS 75,09; MdAS 14,36; VAS 0,71). Ein signifikant besseres Ergebnis hinsichtlich der Beweglichkeit und Funktionalität wurde bei gleichbleibendem und vergrößertem FO in allen klinischen Tests (VAS, HHS, MdAS) erzielt. Bei verkleinertem FO traten jedoch weniger Schmerzen auf.
Die Rekonstruktion des FO ist nachweislich von Bedeutung für das klinische Outcome nach Hüftprothesenwechsel. Sie beeinflusst den Hebelarm der Muskulatur, was bei einem vergrößertem FO zu einer verbesserten Beweglichkeit und Funktionalität des Gelenkes führt, jedoch auch aufgrund der Dehnung des Bandapparats und der Muskulatur eine vermehrte Schmerzsymptomatik verursachen kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit decken sich mit ähnlichen Studien, welche das FO bei primärer H-TEP- Implantation untersuchten.
Active vitamin D (1,25(OH)2D3) is known to exert direct anti-cancer actions on various malignant tissues through binding to the vitamin D receptor (VDR). These effects have been demonstrated in breast, prostate, renal and thyroid cancers, which all have a high propensity to metastasise to bone. In addition, there is evidence that vitamin D catabolism via 24-hydroxylase (CYP24A1) is altered in tumour cells, thus, reducing local active vitamin D levels in cancer cells. The aim of this study was to assess VDR and CYP24A1 expression in various types of bone metastases by using immunohistochemistry. Overall, a high total VDR protein expression was detected in 59% of cases (39/66). There was a non-significant trend of high-grade tumours towards the low nuclear VDR expression (p = 0.07). Notably, patients with further distant metastases had a reduced nuclear VDR expression (p = 0.03). Furthermore, a high CYP24A1 expression was detected in 59% (39/66) of bone metastases. There was a significant positive correlation between nuclear VDR and CYP24A1 expression (p = 0.001). Collectively, the VDR and CYP24A1 were widely expressed in a multitude of bone metastases, pointing to a potential role of vitamin D signalling in cancer progression. This is of high clinical relevance, as vitamin D deficiency is frequent in patients with bone metastases.
Inpatient rehabilitation (IR) is a common postoperative protocol after total knee replacement (TKA). Because IR is expensive and should therefore be justified, this study determined the difference in knee function one year after TKA in patients treated with IR or outpatient rehabilitation, fast-track rehabilitation (FTR) in particular, which also entails a reduced hospital length of stay. A total of 205 patients were included in this multi-center prospective cohort study. Of the patients, 104 had primary TKA at a German university hospital and received IR, while 101 had primary TKA at a Canadian university hospital and received FTR. Patients receiving IR or FTR were matched by pre-operative demographics and knee function. Oxford Knee Score (OKS), Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index (WOMAC), and EuroQol visual analogue scale (EQ-VAS) determined knee function one year after surgery. Patients receiving IR had a 2.8-point lower improvement in OKS (p = 0.001), a 6.7-point lower improvement in WOMAC (p = 0.063), and a 12.3-point higher improvement in EQ-VAS (p = 0.281) than patients receiving FTR. IR does not provide long-term benefits to patient recovery after primary uncomplicated TKA under the current rehabilitation regime.
Background: A concern about kinematically aligned (KA) total knee arthroplasty (TKA) is that it relies on femoral components designed for mechanical alignment (MAd-FC) that could affect patellar tracking, in part, because of a trochlear groove orientation that is typically 6° from vertical. KA sets the femoral component coincident to the patient’s pre-arthritic distal and posterior femoral joint lines and restores the Q-angle, which varies widely. Relative to KA and the native knee, aligning the femoral component with MA changes most distal joint lines and Q-angles, and rotates the posterior joint line externally laterally covering the anterior femoral resection. Whether switching from a MAd- to a KAd-FC with a wider trochlear groove orientation of 20.5° from vertical results in radiographic measures known to promote patellar tracking is unknown. The primary aim was to determine whether a KAd-FC sets the trochlear groove lateral to the quadriceps line of force (QLF), better laterally covers the anterior femoral resection, and reduces lateral patella tilt relative to a MAd-FC. The secondary objective was to determine at six weeks whether the KAd-FC resulted in a higher complication rate, less knee extension and flexion, and lower clinical outcomes. Methods: Between April 2019 and July 2022, two surgeons performed sequential bilateral unrestricted caliper-verified KA TKA with manual instruments on thirty-six patients with a KAd- and MAd-FC in opposite knees. An observer measured the angle between a line best-fit to the deepest valley of the trochlea and a line representing the QLF that indicated the patient’s Q-angle. When the trochlear groove was lateral or medial relative to the QLF, the angle is denoted + or −, and the femoral component included or excluded the patient’s Q-angle, respectively. Software measured the lateral undercoverage of the anterior femoral resection on a Computed Tomography (CT) scan, and the patella tilt angle (PTA) on a skyline radiograph. Complications, knee extension and flexion measurements, Oxford Knee Score, KOOS Jr, and Forgotten Joint Score were recorded pre- and post-operatively (at 6 weeks). A paired Student’s T-test determined the difference between the KA TKAs with a KAd-FC and MAd-FC with a significance set at p < 0.05. Results: The final analysis included thirty-five patients. The 20.5° trochlear groove of the KAd-FC was lateral to the QLF in 100% (15 ± 3°) of TKAs, which was greater than the 69% (1 ± 3°) lateral to the QLF with the 6° trochlear groove of the MAd-FC (p < 0.001). The KAd-FC’s 2 ± 1.9 mm lateral undercoverage of the anterior femoral resection was less than the 4.4 ± 1.5 mm for the MAd-FC (p < 0.001). The PTA, complication rate, knee extension and flexion, and clinical outcome measures did not differ between component designs. Conclusions: The KA TKA with a KAd-FC resulted in a trochlear groove lateral to the QLF that included the Q-angle in all patients, and negligible lateral undercoverage of the anterior femoral resection. These newly described radiographic parameters could be helpful when investigating femoral components designed for KA with the intent of promoting patellofemoral kinematics.
Humane mesenchymale Stromazellen sind in der Lage in osteogene Zellen zu differenzieren, und für diese osteogene Differenzierung ist mechanische Belastung ein relevanter Kostimulus. Mechanotransduktion hat zur Folge, dass second messenger wie cAMP und cGMP gebildet werden und sich die Ca2+-Konzentration erhöht, welche wiederum Transkriptionsfaktoren aktivieren, die die Regulation von Genen osteogener Marker vermitteln. Die second messenger cAMP und cGMP werden abgebaut durch Phosphodiesterasen, jedoch ist die Rolle dieser Phosphodiesterasen während der osteogenen Differenzierung oder Mechanotransduktion weiterhin unklar.
Das Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, inwieweit im Besonderen die Phosphodiesterase 10A einen Einfluss nimmt auf die osteogene Differenzierung und die Mechanotransduktion von mesenchymalen Stromazellen und inwiefern sie dabei die cAMP-abhängigen Signalwege moduliert. Langfristig soll hiermit herausgefunden wer-den, welche Bedeutung die PDE10A auf altersinduzierte Krankheiten hat, wobei der Fokus zunächst auf der Osteoporose liegen soll.
Um dies zu erreichen, wurden experimentelle Versuche zunächst mit HEK293- und hMSC-TERT-Zellen als Modell für mesenchymale Stromazellen durchgeführt, dann auch mit den mesenchymalen Stromazellen selbst. Untersucht wurde der Einfluss des PDE10A-Inhibitors Papaverin auf die Zellen und auf deren mechanische Induzierbarkeit, sowieso auf die osteogene Differenzierung der hMSC. Außerdem wurden weitere mechanische Versuche durchgeführt, zur Überprüfung des Effekts der Phosphodiesterase 10A.
Es wurde beobachtet, dass die Inhibierung von PDE10A mit Papaverin die osteogene Differenzierung und Mineralisierung vermindert. Außerdem gab es einen ersten Hinweis, dass eine Überexpression von PDE10A schwächenden Einfluss nimmt auf die Expression mechanoresponsiver Gene.
Nachfolgend auf diese Arbeit wurde erkannt, dass die Expression von mechanoresponsiven Genen durch die PDE10A-Inhibition unterdrückt wird.
Die AC-Sprengung ist eine weit verbreitete Verletzung des Schultergürtels und am häufigsten auf einen Sportunfall vorwiegend junger Männer zurückzuführen. Die optimale Therapie wird kontrovers diskutiert, keine der rund 150 OP-Methoden hat sich bisher als den anderen überlegen erwiesen. Allerdings gelten Operationen, bei denen das AC-Gelenk temporär durch eine intramedulläre Schienung per Kirschner-Draht ruhiggestellt wird, als sehr zuverlässig. Sie sind aufgrund einer sehr variablen Anatomie jedoch auch für erfahrene Operateure technisch anspruchsvoll. Ziel dieser Arbeit ist es daher, mithilfe der gewonnenen Kenntnisse zur idealen Lage eines K-Drahtes das operative Vorgehen zur temporären Transfixation des ACGs künftig durch eine gezieltere Platzierung zu erleichtern, somit die Operationsmethode zu optimieren und folglich das Outcome zu verbessern.
Für diese Arbeit wurden bereits vorliegende anonymisierte computertomographische Daten gesunder AC-Gelenke nach ihrer physiologischen Anatomie sowie der Lage eines virtuell ideal platzierten transartikulären K-Drahtes ausgewertet. Hierfür wurden CT-Daten von insgesamt 66 Schultern herangezogen, der Epidemiologie der AC-Sprengung entsprechend waren hiervon 59 Patienten und 7 Patientinnen zuzuordnen.
Die erhobenen Daten zeigen, dass die Lage des Eintrittspunktes idealerweise durch den orthogonalen Abstand des Drahtes zur Acromionspitze definiert wird und durchschnittlich 12,89 mm beträgt. Er ist primär abhängig von der Körpergröße und kann daher präoperativ anhand einer Regressionsgeraden individuell für jeden Patienten bestimmt werden.
Der Drahtverlauf sollte primär durch Zielen auf den markierten Austrittspunkt definiert werden. Das Abschätzen der Bohrrichtung anhand von Winkeln erscheint nahezu unmöglich.
Die Drahtlänge beläuft sich im Mittel auf 58,06 mm. Je kleiner der AC-Winkel ist, desto steiler und auch kürzer zeigt sich der Drahtverlauf.
Die Lage des Austrittspunktes korreliert ebenfalls signifikant mit dem AC-Winkel und kann daher nach erfolgter Winkelmessung im Röntgenbild anhand einer Regressionsgeraden abgelesen werden. Der mithilfe der Daten ermittelte Austrittspunkt eines ideal platzierten K-Drahtes befindet sich durchschnittlich auf Höhe des lateralen Claviculawinkels und somit auf Höhe der CC-Bänder.
Bei der nur geringen Fallzahl weiblicher Patienten besteht eine noch eingeschränkte Aussagekraft bezüglich geschlechtsabhängiger Lageunterschiede. Nach bisher vorliegenden Daten kann eine geschlechtsunabhängige OP-Planung erfolgen. Relevante ACG-Typ abhängige Lageunterschiede konnten ebenfalls nicht festgestellt werden, eine präoperative Bestimmung des anatomischen ACG-Typs ist daher nicht erforderlich.
Die erhobenen Daten deuten darauf hin, dass die ideale Drahtplatzierung unter Einhaltung aller Drahtlagekriterien nicht immer möglich ist. Betroffen sind kleine Patienten (Grenzwert: 158,6 cm Körpergröße), bei denen der Mindestabstand zur Acromionspitze nicht sichergestellt werden kann. Zudem besteht bei Patienten mit einem kleinen AC-Winkel (Grenzwert: 156,2°) das Risiko, die Mindestdrahtlänge innerhalb der Clavicula zu unterschreiten. In diesen Fällen muss entweder dezent von der idealen Drahtlage abgewichen oder auf ein alternatives OP-Verfahren ausgewichen werden.
This work developed during the first funding period of the subproject B05 in the framework of the interdisciplinary research consortium TRR 225 ‘From the Fundamentals of Biofabrication toward functional Tissue Models’ and was part of a cooperation between the Orthopedic Department represented by Prof. Dr. Regina Ebert and the Institute of Organic Chemistry represented by Prof. Dr. Jürgen Seibel.
This project dealed with cellular behavior during the bioprinting process and how to influence it by modifying the cell glycocalyx with functional target molecules. The focus was on the impact of potential shear stress, that cells experience when they get processed in thermoresponsive bioinks, and a way to increase the cell stiffness via metabolic glycoengineering to attenuate shear forces. For the characterization of the metabolic glycoengineering, four different peracetylated and four non-acetylated modified monosaccharides (two mannose and two sialic acid sugars) were tested in primary human mesenchymal stromal cells (hMSC) and telomerase-immortalized hMSC (hMSC-TERT). Viability results demonstrated a dose-dependent correlation for all sugars, at which hMSC-TERT seemed to be more susceptible leading to lower viability rates. The assessment of the incorporation efficiencies was performed by click chemistry using fluorescent dyes and revealed also a dose-dependent correlation for all mannose and sialic acid sugars, while glucose and galactose variants were not detected in the glycocalyx. However, incorporation efficiencies were highest when using mannose sugars in the primary hMSC. A subsequent analysis of the temporal retention of the incorporated monosaccharides showed a constant declining fluorescence signal up to 6 d for azido mannose in hMSC-TERT, whereas no signal could be detected for alkyne mannose after 2 d. Investigation of the differentiation potential and expression of different target genes revealed no impairment after incubation with mannose sugars, indicating a normal phenotype for hMSC-TERT. Following the successful establishment of the method, either a coumarin derivative or an artificial galectin 1 ligand were incorporated into the cell glycocalyx of hMSC-TERT as functional target molecule. The biophysical analysis via shear flow deformation cytometry revealed a slightly increased cell stiffness and lowered fluidity for both molecules. A further part of this project aimed to control lectin-mediated cell adhesion by artificial galectin 1 ligands. As that hypothesis was settled in the work group of Prof. Dr. Jürgen Seibel, this work supported with an initial characterization of galectin 1 as part of the hMSC biology. A stable galectin 1 expression at gene and protein level in both hMSC and hMSC-TERT could be confirmed, at which immunocytochemical stainings could detect the protein only in the glycocalyx. The treatment of hMSC-TERT with a galectin 1 ligand in different concentrations did not show an altered gene expression of galectin 1. However, these first data in addition to the investigation of stiffness confirmed the applicability of specific and artificial
IV
galectin 1 ligands in biofabrication approaches to alter cell properties of hMSC. To conclude, metabolic glycoengineering has been successfully implemented in hMSC and hMSC-TERT to introduce glycocalyx modifications which reside there for several days. A proof of concept was carried out by the increase of cell stiffness and fluidity by the incorporation of a coumarin derivative or an artificial galectin 1 ligand.
For the characterization of shear stress impact on cells after printing in thermoresponsive bioinks, the processing of hMSC-TERT (mixing or additionally printing) with Pluronic F127 or Polyoxazoline-Polyoxazine (POx-POzi) polymer solution was investigated. While there were no changes in viability when using POx-POzi bioink, processing with Pluronic F127 indicated slightly lower viability and increased apoptosis activity. Assessment of cellular responses to potential shear stress showed no reorganization of the cytoskeleton independent of the bioink, but highly increased expression of the mechanoresponsive proto-oncogene c Fos which was more pronounced when using Pluronic F127 and just mixed with the bioinks. Interestingly, processing of the mechanoresponsive reporter cell line hMSC-TERT-AP1 revealed slightly elevated mechanotransduction activity when using POx-POzi polymer and just mixed with the bioinks as well. In conclusion, hMSC-TERT embedded in thermoresponsive bioinks might shortly experience shear stress during the printing process, but that did not lead to remarkable cell damage likely due to the rheological properties of the bioinks. Furthermore, the printing experiments also suggested that cells do not sense more shear stress when additionally printed.
Testosterone deficiency in males is linked to various pathological conditions, including muscle and bone loss. This study evaluated the potential of different training modalities to counteract these losses in hypogonadal male rats. A total of 54 male Wistar rats underwent either castration (ORX, n = 18) or sham castration (n = 18), with 18 castrated rats engaging in uphill, level, or downhill interval treadmill training. Analyses were conducted at 4, 8, and 12 weeks postsurgery. Muscle force of the soleus muscle, muscle tissue samples, and bone characteristics were analyzed. No significant differences were observed in cortical bone characteristics. Castrated rats experienced decreased trabecular bone mineral density compared to sham-operated rats. However, 12 weeks of training increased trabecular bone mineral density, with no significant differences among groups. Muscle force measurements revealed decreased tetanic force in castrated rats at week 12, while uphill and downhill interval training restored force to sham group levels and led to muscle hypertrophy compared to ORX animals. Linear regression analyses showed a positive correlation between bone biomechanical characteristics and muscle force. The findings suggest that running exercise can prevent bone loss in osteoporosis, with similar bone restoration effects observed across different training modalities.
