Lehrstuhl für Orthopädie
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Finite Elemente Modelle werden derzeit als Basis von biomechanischen Analysen für Glenoidimplantate verwendet. Dafür werden üblicherweise herkömmliche CT-Daten benutzt, die jedoch nur eine grobe Annäherung an die dreidimensionalen trabekulären Strukturen der Spongiosa darstellen. Ziel der Untersuchung war eine genaue räumliche Erfassung des strukturellen Aufbaus und der Mineralisation der gelenknahen Scapula. Für die Untersuchung wurden 34 Scapulae von 17 Leichen (9 weibliche und 8 männliche) mit einem Sterbealter von 47 - 86 Jahren (Durchschnitt 76 Jahre) in einer Alkohol-Formmalin-Lösung fixiert und mit einem pQCT-Scanner (Stratec XCT 2000)untersucht. Der pQCT-Scanner erlaubt eine selektive, volumenbezogene Bestimmung der kortikalen und spongiösen Bereiche des Knochens. 35 definierte Schnittbilder pro Scapula wurden anschließend auf einem UNIX-System der Firma HERMES in digitale 3D-Modelle umgewandelt. Die Auswertung der Daten und Vermessung, sowie die Berechnung der Geometrie erfolgte mittels des Programms AVS-Express der Firma Advanced Visual Systems. Bestimmte ROIs (Regions of Interest) wurden an Punkten der Scapula definiert und anschließend vermessen. Als zentraler Fixpunkt wurde das geometrische Zentrum der Glenoidfläche verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass die übliche Reduktion auf kortikale und spongiöse Bereiche gleicher Dichte nur eine grobe Annäherung darstellt, die zugunsten einer komplexeren räumlichen Verteilung verlassen werden muss. Die gewonnen Daten stellen eine solide Grundlage für zukünftige Finite-Element-Analysen unter Einbeziehung der komplexen trabekulären Strukturen innerhalb der Scapula dar.
Background
Mesenchymal stem cell (MSC) based-treatments of cartilage injury are promising but impaired by high levels of hypertrophy after chondrogenic induction with several bone morphogenetic protein superfamily members (BMPs). As an alternative, this study investigates the chondrogenic induction of MSCs via adenoviral gene-delivery of the transcription factor SOX9 alone or in combination with other inducers, and comparatively explores the levels of hypertrophy and end stage differentiation in a pellet culture system in vitro.
Methods
First generation adenoviral vectors encoding SOX9, TGFB1 or IGF1 were used alone or in combination to transduce human bone marrow-derived MSCs at 5 x 10\(^2\) infectious particles/cell. Thereafter cells were placed in aggregates and maintained for three weeks in chondrogenic medium. Transgene expression was determined at the protein level (ELISA/Western blot), and aggregates were analysed histologically, immunohistochemically, biochemically and by RT-PCR for chondrogenesis and hypertrophy.
Results
SOX9 cDNA was superior to that encoding TGFB1, the typical gold standard, as an inducer of chondrogenesis in primary MSCs as evidenced by improved lacuna formation, proteoglycan and collagen type II staining, increased levels of GAG synthesis, and expression of mRNAs associated with chondrogenesis. Moreover, SOX9 modified aggregates showed a markedly lower tendency to progress towards hypertrophy, as judged by expression of the hypertrophy markers alkaline phosphatase, and collagen type X at the mRNA and protein levels.
Conclusion
Adenoviral SOX9 gene transfer induces chondrogenic differentiation of human primary MSCs in pellet culture more effectively than TGFB1 gene transfer with lower levels of chondrocyte hypertrophy after 3 weeks of in vitro culture. Such technology might enable the formation of more stable hyaline cartilage repair tissues in vivo.
Trotz ständiger Weiterentwicklung der modernen Endoprothetik weist ein künstliches Gelenk auch heute eine begrenzte Haltbarkeit auf. Insbesondere bei der Versorgung jüngerer Patienten mit gestiegener Lebenserwartung wird häufig die Prothesenstandzeit aufgebraucht und ein komplizierter Revisionseingriff notwendig. Hierbei ist die aseptische Prothesenlockerung der häufigste Grund für den Austausch eines Implantates. Das Knochenmark des betreffenden Knochens enthält humane Mesenchymale Stammzellen (hMSC), die zur Aufrechterhaltung und Regeneration des Bindegewebes und des Knochens selbst beitragen. Ob diese Zellen z.B. durch ein Proliferations- oder Differenzierungsdefizit eine Rolle in der Ätiologie einer aseptischen Prothesenlockerung spielen, ist bisher nicht abschließend geklärt.
In der vorliegenden Arbeit wurde die regenerative Kapazität von hMSC von zwei Spendergruppen untersucht und verglichen: Als Wechselgruppe dienten Patienten, bei denen es zu einer aseptischen Prothesenlockerung und der Notwendigkeit eines Revisionseingriffes (Wechseloperation) gekommen war. Patienten, denen primär eine Hüft- oder Kniegelenksendoprothese eingesetzt wurde, bildeten die Kontrollgruppe. Zur Beurteilung der regenerativen Eigenschaften der hMSC wurde zum einen das Wachstums- und Alterungsverhalten in Zellkultur zum anderen die in vitro Differenzierungskapazität untersucht.