Self-assembling three-dimensional organoids that do not rely on an exogenous scaffold but maintain their native cell-to-cell and cell-to-matrix interactions represent a promising model in the field of tendon tissue engineering. We have identified dermal fibroblasts (DFs) as a potential cell type for generating functional tendon-like tissue. The glucocorticoid dexamethasone (DEX) has been shown to regulate cell proliferation and facilitate differentiation towards other mesenchymal lineages. Therefore, we hypothesized that the administration of DEX could reduce excessive DF proliferation and thus, facilitate the tenogenic differentiation of DFs using a previously established 3D organoid model combined with dose-dependent application of DEX. Interestingly, the results demonstrated that DEX, in all tested concentrations, was not sufficient to notably induce the tenogenic differentiation of human DFs and DEX-treated organoids did not have clear advantages over untreated control organoids. Moreover, high concentrations of DEX exerted a negative impact on the organoid phenotype. Nevertheless, the expression profile of tendon-related genes of untreated and 10 nM DEX-treated DF organoids was largely comparable to organoids formed by tendon-derived cells, which is encouraging for further investigations on utilizing DFs for tendon tissue engineering.
Beinachsenfehlstellungen im Kindesalter zählen zu den häufigsten Wachstums- und Entwicklungsstörungen der unteren Extremitäten. Eine daraus resultierende Prädisposition für degenerative Erkrankungen begründet die Bedeutung der operativen Korrektur bei noch geöffneten Wachstumsfugen mittels temporärer Hemiepiphyseodese.
Zur Beurteilung des Therapieerfolges wurden insgesamt 140 Beinachsen mit idiopathischen Achsfehlstellungen retrospektiv betrachtet. In den Jahren 2017 bis 2021 wurden mit der VaWiKo® EPI-PLATTE und der PediatrOS™ FlexTack™ zwei unterschiedliche Implantate zur temporären Hemiepiphyseodese in der kinderorthopädischen Klinik des Marienstift Arnstadt verwendet. Entsprechend der verwendeten Implantate erfolgte die Einteilung in zwei Patientengruppen, die sowohl klinisch als auch radiologisch jeweils prä- und postoperativ gegenübergestellt wurden.
Bei Patienten/-innen mit einer Beinachsenkorrektur durch die VaWiKo® EPI-PLATTE ergab sich durchschnittlich eine signifikant kürzere Explantationsdauer (EP 26,05 min; FT 35,60 min) sowie eine kürzere Durchleuchtungszeit in Winkelminuten (EP 0,03; FT 0,07) im Rahmen der Explantation. Dem gegenüber steht die signifikant kürzere stationäre Aufenthaltsdauer in Tagen bei der Im- und Explantation der PediatrOS™ FlexTack™. (EP 5,43/ 3,73; FT 4,52/ 3,35). In Bezug auf die zur Wachstumskorrektur benötigten Zeit in Tagen resultiert in der Varus-Gruppe ein signifikanter Unterschied zugunsten der PediatrOS™ FlexTack™, (EP 517; FT 299) wohingegen sich in der Valgus-Gruppe kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Implantaten zeigte (EP 343; FT 334). Zusammenfassend traten zwei Komplikationen auf, die jeweils Kinder aus der PediatrOS™ FlexTack™-Gruppe betrafen.
Sowohl die PediatrOS™ FlexTack™ als auch die VaWiKo® EPI-PLATTE konnten die gewünschte Beinachsenkorrektur erzielen. Die in der Literatur mit der PediatrOS™ FlexTack™ in Verbindung gebrachten kürzeren Implantations- und Durchleuchtungszeiten sowie die kürzeren Therapiedauern des Genu valgum konnten im Vergleich zur VaWiKo® EPI-PLATTE nicht bestätigt werden.
Im Rahmen dieser retrospektiven Studie zur Madelung-Deformität wurden 23 Hände von 16 Patienten, welche in einem Zeitraum von 17,5 Jahren mit einer Radiuskorrekturosteotomie (RKO) oder eine Physiolyse mit Vickers-Band-Entfernung (PHY) behandelt wurden, nachuntersucht und bezüglich des OP-Outcomes verglichen. Die Gruppe RKO umfasste 14 Hände mit einem Durchschnittsalter von 22 Jahren und einer durchschnittlichen Follow-Up-Zeitraum von 7 Jahren. Die Gruppe PHY bestand aus 9 Händen mit einem Durchschnittsalter von 13 Jahren und einem mittleren Follow-Up-Zeitraum von 5 Jahren.
In unserem Kollektiv konnte die Radiuskorrektur eine Verbesserung bezüglich der Schmerzen, des subjektiven Gesundheitsstatus, der Beweglichkeit und der radiologischen Ausprägung der Deformität herbeiführen. Die vorliegenden Ergebnisse stützen damit die aus der bisherigen Literatur ableitbare Vermutung, dass dieses Verfahren zur Therapie der Madelung-Deformität geeignet ist. Die Physiolyse mit Vickers-Band-Entfernung konnte die Progredienz der Erkrankung in unserer Stichprobe nicht suffizient aufhalten, wie es anhand der bisherigen Literatur allerdings zu erwarten gewesen wäre. Infolgedessen kam es in der Gruppe PHY zu einer Zunahme der Schmerzen und der Ausprägung der Deformität sowie einer Verschlechterung des Gesundheitsstatus. Der Grund hierfür lag wahrscheinlich im, verglichen mit der bisherigen Literatur, relativ hohen Durchschnittsalter der Gruppe. Es lässt sich schlussfolgern, dass die Physiolyse mit Vickers-Band-Entfernung ihre Wirkung vor allem im Kindesalter voll entfaltet.
Im Einklang mit der bisherigen Literatur konnte keine Korrelation zwischen den aktuellen radiologischen und klinischen Befunden beobachtet werden. Jedoch zeigte sich ein augenscheinlicher Zusammenhang zwischen der Veränderung der radiologischen Parameter und der Veränderung des klinischen Befindens, was einen Nutzen der McCarroll-Parameter im Rahmen der OP-Planung nahelegt.
Background: Unrestricted caliper-verified kinematically aligned (KA) TKA restores patient’s prearthritic coronal and sagittal alignments, which have a wide range containing outliers that concern the surgeon practicing mechanical alignment (MA). Therefore, knowing which radiographic parameters are associated with dissatisfaction could help a surgeon decide whether to rely on them as criteria for revising an unhappy patient with a primary KA TKA using MA principles. Hence, we determined whether the femoral mechanical angle (FMA), hip–knee–ankle angle (HKAA), tibial mechanical angle (TMA), tibial slope angle (TSA), and the indicators of patellofemoral tracking, including patella tilt angle (PTA) and the lateral undercoverage of the trochlear resection (LUCTR), are associated with clinical outcome scores. Methods: Forty-three patients with a CT scan and skyline radiograph after a KA TKA with PCL retention and medial stabilized design were analyzed. Linear regression determined the strength of the association between the FMA, HKA angle, PTS, PTA, and LUCTR and the forgotten joint score (FJS), Oxford knee score (OKS), and KOOS Jr score obtained at a mean of 23 months. Results: There was no correlation between the FMA (range 2° varus to −10° valgus), HKAA (range 10° varus to −9° valgus), TMA (range 10° varus to −0° valgus), TSA (range 14° posterior to −4° anterior), PTA (range, −10° medial to 14° lateral), and the LUCTR resection (range 2 to 9 mm) and the FJS (median 83), the OKS (median 44), and the KOOS Jr (median 85) (r = 0.000 to 0.079). Conclusions: Surgeons should be cautious about using postoperative FMA, HKAA, TMA, TSA, PTA, and LUCTR values within the present study’s reported ranges to explain success and dissatisfaction after KA TKA.
As the conformity of a medial ball-in-socket total knee arthroplasty (TKA) provides intrinsic anterior-posterior (A-P) stability, surgeons cannot rely on the manual examination of sagittal laxity to identify the optimal insert thickness. Instead, the present study determined whether measuring tibial axial orientation in extension and 90° flexion with an insert goniometer could identify the optimal thickness that, when implanted, provides high postoperative function. In twenty-two patients that underwent unrestricted caliper-verified kinematic alignment (KA) with a PCL retaining implant, two surgeons measured tibial orientation in extension and 90° flexion with 10, 11, 12, and 13 mm thick insert goniometers. Each TKA had one insert thickness that restored either the maximum external tibial orientation in extension, the maximum internal tibial orientation at 90° flexion, or both relative to 1 mm thinner and thicker inserts. In addition, the 6-month median [interquartile range] Forgotten Joint Score of 73 (54–87) and Oxford Knee Score of 42 (38–45) indicated high satisfaction and function. In conclusion, surgeons using a medial ball-in-socket TKA design can measure external tibial orientation in extension and internal tibial orientation at 90° flexion with an insert goniometer. Furthermore, implanting an insert with the thickness that provided the maximum orientation values resulted in high postoperative function, thereby personalizing PCL tension.
Background: In total knee arthroplasty (TKA), inserts can have different levels of medial and lateral congruency determined by the acuteness of the upslopes of the anterior and posterior articular surfaces. The present study evaluated an insert with different levels of lateral congruency and a medial ball-in-socket congruency to test the hypothesis that a lateral flat (F) insert maximizes external tibial orientation at extension and internal orientation at 90° flexion and lowers the incidence of anterior lift-off relative to low-congruent (LC) and ultracongruent (UC) lateral inserts. Methods: Two surgeons treated 23 patients with unrestricted caliper-verified kinematic alignment (KA) and posterior cruciate ligament (PCL) retention. They randomly trialed inserts with a medial radial dial that functioned as a built-in goniometer by measuring the tibial orientation relative to a sagittal line on the femoral trial component. Anterior lift-off of the insert from the baseplate indicated PCL tightness. Results: The F insert’s mean of 9° of external tibial orientation was higher than that of the LC (5°, p < 0.0001) and UC inserts (2°, p < 0.0001). The −13° of internal tibial orientation at 90° flexion was higher than that of the LC (−9°, p < 0.0001) and UC inserts (−7°, p < 0.0001). The 0% incidence of anterior lift-off was less than that of the LC (26%) and UC inserts (57%) (p < 0.0001). Conclusions: Surgeons and implant manufacturers should know that adding congruency to the lateral articular surface limits external tibial orientation in extension and internal tibial orientation at 90° flexion and overtightens the PCL. These rotational limitations and flexion space tightness can adversely affect patellofemoral tracking and knee flexion.
Osteoporosis, or steroid-induced osteonecrosis of the hip, is accompanied by increased bone marrow adipogenesis. Such a disorder of adipogenic/osteogenic differentiation, affecting bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs), contributes to bone loss during aging. Here, we investigated the effects of extracellular vesicles (EVs) isolated from human (h)BMSCs during different stages of osteogenic differentiation on the osteogenic and adipogenic differentiation capacity of naïve (undifferentiated) hBMSCs. We observed that all EV groups increased viability and proliferation capacity and suppressed the apoptosis of naïve hBMSCs. In particular, EVs derived from hBMSCs at late-stage osteogenic differentiation promoted the osteogenic potential of naïve hBMSCs more effectively than EVs derived from naïve hBMSCs (naïve EVs), as indicated by the increased gene expression of COL1A1 and OPN. In contrast, the adipogenic differentiation capacity of naïve hBMSCs was inhibited by treatment with EVs from osteogenic differentiated hBMSCs. Proteomic analysis revealed that osteogenic EVs and naïve EVs contained distinct protein profiles, with pro-osteogenic and anti-adipogenic proteins encapsulated in osteogenic EVs. We speculate that osteogenic EVs could serve as an intercellular communication system between bone- and bone-marrow adipose tissue, for transporting osteogenic factors and thus favoring pro-osteogenic processes. Our data may support the theory of an endocrine circuit with the skeleton functioning as a ductless gland.
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.
Die Hypophosphatasie (HPP) ist eine seltene Erberkrankung, welche durch compound-heterozygote oder dominant negative heterozygote Mutationen des ALPL Gens zu einem Funktionsverlust der gewebeunspezifischen Alkalischen Phosphatase (TNAP) führt. Die daraus resultierenden Mineralisierungsstörungen betreffen sowohl den Knochen als auch in milderen Ausprägungsformen die Zähne und den Zahnhalteapparat. Das zahnmedizinische Leitsymptom und in vielen Fällen das erste Anzeichen der HPP ist dabei der vorzeitige Verlust der Milchzähne ohne physiologische Wurzelresorption. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene TNAP defiziente immortalisierte Zellen des parodontalen Ligaments (PDL) mittels der CRISPR/Cas9 Methode generiert und anschließend fünf Zelllinien charakterisiert. Die dabei entstandenen Mutationen variierten von einer moderaten heterozygoten Punktmutation zu einer schwerwiegenden homozygoten Deletion eines einzelnen Nukleotids, welche in einem vorzeitigen Stopcodon resultierte. Analysen der ALPL Expression (qPCR), TNAP Aktivitätsmessungen (CSPD Assay) und TNAP Färbungen zeigten einen signifikanten Rückgang in allen TNAP-defizienten Zelllinien mit einer starken Korrelation zwischen der Restaktivität und dem Ausmaß der Mutation, welche in Einklang mit der komplexen Genotyp-Phänotyp Korrelation bei HPP zu bringen ist. Das Potential der osteogenen Differenzierung der hTERT PDL Zellen wurde in der homozygot mutierten Zelllinie komplett unterdrückt. Mögliche Mechanismen des vorzeitigen Zahnverlustes bei HPP Patienten ist die geminderte Formation und Mineralisation des Wurzelzements und die fehlerhafte Insertion der parodontalen Fasern. Die hier erstmalig etablierten Zellkulturmodelle liefern ein valides spenderunabhängiges in vitro Modell der HPP, welches dazu beitragen kann, die molekularbiologischen Zusammenhänge der dentalen Aspekte der Hypophosphatasie zu ergründen und daraus gegebenenfalls neue Therapieansätze abzuleiten.
Knochenmetastasen sind unter den drei häufigsten Manifestationsorten metastatischer Absiedelungen von fortgeschrittenen Tumorerkrankungen. Dabei sind insbesondere Patientinnen und Patienten mit Prostata- und Mammakarzinom von Knochenmetastasen betroffen. Diese Knochenmetastasen führen häufig zu einer deutlichen Verschlechterung der Lebensqualität und zu einer Begrenzung der Therapieoptionen auf lediglich palliative Ansätze.
Die biologisch aktive Form von Vitamin D3, 1,25(OH)2-Vitamin D3, zeigt in präklinischen Studien antiproliferative und differenzierende Effekte auf Tumorzellen (101, 102, 104), die haupsächlich durch die Bindung an den Vitamin D-Rezeptor (VDR) vermittelt werden. Darüberhinaus konnte präklinisch gezeigt werden, dass eine niedrige Expression des VDRs, ligandenunabhängig, die Knochenmetastasierung und das Tumorwachstum begünstigt (118). Eine niedrige VDR-Expression ist in Primärtumoren in klinischen Studien mit aggressiven Tumoreigenschaften assoziiert (111, 113, 115) und kann zudem mit einer erhöhten/früheren ossären Metastasierung einhergehen (167). Zudem gibt es Hinweise auf einen dysregulierten 1,25(OH)2-Vitamin D3-Katabolismus durch eine erhöhte Expression des 1,25(OH)2-Vitamin D3 katabolisierenden Enzyms CYP24A1/24-Hydroxylase in primärem Tumorzellen (70, 121, 122). Durch die Untersuchungen der Primärtumoren ist damit zu hypothetisieren, dass die Expression des VDRs und von CYP24A1 bei der Tumorprogression und Knochenmetastasierung von Bedeutung sein könnte. Entsprechende Untersuchungen des VDRs und der 24-Hydroxylase in Knochenmetastasen fehlen allerdings. Deshalb wurde in dieser Arbeit die Expression des VDRs und von CYP24A1 in Knochenmetastasen unterschiedlicher Primärtumoren von 66 Patientinnen und Patienten untersucht und mögliche Assoziationen mit aggressiven Tumoreigenschaften analysiert.
Der VDR konnte sowohl im Zytoplasma als auch im Nukleus nachgewiesen werden, während CYP24A1 nur im Zytoplasma lokalisiert war. Dabei wiesen insgesamt 71 % der Knochenmetastasen eine hohe VDR-Expression im Nukleus und 56 % im Zytoplasma auf. 59 % der Knochenmetastasen wiesen eine hohe Expression des VDRs insgesamt auf. CYP24A1 war ebenso in 59 % der Knochenmetastasen hoch exprimiert. Bei der Auswertung des Zusammenhangs zwischen den TNM-Stadien und des Gradings zeigte sich ein nicht signifikanter Trend von schlecht differenzierten Tumoren hin zu einer niedrigeren nukleären VDR-Expression (p=0.07, siehe Abbildung 33). Bezüglich der T-Stadien zeigten sich keine Unterschiede der Expression des VDRs und von CYP24A1 in den Knochenmetastasen zwischen lokal fortgeschrittenen und kleinen Primärtumoren. Weiterhin hatten Patientinnen und Patienten mit Lymphknotenmetastasen tendenziell eine verminderte VDR- und auch CYP24A1-Expression in den Knochenmetastasen im Vergleich zu Patienten und Patientinnen ohne Lymphknotenmetastasen (pVDR=0.15, pCYP24A1=0.06, siehe Abbildung 35). Außerdem hatten Patientinnen und Patienten mit multiple metastasierten Tumoren eine signifikant niedrigere nukleäre VDR- und auch CYP24A1-Expression im Vergleich zu Patientinnen und Patienten mit ausschließlich ossärer Metastasierung (pVDR=0.03, pCYP24A1=0.01, Abbildung 36). Die Proteinexpression des VDRs- und von CYP24A1 korrelierten signifikant (p=0.001).
Somit konnte mit dieser Arbeit die Proteinexpression des VDRs und von CYP24A1 in Knochenmetastasen durch Immunhistologie nachgewiesen werden. Insgesamt wurde der VDR und CYP24A1 von Knochenmetastasen diverser Entität unterschiedlich stark exprimiert. Jedoch könnten insbesondere Patienten mit VDR-exprimierenden Knochenmetastasen von einer Vitamin D3-Supplementierung profitieren, die häufig einen 25-OH-Vitamin D3 Mangel zeigen (165, 166). Ebenso könnte eine Untersuchung auf einen niedrigen VDR-Status in Primärtumoren dabei helfen, Krebspatienten mit einem hohen Metastasierungsrisiko zu identifizieren. Allerdings sind weitere und größere Studien inbesondere mit Evaluation des gesamten Vitamin D-Metabolismus und -Signalwegs notwendig, um diesen Zusammenhang weiter zu untersuchen.
In bone tissue engineering, the design of 3D systems capable of recreating composition, architecture and micromechanical environment of the native extracellular matrix (ECM) is still a challenge. While perfusion bioreactors have been proposed as potential tool to apply biomechanical stimuli, its use has been limited to a low number of biomaterials. In this work, we propose the culture of human mesenchymal stem cells (hMSC) in biomimetic mineralized recombinant collagen scaffolds with a perfusion bioreactor to simultaneously provide biochemical and biophysical cues guiding stem cell fate. The scaffolds were fabricated by mineralization of recombinant collagen in the presence of magnesium (RCP.MgAp). The organic matrix was homogeneously mineralized with apatite nanocrystals, similar in composition to those found in bone. X-Ray microtomography images revealed isotropic porous structure with optimum porosity for cell ingrowth. In fact, an optimal cell repopulation through the entire scaffolds was obtained after 1 day of dynamic seeding in the bioreactor. Remarkably, RCP.MgAp scaffolds exhibited higher cell viability and a clear trend of up-regulation of osteogenic genes than control (non-mineralized) scaffolds. Results demonstrate the potential of the combination of biomimetic mineralization of recombinant collagen in presence of magnesium and dynamic culture of hMSC as a promising strategy to closely mimic bone ECM.
Der adenovirale SOX9-Gentransfer induziert nach 3-wöchiger in vitro Pelletkultur die chondrogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen in Pelletkultur wirksamer als der TGFB1 Gentransfer mit geringerer Chondrozytenhypertrophie. Eine solche Technologie könnte zukünftig in vivo die Bildung von stabilerem hyalinem Knorpelregeneratgewebe ermöglichen.
Patienten mit monoklonaler Gammopathie unklarer Signifikanz haben ein erhöhtes Risiko an einer Osteoporose, Knochenbrüchen oder einer reduzierten Leistungsfähigkeit zu leiden. Bisher hat sich noch keine Therapie zur Prävention dieser Komplikationen etabliert. Das Ziel unserer Studie war es, WBV als eine mögliche Trainingsmethode zu prüfen und den Einfluss auf die Fitness, Alltagsaktivität und Lebensqualität von Patienten mit monoklonaler Gammopathie zu untersuchen. Hierfür haben 15 Probanden mit MGUS/SMM ein Trainingsprogramm über 3 bzw. 6 Monate mit zwei Trainingseinheiten pro Woche für jeweils 30 Minuten absolviert. Die körperliche Leistungsfähigkeit wurde anhand verschiedener Funktionstests sowie der Erhebung von Körpermaßen betrachtet. Die Alltagsaktivität wurde mittels Fitnesstrackern untersucht. Anhand von 3 verschiedenen Fragebögen wurde zudem der Einfluss auf die Lebensqualität der Probanden durch das Training ermittelt. Zusammenfassend zeigte sich eine deutliche Verbesserung der Fitness und Ausdauer der Probanden, die Alltagsaktivität und die Lebensqualität wurden nicht durch das Vibrationstraining beeinflusst.
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.
Aim
This study evaluated the oral health status of adult patients with hypophosphatasia (HPP).
Materials and Methods
Parameters of oral health assessment comprised decayed/missing/filled teeth (DMFT) index, probing pocket depth and clinical attachment level (CAL) as well as documentation of tooth loss and periodontal health status according to CCD/AAP criteria. Findings were compared with national reference data (DMS V survey) reporting oral health status in age‐related controls. Within‐group comparisons were made between the HPP patients harbouring one versus two alkaline phosphatase liver/bone/kidney type (ALPL) gene variants.
Results
Of 80 HPP patients (64 female) with a mean age of 46.4 years (range 24–78) and one (n = 55) or two (n = 18) variants (n = 7 lacking testing) within the ALPL gene, those with two variants displayed substantially higher tooth loss rate (14.0 ± 9.3) than those affected by only one ALPL variant (4.1 ± 5.4), who did not differ substantially from healthy DMS V controls. While DMFT score and severe periodontal diseases (PDs) of HPP patients with one variant only increased with progressing age, the two‐variant sub‐cohort age independently exhibited increased DMFT scores and a higher rate of severe PDs.
Conclusions
HPP patients affected by two variants of the ALPL gene exhibited a higher risk of periodontitis and tooth loss than the general population, while patients with one variant developed clinically relevant oral disease symptoms with progressing ageing.
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.
In the adult skeleton, bone remodeling is required to replace damaged bone and functionally adapt bone mass and structure according to the mechanical requirements. It is regulated by multiple endocrine and paracrine factors, including hormones and growth factors, which interact in a coordinated manner. Because the response of bone to mechanical signals is dependent on functional estrogen receptor (ER) and Wnt/β-catenin signaling and is impaired in postmenopausal osteoporosis by estrogen deficiency, it is of paramount importance to elucidate the underlying mechanisms as a basis for the development of new strategies in the treatment of osteoporosis. The present study aimed to investigate the effectiveness of the activation of the ligand-dependent ER and the Wnt/β-catenin signal transduction pathways on mechanically induced bone formation using ovariectomized mice as a model of postmenopausal bone loss. We demonstrated that both pathways interact in the regulation of bone mass adaption in response to mechanical loading and that the activation of Wnt/β-catenin signaling considerably increased mechanically induced bone formation, whereas the effects of estrogen treatment strictly depended on the estrogen status in the mice.
(1) In vitro, bone marrow-derived stromal cells (BMSCs) demonstrate inter-donor phenotypic variability, which presents challenges for the development of regenerative therapies. Here, we investigated whether the frequency of putative BMSC sub-populations within the freshly isolated mononuclear cell fraction of bone marrow is phenotypically predictive for the in vitro derived stromal cell culture. (2) Vertebral body, iliac crest, and femoral head bone marrow were acquired from 33 patients (10 female and 23 male, age range 14–91). BMSC sub-populations were identified within freshly isolated mononuclear cell fractions based on cell-surface marker profiles. Stromal cells were expanded in monolayer on tissue culture plastic. Phenotypic assessment of in vitro derived cell cultures was performed by examining growth kinetics, chondrogenic, osteogenic, and adipogenic differentiation. (3) Gender, donor age, and anatomical site were neither predictive for the total yield nor the population doubling time of in vitro derived BMSC cultures. The abundance of freshly isolated progenitor sub-populations (CD45−CD34−CD73+, CD45−CD34−CD146+, NG2+CD146+) was not phenotypically predictive of derived stromal cell cultures in terms of growth kinetics nor plasticity. BMSCs derived from iliac crest and vertebral body bone marrow were more responsive to chondrogenic induction, forming superior cartilaginous tissue in vitro, compared to those isolated from femoral head. (4) The identification of discrete progenitor populations in bone marrow by current cell-surface marker profiling is not predictive for subsequently derived in vitro BMSC cultures. Overall, the iliac crest and the vertebral body offer a more reliable tissue source of stromal progenitor cells for cartilage repair strategies compared to femoral head.
Introduction: The long head of the biceps (LHB) is often resected in shoulder surgery. However, its contribution to inflammatory processes in the shoulder remains unclear. In the present study, inflamed and noninflamed human LHBs were comparatively characterized for features of inflammation. Materials and methods: Twenty-two resected LHB tendons were classified into inflamed (n = 11) and noninflamed (n = 11) samples. For histological examination, samples were stained with hematoxylin eosin, Azan, van Gieson, and Masson Goldner trichrome. Neuronal tissue was immunohistochemically visualized. In addition, specific inflammatory marker gene expression of primary LHB-derived cell cultures were analyzed. Results: Features of tendinopathy, such as collagen disorganization, infiltration by inflammatory cells, neovascularization, and extensive neuronal innervation were found in the tendinitis group. Compared to noninflamed samples, inflamed LHBs showed a significantly increased inflammatory marker gene expression Conclusion: Structural and biomolecular differences of both groups suggest that the LHB tendon acts as an important pain generator in the shoulder joint. These findings can, on the one hand, contribute to the understanding of the biomolecular genesis of LHB tendinitis and, on the other hand, provide possibilities for new therapeutic approaches.
Prothesennahe osteolytische Läsionen in Form von Lysesäumen und Zysten sind wegen des Risikos einer aseptischen Lockerung mitunter die häufigsten Gründe für ein Prothesenversagen in der Sprunggelenkendoprothetik.
Die Genese dieser osteolytischen Läsionen ist aktuell noch nicht abschließend geklärt, bei weitestgehender Übereinstimmung in der Literatur jedoch multifaktoriell.
Die Dissertation befasst sich mit dem Vergleich des kurz- bis mittelfristigen radiologischen Outcomes zweier unterschiedlicher Spunggelenkendoprothesen, welche jedoch - bis auf die Befestigungsart des Inlays - nahezu baugleich sind.
Dabei wurde überprüft, ob die Befestigungsart des Inlays (mobil oder fixiert) einen Einfluss auf die Ausbildung periprothetischer Lysesäume und Zysten im Nachbeobachtungszeitraum hat. Es erfolgte zudem ein Vergleich der Survival Rates beider Gruppen.
Zu den jährlichen Nachbeobachtungszeiträumen wurden die angefertigten Röntgenbilder auf die Ausbildung von relevanten prothesennahen Zysten und Lysesäumen hin untersucht.
Zusammenfassend ergab sich zwischen den beiden Gruppen in Hinsicht auf die Entstehung prothesennaher Zysten sowohl bezüglich der Gesamtzahl sowie des betroffenen Knochens kein signifikanter Unterschied, obwohl Zysten in der Gruppe mit mobilem Inlay insgesamt häufiger auftraten.
Auch in Hinsicht auf die Entstehung von Lysesäumen gab es bezüglich der Gesamtzahl keinen signifikanten Unterschied.
In der Gruppe mit fixiertem Inlay kamen allerdings prothesennahe Lysesäume in der Tibia signifikant häufiger vor als in der Gruppe mit mobilem Inlay.
In Hinsicht auf die Survival Rates zeigte sich ebenfalls kein signifikanter Unterschied.
Weitere prospektive, randomisierte Studien mit größeren Patientenkollektiven und längerem Followup werden nötig sein, um im Verlauf einen zu erwartenden signifikanten Unterschied zwischen beiden Prothesengruppen bezüglich der Entstehung prothesennaher osteolytischer Läsionen und ein konsekutives Prothesenversagen feststellen zu können.
The biology of vitamin D3 is well defined, as are the effects of its active metabolites on various cells, including mesenchymal stromal/stem cells (MSCs). However, the biological potential of its precursor, cholecalciferol (VD3), has not been sufficiently investigated, although its significance in regenerative medicine — mainly in combination with various biomaterial matrices — has been recognized. Given that VD3 preconditioning might also contribute to the improvement of cellular regenerative potential, the aim of this study was to investigate its effects on bone marrow (BM) MSC functions and the signaling pathways involved. For that purpose, the influence of VD3 on BM-MSCs obtained from young human donors was determined via MTT test, flow cytometric analysis, immunocytochemistry, and qRT-PCR. Our results revealed that VD3, following a 5-day treatment, stimulated proliferation, expression of pluripotency markers (NANOG, SOX2, and Oct4), and osteogenic differentiation potential in BM-MSCs, while it reduced their senescence. Moreover, increased sirtuin 1 (SIRT1) expression was detected upon treatment with VD3, which mediated VD3-promoted osteogenesis and, partially, the stemness features through NANOG and SOX2 upregulation. In contrast, the effects of VD3 on proliferation, Oct4 expression, and senescence were SIRT1-independent. Altogether, these data indicate that VD3 has strong potential to modulate BM-MSCs' features, partially through SIRT1 signaling, although the precise mechanisms merit further investigation.
Die Coxarthrose ist eine häufige degenerative Erkrankung, deren Prävalenz mit steigendem Lebensalter zunimmt. Durch die steigende Lebenserwartung der Bevölkerung nimmt dementsprechend auch die Anzahl an Patienten mit Coxarthrose zu. Die Therapie besteht konservativ u.a. aus Physiotherapie und Analgesie. Reichen die konservativen Maßnahmen nicht aus, steht der totale Gelenkersatz in Form eine Totalendoprothese zur Verfügung. Bisher gibt es keine regenerativen Therapien, die den arthrotisch degenerierten Gelenkknorpel ersetzen können. Durch die Fähigkeit, sich in Knochen-, Fett- und Knorpelzellen zu differenzieren, ist in der Vergangenheit die mesenchymale Stammzelle in den Fokus der Forschung gerückt. Es wird vermutet, dass diese Stammzellpopulation das Potential besitzen könnte, den defekten Knorpel zu ersetzen. Diese Zellpopulation ist in vivo jedoch noch nicht ausreichend charakterisiert und es fehlen belastbare Daten, wie sich die (pathologische) Umgebung auf die MSC auswirkt. In den letzten Jahren sind diverse Populationen von MSC mit unterschiedlichen Eigenschaften entdeckt worden. Um die subchondralen Populationen aus arthrotischen Hüften genauer zu charakterisieren, wurde hier Reaming aus dem Acetabulum (ein bei der Hüft-TEP Implantation anfallendes chirurgisches Abfallprodukt) untersucht. Die enthaltenen Zellen wurden im Hinblick auf die zelluläre Signatur und donorenbezogenen Eigenschaften untersucht. Parameter, die untersucht wurden, waren das Alter, das Geschlecht, der BMI und der K&L Score. Außerdem wurde die zelluläre Signatur anhand bestimmter Oberflächenmarker untersucht. Weiterhin wurden die isolierten und kultivierten MSC untersucht, ob sie sich bzgl. ihrer Fähigkeit unterscheiden, sich in die adipogene bzw. osteogene Linie zu differenzieren. Eine Eigenschaft, die bisher bei allen Populationen von möglichen MNC bzw. MSC nachgewiesen wurde, ist ihre Fähigkeit Kolonien zu bilden - sog. CFU-F. Bei den durchgeführten Untersuchungen zeigte sich, dass aus allen erhaltenen Proben MSC in Form von CFU-F gewonnen werden konnten. Weiterhin waren alle Zellen in der Lage adipogen bzw. osteogen zu differenzieren. Signifikante Unterschiede in Bezug auf die Differenzierungseigenschaften konnten nicht festgestellt werden. Eine höhere CFU-F Bildung konnte aus dem Reaming von männlichen Donoren nachgewiesen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich eine signifikant höhere Anzahl CD271-exprimierender Zellen im Reaming von männlichen Donoren befand. Ebenfalls konnte eine signifikante Zunahme für CD45- CD13+ CD105+ Zellen mit steigendem BMI nachgewiesen werden.
Durch diese umfassende Versuchsreihe konnte dargelegt werden, dass es in arthrotischen Hüften Unterschiede in der MSC Zahl im Vergleich der Geschlechter gibt und dass bestimmte Populationen von MSC mit steigendem BMI zunehmen. Um diese Ergebnisse einordnen zu können ist es in Zukunft notwendig zu untersuchen, ob diese Unterschiede allein durch die Arthrose bedingt sind oder ob dieser Unterschied auch im gesunden Knochenmark vorliegt.
After starting an orthopedic practice, a surgeon with a fellowship in mechanically aligned (MA) TKA initiated this study to characterize their learning curve after they switched to unrestricted kinematic alignment (KA) TKA using manual instruments. Accordingly, the present study determined for the inexperienced (IE) surgeon the number of cases required to achieve consistent femoral resections and operating times, and whether the femoral resection accuracy, patient-reported outcome measures (PROMs), and component alignment were different from an experienced (E) surgeon. This prospective cohort study analyzed the IE surgeon's first 30 TKAs, all performed with KA, and 30 consecutive KA TKAs performed by an E surgeon. The resection accuracy or deviation was the calipered thickness of the distal and posterior medial and lateral femoral resections minus the planned resection thickness, which was the thickness of the corresponding condyle of the femoral component, minus 2 mm for cartilage wear, and 1 mm for the kerf of the blade. Independent observers recorded the femoral resection thickness, operative times, PROMs, and alignment. For each femoral resection, the deviation between three groups of patients containing ten consecutive KA TKAs, was either insignificant (p = 0.695 to 1.000) or within the 0.5 mm resolution of the caliper, which indicated no learning curve. More than three groups were needed to determine the learning curve for the operative time; however, the IE surgeon's procedure dropped to 77 min for the last 10 patients, which was 20 min longer than the E surgeon. The resection deviations of the IE and E surgeon were comparable, except for the posterolateral femoral resection, which the IE surgeon under-resected by a mean of −0.8 mm (p < 0.0001). At a mean follow-up of 9 and 17 months, the Forgotten Joint Score, Oxford Knee Score, KOOS, and the alignment of the components and limbs were not different between the IE and E surgeon (p ≥ 0.6994). A surgeon that switches to unrestricted KA with manual instruments can determine their learning curve by computing the deviation of the distal and posterior femoral resections from the planned resection. Based on the present study, an IE surgeon could have resection accuracy, post-operative patient outcomes, and component alignment comparable to an E surgeon.
Adult stem cells in aging
(2022)
The signal modelling framework JimenaE simulates dynamically Boolean networks. In contrast to SQUAD, there is systematic and not just heuristic calculation of all system states. These specific features are not present in CellNetAnalyzer and BoolNet. JimenaE is an expert extension of Jimena, with new optimized code, network conversion into different formats, rapid convergence both for system state calculation as well as for all three network centralities. It allows higher accuracy in determining network states and allows to dissect networks and identification of network control type and amount for each protein with high accuracy. Biological examples demonstrate this: (i) High plasticity of mesenchymal stromal cells for differentiation into chondrocytes, osteoblasts and adipocytes and differentiation-specific network control focusses on wnt-, TGF-beta and PPAR-gamma signaling. JimenaE allows to study individual proteins, removal or adding interactions (or autocrine loops) and accurately quantifies effects as well as number of system states. (ii) Dynamical modelling of cell–cell interactions of plant Arapidopsis thaliana against Pseudomonas syringae DC3000: We analyze for the first time the pathogen perspective and its interaction with the host. We next provide a detailed analysis on how plant hormonal regulation stimulates specific proteins and who and which protein has which type and amount of network control including a detailed heatmap of the A.thaliana response distinguishing between two states of the immune response. (iii) In an immune response network of dendritic cells confronted with Aspergillus fumigatus, JimenaE calculates now accurately the specific values for centralities and protein-specific network control including chemokine and pattern recognition receptors.
(1) Background: The mesenchymal stromal cells (MSCs) of different tissue origins are applied in cell-based chondrogenic regeneration. However, there is a lack of comparability determining the most suitable cell source for the tissue engineering (TE) of cartilage. The purpose of this study was to compare the in vitro chondrogenic potential of MSC-like cells from different tissue sources (bone marrow, meniscus, anterior cruciate ligament, synovial membrane, and the infrapatellar fat pad removed during total knee arthroplasty (TKA)) and define which cell source is best suited for cartilage regeneration. (2) Methods: MSC-like cells were isolated from five donors and expanded using adherent monolayer cultures. Differentiation was induced by culture media containing specific growth factors. Transforming growth factor (TGF)-ß1 was used as the growth factor for chondrogenic differentiation. Osteogenesis and adipogenesis were induced in monolayer cultures for 27 days, while pellet cell cultures were used for chondrogenesis for 21 days. Control cultures were maintained under the same conditions. After, the differentiation period samples were analyzed, using histological and immunohistochemical staining, as well as molecularbiological analysis by RT-PCR, to assess the expression of specific marker genes. (3) Results: Plastic-adherent growth and in vitro trilineage differentiation capacity of all isolated cells were proven. Flow cytometry revealed the clear co-expression of surface markers CD44, CD73, CD90, and CD105 on all isolated cells. Adipogenesis was validated through the formation of lipid droplets, while osteogenesis was proven by the formation of calcium deposits within differentiated cell cultures. The formation of proteoglycans was observed during chondrogenesis in pellet cultures, with immunohistochemical staining revealing an increased relative gene expression of collagen type II. RT-PCR proved an elevated expression of specific marker genes after successful differentiation, with no significant differences regarding different cell source of native tissue. (4) Conclusions: Irrespective of the cell source of native tissue, all MSC-like cells showed multipotent differentiation potential in vitro. The multipotent differentiation capacity did not differ significantly, and chondrogenic differentiation was proven in all pellet cultures. Therefore, cell suitability for cell-based cartilage therapies and tissue engineering is given for various tissue origins that are routinely removed during total knee arthroplasty (TKA). This study might provide essential information for the clinical tool of cell harvesting, leading to more flexibility in cell availability.
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.
Purpose
Despite much improved preoperative planning techniques accurate intraoperative assessment of the high tibial valgus osteotomy (HTO) remains challenging and often results in coronal over- and under-corrections as well as unintended changes of the posterior tibial slope. Noyes et al. reported a novel method for accurate intraoperative coronal and sagittal alignment correction based on a three-dimensional mathematical model. This is the first study examining preliminary data via the proposed Noyes approach for accurate intraoperative coronal and sagittal alignment correction during HTO.
Methods
From 2016 to 2020 a total of 24 patients (27 knees) underwent HTO applying the proposed Noyes method (Noyes-Group). Radiographic data was analyzed retrospectively and matched to patients that underwent HTO using the conventional method, i.e., gradual medial opening using a bone spreader under fluoroscopic control (Conventional-Group). All operative procedures were performed by an experienced surgeon at a single orthopaedic university center.
Results
From the preoperative to the postoperative visit no statistically significant changes of the posterior tibial slope were noted in the Noyes-Group compared to a significant increase in the Conventional-Group (p = 0.01). Regarding the axial alignment no significant differences between both groups were observed pre- and postoperatively. The number of over- and under-corrections did not differ significantly between both groups. Linear regression analysis showed a significant correlation of the postoperative medial proximal tibial angle (MPTA) with the position of the weightbearing line on the tibial plateau.
Conclusion
The 3-triangle method by Noyes seems to be a promising approach for preservation of the posterior tibial slope during HTO.
Im Rhön-Klinikum wurden von 2012 bis 2015 49 Patient*innen wegen eines Glenoiddefektes mittels offenem Beckenkammspantransfer mit Kapselshift bei anteriorer Schulterinstabilität behandelt. 27 Patienten konnten in dieser Studie eingeschlossen werden (Einschlusskriterien: Follow-up von mindestens 12 Monaten, kompletter präoperativer 3D-CT-Datensatz / Ausschlusskriterien: traumatische Schulterluxation oder Voroperation der kontralateralen Schulter). Ziel der Studie war es, das kurz- bis mittelfristige klinische Outcome dieser Kohorte zu erfassen, der Vergleich mit Ergebnissen anderer Arbeitsgruppen und der Vergleich von präoperativ verwendeten Messmethoden (Chuang- bzw. Wambacher-Methode) für den Glenoiddefekt. Bei einem mittleren Follow-up von 27,11 Monaten zeigten sich überwiegend gute bis exzellente kurz- bis mittelfristige OP-Ergebnisse (Rowe-Score: 84,81, Oxford-Shoulder-Score: 20,56, WOSI-Score: 371, Constant-Score: 86,74). Die OP-Methode eignet sich gut für Patient*innen, die mehrfach voroperiert sind, multiple Luxationsereignisse hatten sowie für diejenigen mit relevanter Hyperlaxizität, bei denen eine Latarjet-Operation kontraindiziert ist. Die OP-Methode ist gut anwendbar bei Patient*innen mit subkritischem Glenoidverlust < 20 %, wenn zusätzliche Sekundärfaktoren vorliegen. Eine postoperative Omarthrose ist ein Risikofaktor für ein signifikant schlechteres Outcome. Die Gesamtkomplikationsrate lag bei 25,9%, der Großteil hiervon (18,3%) waren innerhalb kurzer Zeit reversibel. Die Reluxationsrate lag bei 3,7%. Bei allen Studienteilnehmenden kam es zum Span-Remodelling ohne Schraubenlockerung oder Spanbruch. Eine übermäßige Spanresorbtion erfolgt antero-inferior, während um die Osteosyntheseschrauben eine Überkontur persistiert. Die Glenoiddefekte lagen bei 23,39 % (Chuang) bzw. 22,06 % (Wambacher). Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung der Messergebnisse beider Methoden, allerdings lagen die Werte nach Chuang signifikant höher.
Bisphenol A-related effects on bone morphology and biomechanical properties in an animal model
(2022)
Bisphenol A (BPA), which is contained in numerous plastic products, is known to act as an endocrine-disruptive, toxic, and carcinogenic chemical. This experimental series sought to determine the influence of BPA exposure on the femoral bone architecture and biomechanical properties of male and female Wistar rats. BPA was applied subcutaneously by using osmotic pumps. After 12 weeks, the bones were analyzed by micro-computed tomography (micro-CT) and a three-point bending test. Comparing the female low- and high-dose groups, a significantly greater marrow area (p = 0.047) was identified in the group exposed to a higher BPA concentration. In addition, the trabecular number tended to be higher in the female high-dose group when compared to the low-dose group (p > 0.05). The area moment of inertia also tended to be higher in the male high-dose group when compared to the male low-dose group (p > 0.05). Considering our results, BPA-related effects on the bone morphology in female Wistar rats are osteoanabolic after high-dose exposure, while, in male rats, a tendency toward negative effects on the bone morphology in terms of a reduced cross-sectional cortical area and total area could be demonstrated.
Background
Joint aspiration with analysis of synovial fluid white blood cell count (WBC) and microbiological culture is a widely established aspect in the diagnosis of shoulder joint infections (SJI). In case of a two stage revision for SJI, joint aspiration before re−/implantation of a total shoulder arthroplasty (TSA) was used to rule out persistent infection for years but its value is under debate. Shoulder specific data on all aspects is rare. The current study aims to answer the following research questions: Does joint aspiration have an insufficient predictive value in the diagnosis of SJI in (1) initial workup and (2) before definite arthroplasty with polymethylmethacrylate (PMMA)-Spacer in place?
Methods
This retrospective evaluation investigates 35 patients that were treated for SJI with a two staged implantation of a TSA after debridement and implantation of an PMMA-Spacer. Joint aspirations were performed preoperatively (PA) and before re−/implantation of the prosthesis while spacer was in place (interstage aspiration, IA). Samples were taken for microbiological culture and analysis of WBC. Sensitivity and specificity were calculated with reference to intraoperative microbiological samples. Receiver Operating Characteristic (ROC), Area-Under-Curve analysis (AUC) and calculation of the Youden index were performed to find optimum cut-off for WBC.
Results
The sensitivity of microbiological cultures from PA was 58.3% and the specificity was 88.9%. The mean WBC was 27,800 leucocytes/mm3 (range 400-96,300). The maximum Youden index (0.857) was a cut-off of 2600 leucocytes/mm3 with a sensitivity of 85.7% and a specificity of 100.0%. The sensitivity and specificity of IA were 0.0% and 88.5%, respectively.
Conclusions
Preoperative aspiration is likely to miss Cutibacteria spp. and CoNS and cannot rule out infection for sure. However, we recommend it for its advantages of targeted antibiotic therapy in case of germ identification. Empiric antibiotic therapy should cover Cutibacteria and CoNS even if aspiration showed negative microbiological cultures. In contrast, the diagnostic value of interstage aspiration does not qualify for its routine use.
Purpose: To treat patients with tricompartimental knee osteoarthritis (OA), a customized cruciate-retaining total knee arthroplasty (CCR-TKA) system can be used, including both individualized instrumentation and implants. The objective of this monocentric cohort study was to analyze patient-reported and functional outcomes in a series of patients implanted with the second generation of this customized implant. Methods: At our arthroplasty center, we prospectively recruited a cohort of patients with tricompartmental gonarthrosis to be treated with total knee replacement (TKA) using a customized cruciate-retaining (CCR) implant design. Inclusion criteria for patients comprised the presence of intact posterior cruciate and collateral ligaments and a knee deformity that was restricted to <15° varus, valgus, or flexion contracture. Patients were assessed for their range of motion (ROM), Knee Society Score (KSS), Western Ontario and McMaster University osteoarthritis index (WOMAC), and short form (SF)-12 physical and mental scores, preoperatively, at 3 and 6 months, as well as at 1, 2, 3, and 5 years of follow-up (FU) postoperatively. Results: The average age of the patient population was 64 years (range: 40–81), the average BMI was 31 (range: 23–42), and in total, 28 female and 45 male patients were included. Implant survivorship was 97.5% (one septic loosening) at an average follow-up of 2.5 years. The KSS knee and function scores improved significantly (p < 0.001) from, respectively, 41 and 53 at the pre-operative visit, to 92 and 86, respectively, at the 5-year post-operative time point. The SF-12 Physical and Mental scores significantly (p < 0.001) improved from the pre-operative values of 28 and 50, to 50 and 53 at the 5-year FU, respectively. Patients experienced significant improvements in their overall knee range of motion, from 106° at the preoperative visit to 122°, on average, 5 years postoperatively. The total WOMAC score significantly (p < 0.001) improved from 49.1 preoperatively to 11.4 postoperatively at 5-year FU. Conclusions: Although there was no comparison to other implants within this study, patients reported high overall satisfaction and improvement in functional outcomes within the first year from surgery, which continued over the following years. These mid-term results are excellent compared with those reported in the current literature. Comparative long-term studies with this device are needed. Level of evidence 3b (individual case–control study).
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.
PMMA bone cement: antibiotic elution and mechanical properties in the context of clinical use
(2022)
This literature review discusses the use of antibiotic loaded polymethylmethacrylate bone cements in arthroplasty. The clinically relevant differences that have to be considered when antibiotic loaded bone cements (ALBC) are used either for long-term implant fixation or as spacers for the treatment of periprosthetic joint infections are outlined. In this context, in vitro findings for antibiotic elution and material properties are summarized and transferred to clinical use.
The trauma center of the University Hospital Wuerzburg has developed an advanced trauma pathway based on a dual-room trauma suite with an integrated movable sliding gantry CT-system. This enables simultaneous CT-diagnostics and treatment of two trauma patients. The focus of this study was to investigate the quality of the concept based on defined outcome criteria in this specific setting (time from arrival to initiation of CT scan: tCT; time from arrival to initiation of emergency surgery: tES). We analyzed all trauma patients admitted to the hospital’s trauma suite from 1st May 2019 through 29th April 2020. Two subgroups were defined: trauma patients, who were treated without a second trauma patient present (group 1) and patients, who were treated simultaneously with another trauma patient (group 2). Simultaneous treatment was defined as parallel arrival within a period of 20 min. Of 423 included trauma patients, 46 patients (10.9%) were treated simultaneously. Car accidents were the predominant trauma mechanism in this group (19.6% vs. 47.8%, p < 0.05). Prehospital life-saving procedures were performed with comparable frequency in both groups (intubation 43.5% vs. 39%, p = 0.572); pleural drainage 3.2% vs. 2.2%, p = 0.708; cardiopulmonary resuscitation 5% vs. 2.2%, p = 0.387). At hospital admission, patients in group 2 suffered significantly more pain (E-problem according to Advanced Trauma Life Support principles©; 29.2% vs. 45.7%, p < 0.05). There were no significant differences in the clinical treatment (emergency procedures, vasopressor and coagulant therapy, and transfusion of red blood cells). tCT was 6 (4–10) minutes (median and IQR) in group 1 and 8 (5–15.5) minutes in group 2 (p = 0.280). tES was 90 (78–106) minutes in group 1 and 99 (97–108) minutes in group 2 (p = 0.081). The simultaneous treatment of two trauma patients in a dual-room trauma suite with an integrated movable sliding gantry CT-system requires a medical, organizational, and technical concept adapted to this special setting. Despite the oftentimes serious and life-threatening injuries, optimal diagnostic and therapeutic procedures can be guaranteed for two simultaneous trauma patients at an individual medical level in consistent quality.
Purpose
The AMADEUS (Area Measurement And DEpth and Underlying Structures) scoring and grading system has been proposed for the MRI based evaluation of untreated focal chondral defects around the knee. The clinical practicability, its correlation with arthroscopically assessed grading systems (ICRS – International Cartilage Repair Society) and thereby its clinical value in terms of decision making and guiding prognosis was yet to determine.
Methods
From 2008 to 2019 a total of 89 individuals were indicated for high tibial valgus osteotomy (HTO) due to tibial varus deformity and concomitant chondral defects of the medial compartment of the knee. All patients received a preoperative MRI (1.5 Tesla or 3.0 Tesla) and pre-osteotomy diagnostic arthroscopy. Chondral defects of the medial compartment were scored and graded with the MRI based AMADEUS by three independent raters and compared to arthroscopic defect grading by the ICRS system. Interrater and intrarater reliability as well as correlation analysis with the ICRS classification system were assessed.
Results
Intraclass correlation coefficients for the various subscores of the AMADEUS showed an overall good to excellent interrater agreement (min: 0.26, max: 0.80). Intrarater agreement turned out to be substantially inferior (min: 0.08, max: 0.53). Spearman correlation revealed an overall moderate correlative association of the AMADEUS subscores with the ICRS classification system, apart from the defect area subscore. Sensitivity of the AMADEUS to accurately identify defect severity according to the ICRS was 0.7 (0.69 for 3.0 Tesla MRI, 0.67 for 1.5 Tesla MRI). The mean AMADEUS grade was 2.60 ± 0.81 and the mean ICRS score 2.90 ± 0.63.
Conclusions
Overall, the AMADEUS with all its subscores shows moderate correlation with the arthroscopic chondral grading system according to ICRS. This suggests that chondral defect grading by means of the MRI based AMADEUS is well capable of influencing and guiding treatment decisions. Interrater reliability shows overall good agreement.
Objectives
Handball is associated with a high risk of overuse shoulder injury. This study investigated if an injury prevention programme effectively reduces overuse injury to the throwing shoulder of handball athletes.
Methods
61 men’s and women’s handball teams (u-19 and senior athletes) were cluster-randomised into an intervention and a control group in the 2019–2020 season. Players of the intervention group regularly carried out an injury prevention programme. Both groups documented overuse shoulder injuries via an online questionnaire every second week. The primary endpoint was the prevalence of overuse injury to the throwing shoulder. Secondary endpoints were the influence of compliance on the primary endpoint and intensity of overuse shoulder symptoms measured by a shortened, handball-specific Western Ontario Shoulder Index (WOSI).
Results
31 teams (295 players) in the intervention group and 30 teams (284 players) in the control group were included for analyses. The overall questionnaire response rate was 61%. The average prevalence of overuse shoulder injury did not significantly differ between the intervention group (n=109, 38.4% (95% CI 32.9% to 44.2%)) and the control group (n=106, 35.9% (95% CI 30.7% to 41.6%), p=0.542). Compliance with the intervention programme did not significantly affect overuse shoulder injury (p=0.893). Using generalised estimating equations for WOSI, the estimated mean for the intervention group was 44.6 points (95% CI 42.0 to 47.1) and 47.6 points for the control group (95% CI 44.9 to 50.3, p=0.111).
Conclusions
A multicomponent exercise programme using rubber bands and stretching did not significantly reduce the prevalence or symptoms of overuse throwing shoulder injury in handball athletes of both sexes. Randomised controlled study; level of evidence I.
Humane mesenchymale Stromazellen (hMSCs) sind Interessengebiet der Forschung im Bereich des Tissue Engineering und werden häufig in Bezug auf Knorpelregeneration untersucht. Hierbei sind bereits mehrere potentielle Quellen nachgewiesen worden. Fokus dieser Disseration war die Vergleichende in vitro-Charakterisierung des Differenzierungspotentials von hMSCs von sechs verschiedenen Geweben des Kniegelenkes bei Patientinnen mit Gonarthrose um zu erforschen, welches Gewebe das meiste Potential für eine mögliche Extraktion von hMSCs birgt.
Hierfür wurden Zellen aus der Spongiose, dem Knorpelgewebe, des vorderen Kreuzbandes, der Menisken, der Synovialmebran sowie des Hoffa’schen Fettkörpers von fünf verschiedenen Spenderinnen isoliert und apidogen, osteogen sowie chondrogen differenziert sowie anschließend histologisch, immunhistochemisch und molekularbiologisch untersucht und die Ergebnisse miteinander verglichen. Hierbei wurde die zunächst der Nachweis erbracht, dass es sich bei allen Zellen um hMSCs handelt sowie anschließend gezeigt, dass alle Zellen ein multipotentes Differenzierungspotential aufweisen. Während kein statistisch relevanter Nachweis erbracht werden konnte, dass eine Zellquelle hierbei überlegen ist, scheinen die Zellen der Spongiosa sowie der Synovialmembran das vielversprechendste Potential zu bieten und eigenen sich somit als Quelle für weitere Forschung.
Die periprothetische Infektion (PPI) ist eine seltene aber schwerwiegende Komplikation nach Implantation einer Hüftprothese. Diese Arbeit hat verschiedene Aspekte bezüglich der Diagnostik und Definition der PPI untersucht. Der primäre Fokus lag auf der mikrobiologischen Punktionsdiagnostik und seiner Korrelation mit mikrobiologischen Befunden aus intraoperativen Proben. Zudem war die Gegenüberstellung der verschiedenen Definitionen einer PPI ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit. Des Weiteren wurden auch einige weitere Untersuchungsparameter der PPI untersucht und gegenübergestellt.
Bone marrow lesions (BML) represent areas of deteriorated bone structure and metabolism characterized by pronounced water‐equivalent signaling within the trabecular bone on magnetic resonance imaging (MRI). BML are associated with repair mechanisms subsequent to various clinical conditions associated with inflammatory and non‐inflammatory injury to the bone. There is no approved treatment for this condition. Bisphosphonates are known to improve bone stability in osteoporosis and other bone disorders and have been used off‐label to treat BML. A randomized, triple‐blind, placebo‐controlled phase III trial was conducted to assess efficacy and safety of single‐dose zoledronic acid (ZOL) 5 mg iv with vitamin D 1000 IU/d as opposed to placebo with vitamin D 1000 IU/d in 48 patients (randomized 2:1) with BML. Primary efficacy endpoint was reduction of edema volume 6 weeks after treatment as assessed by MRI. After treatment, mean BML volume decreased by 64.53% (±41.92%) in patients receiving zoledronic acid and increased by 14.43% (±150.46%) in the placebo group (p = 0.007). A decrease in BML volume was observed in 76.5% of patients receiving ZOL and in 50% of the patients receiving placebo. Pain level (visual analogue scale [VAS]) and all categories of the pain disability index (PDI) improved with ZOL versus placebo after 6 weeks but reconciled after 6 additional weeks of follow‐up. Six serious adverse events occurred in 5 patients, none of which were classified as related to the study drug. No cases of osteonecrosis or fractures occurred. Therefore, single‐dose zoledronic acid 5 mg iv together with vitamin D may enhance resolution of bone marrow lesions over 6 weeks along with reduction of pain compared with vitamin D supplementation only.
Background: The primary aim of this study was to identify modifiable patient-related predictors of blood transfusions and perioperative complications in total hip and knee arthroplasty. Individual predictor-adjusted risks can be used to define preoperative treatment thresholds. Methods: We performed this retrospective monocentric study in orthopaedic patients who underwent primary total knee or hip arthroplasty. Multivariate logistic regression models were used to assess the predictive value of patient-related characteristics. Predictor-adjusted individual risks of blood transfusions and the occurrence of any perioperative adverse event were calculated for potentially modifiable risk factors. Results: 3754 patients were included in this study. The overall blood transfusion and complication rates were 4.8% and 6.4%, respectively. Haemoglobin concentration (Hb, p < 0.001), low body mass index (BMI, p < 0.001) and estimated glomerular filtration rate (eGFR, p = 0.004) were the strongest potentially modifiable predictors of a blood transfusion. EGFR (p = 0.001) was the strongest potentially modifiable predictor of a complication. Predictor-adjusted risks of blood transfusions and acute postoperative complications were calculated for Hb and eGFR. Hb = 12.5 g/dL, BMI = 17.6 kg/m\(^2\), and eGFR = 54 min/mL were associated, respectively, with a 10% risk of a blood transfusion, eGFR = 59 mL/min was associated with a 10% risk of a complication. Conclusion: The individual risks for blood transfusions and acute postoperative complications are strongly increased in patients with a low preoperative Hb, low BMI or low eGFR. We recommend aiming at a preoperative Hb ≥ 13g/dL, an eGFR ≥ 60 mL/min and to avoid a low BMI. Future studies must show if a preoperative increase of eGFR and BMI is feasible and truly beneficial.
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.
Cartilage offers limited regenerative capacity. Cell-based approaches have emerged as a promising alternative in the treatment of cartilage defects and osteoarthritis. Due to their easy accessibility, abundancy, and chondrogenic potential mesenchymal stromal cells (MSCs) offer an attractive cell source. MSCs are often combined with natural or synthetic hydrogels providing tunable biocompatibility, biodegradability, and enhanced cell functionality. In this review, we focused on the different advantages and disadvantages of various natural, synthetic, and modified hydrogels. We examined the different combinations of MSC-subpopulations and hydrogels used for cartilage engineering in preclinical and clinical studies and reviewed the effects of added growth factors or gene transfer on chondrogenesis in MSC-laden hydrogels. The aim of this review is to add to the understanding of the disadvantages and advantages of various combinations of MSC-subpopulations, growth factors, gene transfers, and hydrogels in cartilage engineering.
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 present study aimed to evaluate the effect of high intensity dynamic resistance exercise (HIT-DRT) and whey protein supplementation (WPS) on bone mineral density (BMD) and sarcopenia parameters in osteosarcopenic men. Men ≥ 72 years with osteosarcopenia (n = 43) were randomly assigned to a HIT-RT (HIT-RT: n = 21) or a non-training control group (n = 22). Supervised HIT-RT twice/week was applied for 18 months, while the control group maintained their habitual lifestyle. Supplying WPS, total protein intake amounted to 1.5–1.6 (HIT-RT) and 1.2 g/kg/body mass/d (control). Both groups were supplied with calcium and vitamin D. Primary study outcomes were BMD and the sarcopenia Z-score. After adjusting for multiplicity, we observed significant positive effects for sarcopenia Z-score (standardized mean difference (SMD): 1.40), BMD at lumbar spine (SMD: 0.72) and total hip (SMD: 0.72). In detail, effect sizes for skeletal muscle mass changes were very pronounced (1.97, p < 0.001), while effects for functional sarcopenia parameters were moderate (0.87, p = 0.008; handgrip strength) or low (0.39, p = 0.209; gait velocity). Apart from one man who reported short periods of temporary worsening of existing joint pain, no HIT-RT/WPS-related adverse effects or injuries were reported. We consider HIT-RT supported by whey protein supplementation as a feasible, attractive, safe and highly effective option to fight osteosarcopenia in older men.
Background: The diagnosis of periprosthetic shoulder infection (PSI) requires a thorough diagnostic workup. Synovial fluid aspiration has been proven to be a reliable tool in the diagnosis of joint infections of the lower extremity, but shoulder specific data is limited. This study defines a threshold for synovial fluid white blood cell count (WBC) and assesses the reliability of microbiological cultures. Methods: Retrospective study of preoperative and intraoperative fluid aspiration of 31 patients who underwent a revision of a shoulder arthroplasty (15 with PSI defined by IDSA criteria, 16 without infection). The threshold for WBC was calculated by ROC/AUC analysis. Results: WBC was significantly higher in patients with PSI than in other patients. A threshold of 2800 leucocytes/mm\(^3\) showed a sensitivity of 87% and a specificity of 88% (AUROC 0.92). Microbiological cultures showed a sensitivity of 76% and a specificity of 100%. Conclusions: A threshold of 2800 leucocytes/mm\(^3\) in synovial fluid can be recommended to predict PSI. Microbiological culture has an excellent specificity and allows for targeted antibiotic therapy. Joint aspiration presents an important pillar to diagnose PSI.
Introduction: The calipered kinematically-aligned (KA) total knee arthroplasty (TKA) strives to restore the patient's individual pre-arthritic (i.e., native) posterior tibial slope when retaining the posterior cruciate ligament (PCL). Deviations from the patient's individual pre-arthritic posterior slope tighten and slacken the PCL in flexion that drives tibial rotation, and such a change might compromise passive internal tibial rotation and coupled patellofemoral kinematics. Methods: Twenty-one patients were treated with a calipered KA TKA and a PCL retaining implant with a medial ball-in-socket and a lateral flat articular insert conformity that mimics the native (i.e., healthy) knee. The slope of the tibial resection was set parallel to the medial joint line by adjusting the plane of an angel wing inserted in the tibial guide. Three trial inserts that matched and deviated 2°> and 2°< from the patient's pre-arthritic slope were 3D printed with goniometric markings. The goniometer measured the orientation of the tibia (i.e., trial insert) relative to the femoral component. Results: There was no difference between the radiographic preoperative and postoperative tibial slope (0.7 ± 3.2°, NS). From extension to 90° flexion, the mean passive internal tibial rotation with the pre-arthritic slope insert of 19° was greater than the 15° for the 2°> slope (p < 0.000), and 15° for the 2°< slope (p < 0.000). Discussion: When performing a calipered KA TKA with PCL retention, the correct target for setting the tibial component is the patient's individual pre-arthritic slope within a tolerance of ±2°, as this target resulted in a 15–19° range of internal tibial rotation that is comparable to the 15–18° range reported for the native knee from extension to 90° flexion.
Die stark limitierte intrinsische Regenerationsfähigkeit des hyalinen Gelenkknorpels stellt auch in der modernen Medizin eine große Herausforderung dar. Während eine Vielzahl von knorpelchirurgischen Techniken am Kniegelenk koexistieren, bleibt die Selektion des am besten geeigneten Therapieverfahrens eine zentrale Herausforderung des orthopädischen Chirurgen. Hierzu bieten in Zeiten evidenzbasierter Medizin medizinische Register die Möglichkeit, klinische Behandlungsdaten systematisch in einem breiten Patientenkollektiv zu erfassen, die klinische Versorgungsrealität adäquat abzubilden sowie neue Behandlungsstrategien und Hypothesen zu generieren. Das Knorpelregister der DGOU bietet als webbasierte Registerform eine besonders moderne, effiziente und unbürokratische Form der Patientennachverfolgung über subjektiv bewertete und validierte Funktionsscores. Für das gesamte Registerkollektiv von 100 Patienten an der Orthopädischen Klinik-König-Ludwig Haus ergaben sich bereits sechs Monate nach dem knorpelchirurgischen Eingriff signifikant höhere Funktionsscores im IKDC und KOOS, welche sich auch im mittelfristigen Verlauf von zwölf Monaten noch signifikant erhöht gegenüber ihren präoperativen Werten zeigten. Die mediale Femurkondyle und knorpelige Patellarückfläche waren im Registerkollektiv am häufigsten von Defekten betroffen. Meist handelte es sich hierbei um drittgradige Defekte nach ICRS degenerativer Genese.
Während das mechanische Débridement bei großflächigem, arthrotischem Gelenkknorpelverschleiß keine suffiziente Therapieoption bietet, ist zum Nutzen und Effektivität des Débridements bei fokalen, umschriebenen Gelenkknorpeldefekten bisher nur wenig bekannt. Im Registerkollektiv zeigte sich für das isoliert mechanische Débridement von Gelenkknorpeldefekten eine signifikante Verbesserung der subjektiven Funktionsscores. Im Falle begleitend durchgeführter meniskuschirurgischer Eingriffe zeigt sich die Datenlage deutlich heterogener und bietet Anlass für weiteren wissenschaftlichen Diskurs.
Bei der Implantation von Hüfttotalendoprothesen (HTEP) finden seit etwa 15 Jahren minimalinvasive muskelschonende Zugänge zunehmend Verwendung. Langfristige Daten der Zugänge, insbesondere des minimalinvasiven anterolateralen Zuganges nach Watson-Jones (ALMI) sind in der Literatur bisher nur unzureichend vorhanden.
Methodik: Ziel dieser Studie war es ein Kollektiv nach HTEP Implantation mit ALMI Zugang mit einem Kollektiv nach HTEP Implantation mit lateralem Zugang nach 10 Jahren hinsichtlich Gelenksfunktion, Muskelfunktion, Zufriedenheit und radiologischer Parameter zu vergleichen und etwaige Unterschiede in der Langzeitbilanz zu detektieren.
Zwei Kollektive mit jeweils 29 operierten Hüftgelenken, Erstimplantation durch die gleichen Operateure in den Jahren 2005 bis 2008, wurden im Diakoniewerk München-Maxvorstadt nachuntersucht. Die dafür herangezogenen Parameter waren Harris Hip Score, Forgotten Joint Score-12, klinische Prüfung des Trendelenburg Zeichens, postoperative Röntgenbildgebung, Auftreten von Komplikationen und Narbenlänge.
Ergebnisse & Schlussfolgerungen: Die beiden Kollektive zeigten in den Parametern Harris Hip Score, Forgotten Joint Score und klinische Prüfung des Trendelenburg Zeichens geringfügige Unterschiede zugunsten des ALMI Kollektivs, die jedoch nicht signifikant waren. Beide Kollektive erreichten in den beschriebenen Scores sehr gute bis exzellente Ergebnisse nach 10 Jahren. Das geringere Auftreten eines auffälligen Trendelenburg Zeichens im ALMI Kollektiv (13,8 vs. 6,9 %) gibt Hinweise auf eine verbesserte Funktion der Glutealmuskulatur durch die intraoperative Muskelschonung. Die beiden Zugänge zeigten in den radiologischen Parametern und der Komplikationsrate ebenbürtige Ergebnisse. Vermehrte Fehlpositionierungen wurden im ALMI Kollektiv nicht beobachtet.
Unsere Beobachtungen passen zu den wenigen vorhandenen in der Literatur beschriebenen Ergebnissen von minimalinvasiven muskelschonenden Zugängen in der Langzeitbilanz.
Einfluss der Mobilisierung am Operationstag nach Implantation einer primären Hüfttotalendoprothese
(2022)
Die Implantation einer Hüfttotalendoprothese ist eine der erfolgreichsten operativen Eingriffe der letzten Jahrzehnte. Aufgrund der demografischen Entwicklung und exzellenter postoperativer Ergebnisse wird die Anzahl dieser Eingriffe in den nächsten Jahren weiter zunehmen. So kommen Fast-Track-Programme mehr und mehr zur Anwendung, um die postoperative Mobilität der Patient/-innen zu verbessern und eine frühzeitige Entlassungsbereitschaft zu ermöglichen.
Neben einer adäquaten Schmerztherapie nimmt dabei die frühe Mobilisierung eine zentrale Rolle ein, wobei ältere, adipöse und schwer erkrankte Patient/-innen häufig von einer Frühmobilisierung ausgeschlossen werden.
So konnten die Ergebnisse dieser Studie die Effektivität einer Frühmobilisierung bestätigen und nachweisen, dass nach Implantation einer primären Hüfttotalendoprothese die bereits am Operationstag beginnende Mobilisierung mit einer signifikant kürzeren RFD verbunden war. Zudem waren die frühmobilisierten Patient/-innen in Bezug auf ihre Mobilität während der ersten fünf Tage nach der Operation im Vorteil. Eine vermehrte Schmerzsymptomatik, ein vermehrter Schmerzmittelkonsum oder eine höhere Komplikationsrate konnte während des stationären Aufenthaltes nicht dargestellt werden.
Auch bei älteren, adipösen und schwer erkrankten Patient/-innen ließ sich nach sofortiger postoperativer Mobilisierung ein positiver Effekt nachweisen. Während die Komplikationsrate durch die bereits am Operationstag beginnende Mobilisierung verringert werden konnte, waren die RFD-Unterschiede in allen Untergruppen größer, so dass im Rahmen von Fast-Track-Programmen diese Patient/-innen aus o. g. Gründen nicht von einer frühen Mobilisierung ausgeschlossen werden sollten.
Hintergrund: Heterotope Ossifikation (HO) stellt, mit einer Inzidenz von bis zu 90 %, eine häufige Komplikation nach Hüfttotalendoprothetik dar. Für höhergradige HO mit klinischer Relevanz (schwere HO) wird eine Inzidenz von bis zu 20 % berichtet. Durch eine Prophylaxe, mit nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAID) oder Strahlentherapie, kann die Inzidenz für schwere HO auf 1 bis 5 % gesenkt werden. Aus ökonomischen und logistischen Gesichtspunkten erfolgt bevorzugt eine Prophylaxe mit NSAID. Es liegen jedoch nur wenige Informationen zur Auswahl des Wirkstoffes, der Therapiedauer und der Dosierung vor.
Methoden: Ziel war die Bewertung der Wirksamkeit und Sicherheit verschiedener Interventionen mit NSAID, für die primären Endpunkte schwere HO und unerwünschte Arzneimittelwirkung (UAW). Hierzu war eine systematische Übersichtsarbeit mit Netzwerk-Metaanalyse geplant.
Es wurden 31 Studien mit 5128 Patienten eingeschlossen. Hieraus wurde ein Netzwerk aus 15 Knotenpunkten mit 44 Vergleichen erstellt. Die Studien wiesen eine ausgeprägte Heterogenität auf. Das Biasrisiko wurde häufig als unklar oder hoch bewertet. Eine Netzwerk-Metaanalyse konnte aufgrund der festgestellten Inkohärenz mit schwachen Verbindungen nicht durchgeführt werden. Es erfolgten ausschließlich Analysen der direkten Vergleiche.
Ergebnisse: Die Analysen zeigten, dass bereits eine kurze Interventionsdauer (bis 7 Tage) mit geringer Tagesdosis einen signifikanten Effekt zur Prophylaxe vor schwerer HO, bei nicht erhöhtem Risiko für schwere UAW aufweist. Ein überlegener Wirkstoff konnte nicht identifiziert werden.
Zusammenfassung: Die Evidenz dieser Dissertation wird als gering eingestuft, da aufgrund der spezifischeren Fragestellung als in den eingeschlossenen Studien, eine unzureichende Power bei den Analysen vorlag. Weitere qualitativ hochwertige RCT mit klinisch orientierter Fragestellung sind erforderlich, um die Frage nach einer optimalen Prophylaxe vor schwerer HO zu beantworten.
Angiopoetin-like 4 (ANGPTL-4) ist ein Adipokin, das in der extrazellulären Matrix lokalisiert ist und das neben seinen Aufgaben im Fettstoffwechsel auch die Zellmigration, Zellinvasion und die Angioneogenese reguliert. Da es zusätzlich auch den Knochenabbau fördert, wirkt es als Tumorpromotor speziell für Knochentumore. Aufgrund der gesteigerten Expression in Tumorgewebe ist es potenzielles Ziel für molekulare Bildgebung. Mittels Expressionsanalysen auf mRNA- und Proteinebene sollte ein besseres Verständnis der Regulation von ANGPTL-4 erreicht werden. Dexamethason und die 9-cis-Retinsäure beeinflussten die Expression von ANGPTL-4 in MDA Zellen im positiven Sinne, wohingegen der Adenylatcyclase Aktivator Forskolin die Expression supprimierte. In MCF-7 Zellen wurde ANGPTL-4 durch den Phorbolester PMA und durch den Epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) induziert. Eine Modulation von ANGPTL-4 könnte von klinischem Nutzen sein, speziell bei der Behandlung von Knochentumoren. Zusätzlich könnte die Trennschärfe von molekularen bildgebenden Verfahren gesteigert werden.
Einleitung:
Der endoprothetische Hüftgelenksersatz zählt in Deutschland und weltweit zu den am häufigsten praktizierten operativen Eingriffen, wobei die Erfolgszahlen gleichzeitig sehr hoch sind bei stetiger Verbesserung der verwendeten alloplastischen Materialien und angewandten operativen Technik. Daher ist in Zukunft weiter mit einer steigenden Implantationszahl zu rechnen, was das Gesundheitssystem vor weitere sozioökonomische Herausforderungen stellt. Vor diesem Hintergrund ist es bedeutsam, die Ursachen für das Versagen von Hüftendoprothesen weiter im Auge zu behalten und näher zu erläutern.
Material und Methoden:
Es handelt sich um eine retrospektive Datenanalyse. Eingeschlossen wurden Daten von 785 Patienten, davon 440 weiblich und 345 männlich, die im Zeitraum von 2007 bis 2016 im König-Ludwig-Haus, der orthopädischen Klinik der Universität Würzburg, eine primäre Revision ihrer Hüftendoprothese erhielten. Folgende Daten wurden erhoben: Patientenalter, Standzeit der Prothese, Indexdiagnose, Revisionsgrund, Prothesentyp und Art der Revision.
Ergebnisse:
Das mittlere Alter bei der Indexdiagnose der Gesamtpopulation betrug 62,2 Jahre, bei der Revision 69,5 Jahre. Es ergab sich eine durchschnittliche Standzeit der Prothese von 88,0 Monaten im Gesamtkollektiv. Die häufigste Indexdiagnose, die zur Implantation der Hüftprothese führte, war Coxarthrose mit 81,4%. Der häufigste Grund für ein Versagen der Prothese war mit 39,4% die Lockerung der Prothese. Zu 67,7% wurde die Prothese zementfrei implantiert. Am häufigsten wurde eine Revision am femoralen Prothesenanteil durchgeführt mit 34,1%.
Zusammenfassung:
Insgesamt ergab sich aus den Daten, dass die Prothesen eine vergleichbar gute Standzeit im internationalen Vergleich aufwiesen. Es zeigte sich, dass die meisten Versagensursachen bereits früh nach Implantation der primären Prothese in Erscheinung treten, jedoch die Prothesenlockerung als häufigster Grund erst später im Verlauf bedeutsam für die Revisionsendoprothetik wird.
Introduction
In total knee arthroplasty (TKA), the level of conformity, a medial stabilized (MS) implant, needs to restore native (i.e., healthy) knee kinematics without over-tensioning the flexion space when the surgeon chooses to retain the posterior cruciate ligament (PCL) is unknown. Whether an insert with a medial ball-in-socket conformity and lateral flat surface like the native knee or a less than spherical medial conformity restores higher and closer to native internal tibial rotation without anterior lift-off, an over-tension indicator, when implanted with calipered kinematic alignment (KA), is unknown.
Methods and Materials
Two surgeons treated 21 patients with calipered KA and a PCL retaining MS implant. Validated verification checks that restore native tibial compartment forces in passive flexion without release of healthy ligaments were used to select the optimal insert thickness. A goniometer etched onto trial inserts with the ball-in-socket and the less than spherical medial conformity measured the tibial rotation relative to the femoral component at extension and 90° and 120° flexion. The surgeon recorded the incidence of anterior lift-off of the insert.
Results
The insert with the medial ball-in-socket and lateral flat surface restored more internal tibial rotation than the one with less than spherical medial conformity, with mean values of 19° vs. 17° from extension to 90° flexion (p < 0.01), and 23° vs. 20°-120° flexion (p < 0.002), respectively. There was no anterior lift-off of the insert at 90° and 120° flexion.
Conclusion
An MS insert with a medial ball-in-socket and lateral flat surface that matches the native knee's spherical conformity restores native tibial internal rotation when implanted with calipered KA and PCL retention without over-tensioning the flexion space.
Die Arbeit untersucht Zusammenhänge zwischen der Veränderung geometrischer Parameter (gemessen an Röntgenaufnahmen) des Hüftgelenks durch den endoprothetischen Eingriff (primäre zementfreien Hüft-TEP) und dem patientenberichteten Outcome (EuroQol und WOMAC-Scores prä- sowie ein Jahr postoperativ) zu untersuchen. Hierzu wurden 655 Patienten (w: 336, m: 319) eingeschlossen (OP- Zeitraum von 2012–2014).
Im Mittel wurde der globale Offset (GO) um -1,14mm verringert (Vergrößerung des femoralen Offset (FO) durch den Eingriff um +4,61 mm und Verminderung des acetabulären Offsets (AO) um -5,74 mm). Bei den Frauen zeigte sich eine Vergrößerung des GO um +0,27 mm (AO -5,08 mm und FO +5,37 mm), bei den Männer eine Verkleinerung des GO um -2,62 mm (AO -6,43 mm und FO 3,81 mm).
In der Gesamtgruppe zeigten die Parameter der horizontalen Achse AO und FO keine Korrelationen zum Outcome. Jedoch konnte für den GO eine Korrelation zum EuroQol nachgewiesen werden (r=0,097; p<0,05) nachgewiesen werden. In der Gruppe der Frauen konnte eine positive Korrelation zwischen dem AO und dem WOMAC-Gesamtscore (r= 0,132; p<0,05) sowie den Subscores Schmerz (r=0,113; p<0,05) und Funktion (r=0,125; p<0,05) nachgewiesen werden. Die Ergebnisse bestätigen den Vorteil einer Medialisierung der Pfanne.
Bei der Analyse der Parameter der vertikale Achse (vertikaler Offset (VO), Hüftlänge (HL), Hip Center Height (HCH)) ergab sich in der Gesamtgruppe eine negative Korrelation des VO mit den WOMAC-Gesamtscore-Werten (r=-0,109; p<0,01) und den Werten des Subscores WOMAC-Schwierigkeit (r=0,106; p<0,01). Bei der HCH zeigte sich eine schwach positive Korrelation mit dem Subscore WOMAC-Schwierigkeit (r=0,081; p<0,05) und mit dem EurQol (r=0,0117; p<0,01). In der Subgruppe der Frauen ergaben sich bei der HCH eine Korrelation mit dem WOMAC-Gesamtscore (r=0,109; p<0,05) und dem Subscore WOMAC-Funktion (r=0,125; p<0,05). Die HL korrelierte in der Gruppe der Männer negativ mit dem WOMAC-Steifheit (r= -0,137; p<0,05). Die Daten bezüglich der vertikalen Achse deuten darauf hin, dass eine Vergrößerung des vertikalen Offsets sinnvoll zu sein scheint.
Bezüglich der diagonalen Achse konnte für den diagonalen Offset (def. als Vektor von GO und BL) ein positiver Zusammenhang mit dem EuroQol (r=0,110; p<0,01) nachgewiesen werden.
EINLEITUNG:
Hüftrevisionseingriffe nehmen in den letzten Jahren stetig zu. Eine Beckendiskontinuität (PD „pelvic discontinuity“) stellt dabei eines der herausforderndsten Szenarien dar. Wir berichten über unsere klinischen Ergebnisse mit einer asymmetrischen Hüftpfannenkomponente zur Behandlung der PD. Das Implantat ist mit einer extramedullären anatomisch geformten Lasche ausgestattet, die an der glutealen Oberfläche des Iliums fixiert wird. Eine zusätzliche Fixierung kann durch die Implantation eines intramedullären iliakalen Darmbeinzapfens erfolgen.
MATERIAL UND METHODEN:
In einer monozentrischen retrospektiven Kohortenstudie analysierten wir prospektiv erhobene Daten von 49 Pat. (35 weiblich, 14 männlich) mit unilateraler periprothetischer Beckendiskontinuität, die 2009-2017 mittels einer asymmetrischen Acetabulumkomponente operativ behandelt wurden. Das mittlere Alter der Betroffenen zum Zeitpunkt der Indexoperation betrug 72 Jahre (54- 90 Jahre). Die mittlere Nachbeobachtungszeit lag bei 71 Monaten (21-114 Monate). Sämtliche in der Folge aufgetretenen Komplikationen wurden dokumentiert und die radiologischen und funktionellen Ergebnisse (anhand des Harris Hip Scores (HHS) sowie der visuellen Analogskala für Schmerz (VAS)) wurden ausgewertet.
ERGEBNISSE:
Mittels Kaplan-Meier-Analyse konnte für unsere Studiengruppe ein 5-Jahres-Implantatüberleben von 91% (Konfidenzintervall 77%-96%) festgestellt werden). Der mittlere HHS verbesserte sich in unserem Patient*innenkollektiv von 41 präoperativ auf 79 bei der letzten Nachuntersuchung (p< .001); die VAS verbesserte sich hochsignifikant von einem Mittelwert von sechs präoperativ auf postoperativ eins (p< .001).
Die Gesamtrevisionsrate betrug 16% (n=8). Zwei der Pat. benötigten eine Revision bei aseptischer Lockerung. Bei vier Pat. (8%) wurde eine periprothetische Infektion festgestellt: ein Patient wurde deshalb mit einer zweizeitigen Revision und ein weiterer mit einer Resektionsarthroplastik behandelt. Die anderen zwei Pat. wurden jeweils mit einem chirurgischen Eingriff im Sinne eines Debridements, ausgiebiger Spülung sowie dem Austausch der mobilen Teile behandelt. Von sechs Pat. (12%), die eine Hüftluxation erlitten, war bei zweien die Implantation einer Dual-Mobility-Acetabulumkomponente erforderlich.
DISKUSSION:
Wir konnten für die Implantation des hier beschriebenen Systems gute Ergebnisse für einen mittelfristigen Nachuntersuchungszeitraum nachweisen. In Zukunft könnte diese Technik die bereits etablierten Vorgehensweisen zur Behandlung der chronischen Beckendiskontinuität ergänzen und auch bei Pat. mit akut auftretender Diskontinuität oder periprothetischer Acetabulumfraktur eingesetzt werden.
Hintergrund:
Die vorgestellten Daten demonstrieren das klinische Ergebnis von Patienten, die sich eine Hüfttotalendoprothese (THA) unterzogen haben. Als Zugangsweg wurde der minimal-invasive, direkt anteriore Zugang in Einzelschnitttechnik gewählt (MIS-DAA). Die Patientin wurden bis zwölf Monate nach Operation beobachtet.
Methoden:
Es wurden die Daten von 73 Probanden mittels der folgenden Fragebogen ausgewertet: Harris Hip Score (HHS), eXtra Short Musculoskeletal Functional Assessment questionnaire (XSFMA), Short Form 36 (SF-36) health survey und Patient Health Questionaire 9 „deutsch“ (PHQ-9 D). Zur Schmerzmessung kam eine visuelle Analogskala (VAS von 0-4) zum Einsatz. Daneben wurde die Aktivität mit Hilfe des Schrittzählers Stepwatch™ Activity Monitor (SAM) und eines 25m Gehtests auf Zeit (T25-FW) erfasst. Während der gesamten Aufzeichnung wurden auch Komplikationen erfasst.
Ergebnisse:
Zwölf Monate nach der Operation verbesserten sich die HHS-Werte signifikant von 55,2 präoperativ auf 92,4 (Werte 0 – 100). Der FSFMA Funktionsscore fiel ebenfalls signifikant von 39,4 auf 10,3 und der Beeintrachtigungsscore von 47,0 auf 15,8. Der Score für die Physis (PCS) stieg im SF 36 signifikant von 27,5 präoperativ auf 47,5 nach zwölf Monaten. Der Score für mentale Gesundheit (MCS) fiel dagegen sogar leicht von 57,6 auf 55,0. Dagegen fiel die Prävalenz der mittels PHQ-9 D gemessenen Somatisierungsstörungen von elf auf einen Fall. Die Schmerzreduktion durch die Operation zeigte sich durch einen Rückgang auf der VAS von 2,41 auf 0,35 zwölf Monate postoperativ. Die durchschnittlich täglich absolvierten Lastwechsel nahmen laut Schrittzählermessung signifikant von 5113 präoperativ auf 6402 zu. Außerdem stieg die Gehgeschwindigkeit im T25-FW signifikant von 22,06 s (= 1,13 m/s) auf 18,14 s (= 1,38 m/s). Es wurden keine schwerwiegenden Komplikationen, wie z.B. Transplantatlockerungen, festgestellt.
Zusammenfassung:
In der Zusammenschau der Ergebnisse zeigt sich ein Jahr nach MIS-DAA-THA, dass die Patienten eine signifikant bessere Funktion, Aktivität und weniger Schmerzen aufweisen. Der MIS-DA-Zugang ist sicher und weist keine erhöhte Komplikationsrate auf.
Muscle and bone interact via physical forces and secreted osteokines and myokines. Physical forces are generated through gravity, locomotion, exercise, and external devices. Cells sense mechanical strain via adhesion molecules and translate it into biochemical responses, modulating the basic mechanisms of cellular biology such as lineage commitment, tissue formation, and maturation. This may result in the initiation of bone formation, muscle hypertrophy, and the enhanced production of extracellular matrix constituents, adhesion molecules, and cytoskeletal elements. Bone and muscle mass, resistance to strain, and the stiffness of matrix, cells, and tissues are enhanced, influencing fracture resistance and muscle power. This propagates a dynamic and continuous reciprocity of physicochemical interaction. Secreted growth and differentiation factors are important effectors of mutual interaction. The acute effects of exercise induce the secretion of exosomes with cargo molecules that are capable of mediating the endocrine effects between muscle, bone, and the organism. Long-term changes induce adaptations of the respective tissue secretome that maintain adequate homeostatic conditions. Lessons from unloading, microgravity, and disuse teach us that gratuitous tissue is removed or reorganized while immobility and inflammation trigger muscle and bone marrow fatty infiltration and propagate degenerative diseases such as sarcopenia and osteoporosis. Ongoing research will certainly find new therapeutic targets for prevention and treatment.
Akute Patellaluxationen sind häufige Kniegelenksverletzungen. Sie gehen oft mit einer Verletzung des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) einher, was zu rezidivierenden Patellaluxationen und patellofemoraler Instabilität führen kann. Ein möglicher Therapieansatz ist die Rekonstruktion des MPFL.
Zahlreiche Operationstechniken sind hierzu in der Literatur beschrieben, darunter Fixationen mit Interferenzschrauben, Bohrkanälen, Nahtankern oder Nahtfixationen am Knochen oder Weichgewebe. Sie werden meist mit einem autologen Sehnentransplantats durchgeführt und unterscheiden sich hauptsächlich in der Art dessen patellarer Fixation.
Meta-Analysen zeigen nach wie vor hohe Komplikationsraten und teilweise wenig zufriedenstellende Ergebnisse etablierter MPFL-Rekonstruktionen.
Ein vielversprechender Ansatz zur Senkung der Komplikationsraten sind patellare Fixationsmethoden, die auf das Einbringen von Fremdmaterial und Bohrungen durch die Patella verzichten. Solche implantat- und/oder bohrkanalfreien Fixationsmethoden sind bereits in der Literatur beschrieben, bis jetzt existieren jedoch nur wenige Studien zu deren biomechanischen Eigenschaften.
Ziel dieser Arbeit war der Vergleich biomechanischer Eigenschaften von fünf unterschiedlichen implantatfreien patellaren Fixationsmethoden beim MPFL- Ersatz mit dem nativen MPFL und mit nativen Extensorensehnen. Dazu wurde ein porcines Modell benutzt. Die Hypothese dieser Studie war, dass die patellare Weichteilfixation eines autologen Sehnentransplantats ohne Implantate oder Bohrkanal eine vergleichbare primäre Ausrissfestigkeit wie das native MPFL zeigt.
60 Patellae und Extensorensehnen wurden aus porcinen Hinterläufen extrahiert und randomisiert auf 6 Versuchsgruppen aufgeteilt (n=10). In den Gruppen 1 und 2 wurden patellare Weichteilfixationen getestet. In den Gruppen 3 und 4 wurden Bohrkanalfixationen mit unterschiedlichem Nahtmaterial durchgeführt (Gruppe 3: resorbierbarer Faden der Stärke USP 0, Gruppe 4: nicht-resorbierbarer Faden der Stärke USP 3). In Gruppe 5 erfolgte die patellare Fixation mittels V-förmigen Bohrkanal mit Durchmesser von 4,5 mm. In der sechsten Versuchsgruppe wurde zum Vergleich das native Gewebe getestet. In einer weiteren Versuchsgruppe wurden native porcine Extensorensehnen biomechanisch untersucht.
Die biomechanische Testung gliederte sich in mehrere Abschnitte. Zunächst erfolgte eine Präkonditionierung mit 10 Setzzyklen mit einem Kraftintervall von 5 - 20 N. Es folgte eine zyklische Testphase von 1000 Messzyklen mit einem Kraftintervall von 5 - 50 N. Im Anschluss wurde die maximale Kraft bis zum Versagen angewendet. Dabei wurden die Parameter maximale Ausrisskraft, Yield Load, Steifigkeit, Elongation nach 1000 Zyklen sowie die Versagensart untersucht. In der Versuchsgruppe des nativen Gewebes wurde direkt die maximale Kraft bis zum Versagen angewendet.
Die höchsten maximalen Ausrisskräfte wurden in Gruppen 1 und 2 gemessen (321,8 ± 53,5 N und 242,0 ± 57,4 N) und waren mit dem nativen Gewebe vergleichbar (252,1 ± 129,3 N, p > 0,05). Ein signifikant niedrigerer Yield Load im Vergleich zum nativen Gewebe zeigte sich in den Gruppen 3 (p < 0,01) und 4 (p = 0,01). Während der zyklischen Belastung war die Elongation der Präparate in Gruppe 3 signifikant höher im Vergleich zu den anderen Gruppen (5,3 ± 1 mm, p < 0,05). Alle Gruppen wiesen ähnliche Steifigkeiten wie das native Gewebe vor (p > 0,05). Die getesteten Fixationsmethoden zeigten signifikante Unterschiede in ihren biomechanischen Eigenschaften (p < 0,05). Insbesondere die Weichteilfixationen in Gruppen 1 und 2 wiesen adäquate biomechanische Eigenschaften im Vergleich zum nativen Gewebe vor.
Durch die Kombination aus geringerer Invasivität, Verzicht auf das Einbringen von Fremdkörpern, einfacher Anwendbarkeit und guter Primärstabilität sind patellare Weichteilfixationen vielversprechende Alternativen bei der MPFL-Rekonstruktion.
und guter Primärstabilität sind patellare Weichteilfixationen vielversprechende Alternativen bei der MPFL-Rekonstruktion.
Introduction/Background
Surfing, wind surfing and kite surfing enjoy a growing popularity with a large number of athletes worldwide. The aim of this study was to identify and compare the injury profiles and compare the injury profiles of these three extreme water sports.
Materials and Methods
These data for this retrospective cohort study were collected through an online standardised questionnaire during the 2017–18 season. The questionnaire included questions about anthropometry, skill level, injury diagnosis, injury mechanism, environmental conditions and training regimes.
Results
The 626 athletes included reported 2584 injuries. On average, each athlete sustained 4.12 injuries during the season. The most frequent injury location was in the lower extremity, in particular the foot, with 49 (16.4%) injuries in surfing, 344 (18.3%) in wind surfing and 79 (19.7%) in kite surfing. Surfing demonstrated a particularly high rate of head injuries (n = 37; 12.4%). Other frequent injury types were skin lesions (up to 42.1%) and contusions (up to 40.5%). The most common injury across all surfing sports was skin lesions of the foot (wind surfing: 11.7%; kite surfing: 13.2%; surfing: 12.7%). In surfing, skin lesions of the head were frequently observed (n = 24; 8.0%). In surfing, a ‘too large wave’ (n = 18; 24.7%) was main cause of the injury, while in wind surfing (n = 189; 34.5%) and kite surfing (n = 65; 36.7%) ‘own incompetence’ led to the most injuries.
Conclusion
This unique study compares injury epidemiology and mechanism in the three most popular surfing sports: wind surfing, kite surfing and surfing. Overall, injuries were sustained mainly in the lower extremity, while surfing also demonstrated a high rate of head injuries.
Diagnosis of chronic infection at total hip arthroplasty revision is a question of definition
(2021)
Purpose. Contradicting definitions of periprosthetic joint infection (PJI) are in use. Joint aspiration is performed before total hip arthroplasty (THA) revision. This study investigated the influence of PJI definition on PJI prevalence at THA revision. Test quality of prerevision aspiration was evaluated for the different PJI definitions. Methods. 256 THA revisions were retrospectively classified to be infected or not infected. Classification was performed according to the 4 different definitions proposed by the Musculoskeletal Infection Society (MSIS), the Infectious Diseases Society of America (IDSA), the International Consensus Meeting (ICM), and the European Bone and Joint Infection Society (EBJIS). Only chronic PJIs were included. Results. PJI prevalence at revision significantly correlated with the applied PJI definition (p=0.01, Cramer's V=0.093). PJI prevalence was 20.7% for the MSIS, 25.4% for the ICM, 28.1% for the IDSA, and 32.0% for the EBJIS definition. For synovial fluid white blood cell count, the best ROC-AUC for predicting PJI was 0.953 in combination with the MSIS definition. Conclusion. PJI definition significantly influences the rate of diagnosed PJIs at THA revision. Synovial fluid white blood cell count is a reliable means to rule out PJI. In cases with a borderline high synovial white blood cell count before THA revision as the only sign of chronic PJI, an extended diagnostic work-up should be considered.
To date, no consensus exists regarding the best surgical management of isolated, micro-traumatic long thoracic nerve (LTN) paresis. Our hypothesis was that a combined decompression of the LTN at two potential locations for entrapment would be effective in the management of dynamic LTN paresis. We report on twelve patients with isolated LTN parersis, with tenderness at two entrapment sites, who underwent bifocal LTN decompression after undergoing unsuccessful conservative treatment for at least 6 months; all patients had preoperative electrodiagnostic studies that confirmed the paresis and ruled out peripheral neuritis. Clinical and electrical improvements were observed in eight patients (67%) regarding shoulder flexion, shoulder abduction, and Quick-DASH scores. Four patients (33%) did not improve after surgery. The results corroborate our hypothesis that a bifocal LTN decompression can be an effective and reliable therapeutic option in more than half of a very selective patient population suffering from serratus anterior muscle deficiency.
Background
To identify injury patterns and mechanisms in professional men’s basketball by means of video match analysis.
Methods
In Germany, injuries are registered with the statutory accident insurance for professional athletes (VBG) by clubs or club physicians as part of occupational accident reporting. Moderate and severe injuries (absence of > 7 days) sustained during basketball competition in one of four seasons (2014–2017 and 2018–2019) in the first or second national men’s league in Germany were prospectively analyzed using a newly developed standardized observation form. Season 2017–2018 was excluded because of missing video material.
Results
Video analysis included 175 (53%) of 329 moderate and severe match injuries. Contact patterns categorized according to the different body sites yielded eight groups of typical injury patterns: one each for the head, shoulders, and ankles, two for the thighs, and three for the knees. Injuries to the head (92%), ankles (76%), shoulders (70%), knees (47%), and thighs (32%) were mainly caused by direct contact. The injury proportion of foul play was 19%. Most injuries (61%) occurred in the central zone below the basket. More injuries occurred during the second (OR 1.8, p = 0.018) and fourth quarter (OR 1.8, p = 0.022) than during the first and third quarter of the match.
Conclusion
The eight identified injury patterns differed substantially in their mechanisms. Moderate and severe match injuries to the head, shoulders, knees, and ankles were mainly caused by collision with opponents and teammates. Thus, stricter rule enforcement is unlikely to facilitate safer match play.
The fate and behavior of bone marrow mesenchymal stem/stromal cells (BM-MSC) is bidirectionally influenced by their microenvironment, the stem cell niche, where a magnitude of biochemical and physical cues communicate in an extremely orchestrated way. It is known that simplified 2D in vitro systems for BM-MSC culture do not represent their naïve physiological environment. Here, we developed four different 2D cell-based decellularized matrices (dECM) and a 3D decellularized human trabecular-bone scaffold (dBone) to evaluate BM-MSC behavior. The obtained cell-derived matrices provided a reliable tool for cell shape-based analyses of typical features associated with osteogenic differentiation at high-throughput level. On the other hand, exploratory proteomics analysis identified native bone-specific proteins selectively expressed in dBone but not in dECM models. Together with its architectural complexity, the physico-chemical properties of dBone triggered the upregulation of stemness associated genes and niche-related protein expression, proving in vitro conservation of the naïve features of BM-MSC.
Approaches to mimic the complexity of the skeletal mesenchymal stem/stromal cell niche in vitro
(2019)
Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) are an essential element of most modern tissue engineering and regenerative medicine approaches due to their multipotency and immunoregulatory functions. Despite the prospective value of MSCs for the clinics, the stem cells community is questioning their developmental origin, in vivo localization, identification, and regenerative potential after several years of far-reaching research in the field. Although several major progresses have been made in mimicking the complexity of the MSC niche in vitro, there is need for comprehensive studies of fundamental mechanisms triggered by microenvironmental cues before moving to regenerative medicine cell therapy applications. The present comprehensive review extensively discusses the microenvironmental cues that influence MSC phenotype and function in health and disease – including cellular, chemical and physical interactions. The most recent and relevant illustrative examples of novel bioengineering approaches to mimic biological, chemical, and mechanical microenvironmental signals present in the native MSC niche are summarized, with special emphasis on the forefront techniques to achieve bio-chemical complexity and dynamic cultures. In particular, the skeletal MSC niche and applications focusing on the bone regenerative potential of MSC are addressed. The aim of the review was to recognize the limitations of the current MSC niche in vitro models and to identify potential opportunities to fill the bridge between fundamental science and clinical application of MSCs.
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.
Summary
There is limited understanding of how asfotase alfa affects mineral metabolism and bone turnover in adults with pediatric-onset hypophosphatasia. This study showed that adults with hypophosphatasia treated with asfotase alfa experienced significant changes in biochemical markers of bone and mineral metabolism, possibly reflecting enhanced bone remodeling of previously osteomalacic bone.
Introduction
Hypophosphatasia (HPP), due to a tissue nonspecific alkaline phosphatase (TNSALP) deficiency, can cause impaired bone mineralization and turnover. Although HPP may be treated with asfotase alfa, an enzyme replacement therapy, limited data are available on how treatment with asfotase alfa affects mineral metabolism and bone turnover in adults with HPP.
Methods
ALP substrates, bone turnover and mineral metabolism markers, and bone mineral density (BMD) data from EmPATHY, a single-center, observational study of adults (≥ 18 years) with pediatric-onset HPP treated with asfotase alfa (NCT03418389), were collected during routine clinical care and analyzed from baseline through 24 months of treatment.
Results
Data from 21 patients showed significantly increased ALP activity and reduced urine phosphoethanolamine (PEA)/creatinine (Cr) ratios after baseline through 24 months of asfotase alfa treatment. There were significant transient increases in parathyroid hormone 1-84 (PTH), osteocalcin, and procollagen type 1 N-propeptide (P1NP) levels at 3 and 6 months and in tartrate-resistant acid phosphatase 5b (TRAP5b) levels at 3 months, with a significant decrease in N-terminal telopeptide of type 1 collagen (NTX) levels at 24 months. Lumbar spine BMD T scores continuously increased during treatment.
Conclusion
Significant changes in bone turnover and mineral metabolism markers after asfotase alfa treatment suggest that treatment-mediated mineralization may enable remodeling and bone turnover on previously unmineralized surfaces. Urine PEA/Cr ratios may be a useful parameter in monitoring treatment during routine care.
Purpose
The present study determined the postoperative phenotypes after unrestricted calipered kinematically aligned (KA) total knee arthroplasty (TKA), whether any phenotypes were associated with reoperation, implant revision, and lower outcome scores at 4 years, and whether the proportion of TKAs within each phenotype was comparable to those of the nonarthritic contralateral limb.
Methods
From 1117 consecutive primary TKAs treated by one surgeon with unrestricted calipered KA, an observer identified all patients (N = 198) that otherwise had normal paired femora and tibiae on a long-leg CT scanogram. In both legs, the distal femur–mechanical axis angle (FMA), proximal tibia–mechanical axis angle (TMA), and the hip–knee–ankle angle (HKA) were measured. Each alignment angle was assigned to one of Hirschmann’s five FMA, five TMA, and seven HKA phenotype categories.
Results
Three TKAs (1.5%) underwent reoperation for anterior knee pain or patellofemoral instability in the subgroup of patients with the more valgus phenotypes. There were no implant revisions for component loosening, wear, or tibiofemoral instability. The median Forgotten Joint Score (FJS) was similar between phenotypes. The median Oxford Knee Score (OKS) was similar between the TMA and HKA phenotypes and greatest in the most varus FMA phenotype. The phenotype proportions after calipered KA TKA were comparable to the contralateral leg.
Conclusion
Unrestricted calipered KA’s restoration of the wide range of phenotypes did not result in implant revision or poor FJS and OKS scores at a mean follow-up of 4 years. The few reoperated patients had a more valgus setting of the prosthetic trochlea than recommended for mechanical alignment. Designing a femoral component specifically for KA that restores patellofemoral kinematics with all phenotypes, especially the more valgus ones, is a strategy for reducing reoperation risk.
Wir stellen den seltenen Fall einer Insuffizienzfraktur der Klavikula nach Implantation einer inversen Schulterendoprothese (RSA) vor. Als Ursache solcher Frakturen wird eine vermehrte Zugbelastung durch den Musculus deltoideus nach RSA diskutiert. In den wenigen verfügbaren Fallberichten zeigten die betroffenen Patienten deutliche Funktionseinschränkungen. Die Versorgung erfolgte im vorliegenden Fall mit Plattenosteosynthese. Trotz intraoperativ gutem Korrekturergebnis kam es im Verlauf ohne Trauma zum Osteosyntheseversagen mit weiterer Dislokation der Fraktur.
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.
Retrospektive Untersuchung von prä- und postoperativ erhobener Datensätze von 60 Patienten, die über einen minimal-invasiven anterioren Zugang mit einer Nanos-Kurzschaftprothese versorgt wurden. Auswertung und Analyse des Outcome an Hand von 3 in der Literatur etablierten Fragebögen (PROM) WOMAC, EurQol und Harris Hip Score und Vergleich der Ergebnisse mit der Literatur.
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.
Metabolic glycoengineering enables a directed modification of cell surfaces by introducing target molecules to surface proteins displaying new features. Biochemical pathways involving glycans differ in dependence on the cell type; therefore, this technique should be tailored for the best results. We characterized metabolic glycoengineering in telomerase-immortalized human mesenchymal stromal cells (hMSC-TERT) as a model for primary hMSC, to investigate its applicability in TERT-modified cell lines. The metabolic incorporation of N-azidoacetylmannosamine (Ac\(_4\)ManNAz) and N-alkyneacetylmannosamine (Ac\(_4\)ManNAl) into the glycocalyx as a first step in the glycoengineering process revealed no adverse effects on cell viability or gene expression, and the in vitro multipotency (osteogenic and adipogenic differentiation potential) was maintained under these adapted culture conditions. In the second step, glycoengineered cells were modified with fluorescent dyes using Cu-mediated click chemistry. In these analyses, the two mannose derivatives showed superior incorporation efficiencies compared to glucose and galactose isomers. In time-dependent experiments, the incorporation of Ac\(_4\)ManNAz was detectable for up to six days while Ac\(_4\)ManNAl-derived metabolites were absent after two days. Taken together, these findings demonstrate the successful metabolic glycoengineering of immortalized hMSC resulting in transient cell surface modifications, and thus present a useful model to address different scientific questions regarding glycosylation processes in skeletal precursors.
Background
Diagnosis of subscapularis (SSC) tendon lesions on magnetic resonance imaging (MRI) can be challenging. A small coracohumeral distance (CHD) has been associated with SSC tears. This study was designed to define a specific threshold value for CHD to predict SSC tears on axial MRI scans.
Methods
This retrospective study included 172 shoulders of 168 patients who underwent arthroscopic surgery for rotator cuff tear or glenohumeral instability. Diagnostic arthroscopy confirmed an SSC tear in 62 cases (36.0%, test group a), rotator cuff tear tears other than SSC in 71 cases (41.3%, control group b) and glenohumeral instability without any rotator cuff tear in 39 cases (22.7%, zero-sample group c). All patients had a preoperative MRI of the shoulder (1.5T or 3T). Minimum CHD was measured on axial fat-suppressed proton density-, T2-, or T1-weigthed sequences. Receiver operating characteristics analysis was used to determine the threshold value for CHD, and sensitivity and specificity were calculated.
Results
CHD measurement had a good interobserver reliability (Intraclass correlation coefficient 0.799). Mean CHD was highly significantly (P < .001) less for test group a (mean 7.3 mm, standard deviation ± 2.2) compared with control group b (mean 11.1 mm, standard deviation ± 2.3) or zero-sample group c (mean 13.6 mm, standard deviation ± 2.9). A threshold value of CHD <9.5 mm had a sensitivity of 83.6% and a specificity of 83.9% to predict SSC tears.
Conclusion
A CHD <9.5 mm on MRI is predictive of SSC lesions and a valuable tool to diagnose SSC tears.
This review summarizes important information on the ectoenzyme tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) and gives a brief insight into the symptoms, diagnostics, and treatment of the rare disease Hypophosphatasia (HPP), which is resulting from mutations in the TNAP encoding ALPL gene. We emphasize the role of TNAP beyond its well-known contribution to mineralization processes. Therefore, above all, the impact of the enzyme on central molecular processes in the nervous system and on inflammation is presented here.
Locoregional recurrence is a major reason for therapy failure after surgical resection of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). The physiological process of postoperative wound healing could potentially support the proliferation of remaining tumor cells. The aim of this study was to evaluate the influence of wound fluid (WF) on the cell cycle distribution and a potential induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT). To verify this hypothesis, we incubated FaDu and HLaC78 cells with postoperative WF from patients after neck dissection. Cell viability in dependence of WF concentration and cisplatin was measured by flow cytometry. Cell cycle analysis was performed by flow cytometry and EMT-marker expression by rtPCR. WF showed high concentrations of interleukin (IL)-6, IL-8, IL-10, CCL2, MCP-1, EGF, angiogenin, and leptin. The cultivation of tumor cells with WF resulted in a significant increase in cell proliferation without affecting the cell cycle. In addition, there was a significant enhancement of the mesenchymal markers Snail 2 and vimentin, while the expression of the epithelial marker E-cadherin was significantly decreased. After cisplatin treatment, tumor cells incubated with WF showed a significantly higher resistance compared with the control group. The effect of cisplatin-resistance was dependent on the WF concentration. In summary, proinflammatory cytokines are predominantly found in WF. Furthermore, the results suggest that EMT can be induced by WF, which could be a possible mechanism for cisplatin resistance.
Additive manufacturing of scaffolds with sub-micron filaments via melt electrospinning writing
(2015)
The aim of this study was to explore the lower resolution limits of an electrohydrodynamic process combined with direct writing technology of polymer melts. Termed melt electrospinning writing, filaments are deposited layer-by-layer to produce discrete three-dimensional scaffolds for in vitro research. Through optimization of the parameters (flow rate, spinneret diameter, voltage, collector distance) for poly-ϵ-caprolactone, we could direct-write coherent scaffolds with ultrafine filaments, the smallest being 817 ± 165 nm. These low diameter filaments were deposited to form box-structures with a periodicity of 100.6 ± 5.1 μm and a height of 80 μm (50 stacked filaments; 100 overlap at intersections). We also observed oriented crystalline regions within such ultrafine filaments after annealing at 55 °C. The scaffolds were printed upon NCO-sP(EO-stat-PO)-coated glass slide surfaces and withstood frequent liquid exchanges with negligible scaffold detachment for at least 10 days in vitro.
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.
In bone tissue engineering, the design of in vitro models able to recreate both the chemical composition, the structural architecture, and the overall mechanical environment of the native tissue is still often neglected. In this study, we apply a bioreactor system where human bone-marrow hMSCs are seeded in human femoral head-derived decellularized bone scaffolds and subjected to dynamic culture, i.e., shear stress induced by continuous cell culture medium perfusion at 1.7 mL/min flow rate and compressive stress by 10% uniaxial load at 1 Hz for 1 h per day. In silico modeling revealed that continuous medium flow generates a mean shear stress of 8.5 mPa sensed by hMSCs seeded on 3D bone scaffolds. Experimentally, both dynamic conditions improved cell repopulation within the scaffold and boosted ECM production compared with static controls. Early response of hMSCs to mechanical stimuli comprises evident cell shape changes and stronger integrin-mediated adhesion to the matrix. Stress-induced Col6 and SPP1 gene expression suggests an early hMSC commitment towards osteogenic lineage independent of Runx2 signaling. This study provides a foundation for exploring the early effects of external mechanical stimuli on hMSC behavior in a biologically meaningful in vitro environment, opening new opportunities to study bone development, remodeling, and pathologies.
Sarcopenia and Malnutrition Screening in Female Osteoporosis Patients — A Cross-Sectional Study
(2021)
Sarcopenia and malnutrition are important determinants of increased fracture risk in osteoporosis. SARC-F and MNA-SF are well-established questionnaires for identifying patients at risk for these conditions. We sought to evaluate the feasibility and potential added benefit of such assessments as well as the actual prevalence of these conditions in osteoporosis patients. We conducted a cross-sectional, single-center study in female osteoporosis patients ≥ 65 years (SaNSiBaR-study). Results of the sarcopenia (SARC-F) and malnutrition (MNA-SF) screening questionnaires were matched with a functional assessment for sarcopenia and data from patients’ medical records. Out of 107 patients included in the analysis, a risk for sarcopenia (SARC-F ≥ 4 points) and a risk for malnutrition (MNA-SF ≤ 11 points) was found in 33 (30.8%) and 38 (35.5%) patients, respectively. Diagnostic overlap with coincident indicative findings in both questionnaires was observed in 17 patients (16%). As compared to the respective not-at-risk groups, the mean short physical performance battery (SPPB) score was significantly reduced in both patients at risk for sarcopenia (7.0 vs. 10.9 points, p < 0.001) and patients at risk for malnutrition (8.7 vs. 10.5 points, p = 0.005). Still, confirmed sarcopenia according to EWGSOP2 criteria was present in only 6 (6%) of all 107 patients, with only 3 of them having an indicative SARC-F score. Bone mineral density was not significantly different in any of the at-risk groups at any site. In summary, applying SARC-F and MNA-SF in osteoporosis patients appears to be a complementary approach to identify individuals with functional deficits.
Purpose: Patient-specific, flanged acetabular components are used for the treatment of Paprosky type III defects during revision total hip arthroplasty (THA). This monocentric retrospective cohort study analyzes the outcome of patients treated with custom made monoflanged acetabular components (CMACs) with intra- and extramedullary iliac fixation. Methods: 14 patients were included who underwent revision THA with CMACs for the treatment of Paprosky type III defects. Mechanism of THA failure was infection in 4 and aseptic loosening in 10 patients. Seven patients underwent no previous revision, the other seven patients underwent three or more previous revisions. Results: At a mean follow-up of 35.4 months (14–94), the revision rate of the implant was 28.3%. Additionally, one perioperative dislocation and one superficial wound infection occurred. At one year postoperatively, we found a significant improvement of the Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index (WOMAC) score (p = 0.015). Postoperative radiographic analysis revealed good hip joint reconstruction with a mean leg length discrepancy of 3 mm (−8–20), a mean lateralization of the horizontal hip center of rotation of 8 mm (−8–35), and a mean proximalization of the vertical hip center of rotation of 6 mm (13–26). Radiolucency lines were present in 30%. Conclusion: CMACs can be considered an option for the treatment of acetabular bone loss in revision THA. Iliac intra- and extramedullary fixation allows soft tissue-adjusted hip joint reconstruction and improves hip function. However, failure rates are high, with periprosthetic infection being the main threat to successful outcome.
Die Patellaerstluxation ist eine besonders im jüngeren Lebensalter auftretende Verletzungsform. Bei persistierender Instabilität mit Rezidivereignissen ist die Rekonstruktion des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) ein etabliertes Operationsverfahren.
In dieser Arbeit wurde bei 17 Patienten (Durchschnittsalter 22,65 Jahre) die posturale Stabilität sowie das Kraftverhalten der Oberschenkelmuskulatur im Mittel 400,65 Tage nach Durchführung einer MPFL-Plastik in Form einer klinischen Verlaufsstudie bestimmt.
Die Messung der posturalen Instabilität erfolgte im Einbeinstand auf einem Posturomed (Haider Bioswing). Dabei wurde aus der Ruheposition sowie nach Bewegungsimpuls in AP- und ML-Richtung die Wegstrecke der Standplattform aufgezeichnet. Bei allen Testmodi zeigten sich auf der operierten im Vergleich zur Gegenseite leichtgradig bessere Werte (nicht signifikant).
Die Kraftdiagnostik erfolgte durch isokinetische Testung der Kniegelenksextensoren bzw. -flexoren im Seitenvergleich mittels Biodex System 3 (Medical Systems) zunächst unter konzentrischen Kontraktionsbedingungen bei 60°/s und 240°/s sowie im Anschluss bei exzentrischer Flexion bei 60°/s Winkelgeschwindigkeit. Im ersten Abschnitt zeigten sich auf der betroffenen Seite in die Knieextension niedrigere Werte als auf der Gegenseite (teilweise signifikant) bei keiner wesentlichen Differenz in die Flexion. Im zweiten Teil erzielten die Probanden im Mittel mit ihrem operierten Bein geringere Werte als mit dem nicht operierten Bein (teilweise signifikant).
Zusammenfassend zeigt sich ca. ein Jahr postoperativ kein posturales Defizit jedoch ein Kraftdefizit des Streckapparates der operierten Seite. In der Literatur ist eine postoperative Quadrizepsdsyfunktion nach MPFL-Plastik vielfach beschrieben. Ein möglicher Pathomechanismus ist die arthrogene Muskelinhibition. Die Integration disinhibierender Maßnahmen in herkömmliche Rehabilitationsprogramme stellt einen denkbaren Therapieansatz dar.