Für die Rekonstruktion von Gelenkknorpeldefekten des Kniegelenkes in Folge eines Traumas oder einer Osteochondrosis dissecans (OD) stehen verschiedene operative Verfahren zur Verfügung. Die Autologe Chondrozytentransplantation (ACT) hat sich als zuverlässiges Rekonstruktionsverfahren erwiesen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine prospektive Fallseriestudie für eine neue Form der ACT mit einem Kollagen I Hydrogel (CaReS-Technologie) durchgeführt. Die Vorteile der Technologie liegen zum Einen darin, dass sich die Zellen homogen im Gel verteilen und zum Anderen, dass die Zellen unmittelbar nach dem Herauslösen aus dem Gelenkknorpel in das Gel eingebracht werden und dadurch eine geringere Dedifferenzierung der Chondrozyten stattfindet. Von März 2003 bis Ende 2006 wurden 29 Patienten in die Studie eingeschlossen. Die Ein- und Ausschlusskriterien erfüllten die Kriterien der Arbeitsgruppe ACT und Tissue Engineering der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie. Die Eingangs- und Nachuntersuchungsbögen wurden an die IKDC Form 2000 angelehnt. Insgesamt zeigte sich ein signifikanter Anstieg des IKDC Scores im mittleren follow-up von 30,7 Monaten von 47,3 auf 74,9 bei den 29 Patienten. Bei Aufschlüsselung der Patienten bzgl. Diagnose, Defektgröße, Lokalisation und Defektanzahl zeigte sich bei den Behandlungsgruppen OD, Trauma/degenerativ, > 4 cm2, mediale Femurkondyle und Einzeldefekte eine signifikante Zunahme des IKDC Scores im zeitlichen Verlauf. Der postoperative Schmerz zeigte einhergehend mit dem Anstieg des IKDC Scores eine signifikante Abnahme der Schmerzintensität in den Behandlungsgruppen OD, Trauma/degenerativ, > 4 cm2, mediale Femurkondyle und Einzeldefekte. Nachgewiesen wurde ebenfalls ein Anstieg des SF36 Scores, der den gegenwärtigen Gesundheitszustand sowohl körperlich als auch psychisch beurteilt. Zusammen mit einer globalen Patientenzufriedenheit von 80% und einem IKDC Funktionsstatus von I und II bei 77% der Patienten spiegeln die gewonnenen Daten die Ergebnisse der klassischen ACT bzw. anderer matrixgekoppelten Verfahren wieder. Die CaReS-Technologie stellt somit ein gleichwertiges Verfahren zu den bisher auf dem Markt befindlichen Techniken der ACT dar.
Einleitung: Der SMFA-D (Funktionsfragebogen Bewegungsapparat) ist ein neuer Patientenfragebogen zur Erfassung des Funktionszustands des Bewegungsapparates. Er ist die übersetzte und kulturadaptierte Version des in den USA entwickelten SMFA. Der für den deutschen Sprachraum adaptierte Fragebogen wurde bislang erfolgreich an operativ behandelten Gruppen von Patienten mit Erkrankungen des Bewegungsapparates (Coxarthrose, Gonarthrose, Rotatorenmanschettendefekt und Rheumatoide Arthritis) sowie an konservativ behandelten Patienten mit Coxarthrose evaluiert. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Überprüfung der Eignung des SMFA-D bei der Rehabilitation von Patienten mit Rheumatoider Arthritis, die ausschließlich konservative Therapie erhielten. Es werden die Testgütekriterien (Reliabilität, Validität und Änderungssensitivität) überprüft und Vergleiche zu anderen Fragebögen vorgenommen. Patienten und Methode: In einer prospektiven Studie an 56 Patienten mit konservativ behandelter Rheumatoider Arthritis wurden der SMFA-D, SF-36, Health Assessment Questionnaire (HAQ) und Funktionsfragebogen Hannover Polyarthritis (FFbH-P) zu drei Messzeitpunkten erhoben. Des Weiteren wurden von den Patienten die Schmerzen, der allgemeine Gesundheitszustand sowie der Funktionszustand ihres Bewegungsapparates eingeschätzt und es wurde eine Einschätzung des Arztes bezüglich des Funktionszustands und der Erkrankungsschwere erhoben. Ergebnisse: Die Reliabilitätskennwerte sind gut bis sehr gut (Cronbachs alpha: 0,93 bis 0,98; ICC: 0,87 bis 0,93.) Die Indizes des SMFA-D korrelieren zu den drei Messzeitpunkten jeweils signifikant mit FFbH-P (r = -0.72 bis -0.86), HAQ (r = 0.75 bis 0.85) und den Skalen des SF-36 (r = -0.27 bis -0.84) als Ausdruck der Konstruktvalidität. Auch zu den Einschätzungen des Arztes und der Patienten zeigen sich bedeutsame Korrelationen als Hinweis auf Kriteriumsvalidität. Die Effektstärken zur Erfassung der Änderungssensitivität sind beim SMFA-D ähnlich wie bei den anderen verwandten Fragebögen, sie können also als gut bewertet werden. Zusammenfassung: Der SMFA-D stellt auch bei konservativ behandelten Patienten mit Rheumatoider Arthritis ein praktikables, reliables, valides und änderungssensitives Instrument dar.
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.
Background: Mesenchymal stem cells (MSCs) and their chondrogenic differentiation have been extensively investigated in vitro as MSCs provide an attractive source besides chondrocytes for cartilage repair therapies. Here we established prototype foamyviral vectors (FVV) that are derived from apathogenic parent viruses and are characterized by a broad host range and a favorable integration pattern into the cellular genome. As the inflammatory cytokine interleukin 1 beta (IL1β) is frequently present in diseased joints, the protective effects of FVV expressing the human interleukin 1 receptor antagonist protein (IL1RA) were studied in an established in vitro model (aggregate culture system) of chondrogenesis in the presence of IL1β.
Materials and Methods: We generated different recombinant FVVs encoding enhanced green fluorescent protein (EGFP) or IL1RA and examined their transduction efficiencies and transgene expression profiles using different cell lines and human primary MSCs derived from bone marrow-aspirates. Transgene expression was evaluated by fluorescence microscopy (EGFP), flow cytometry (EGFP), and ELISA (IL1RA). For evaluation of the functionality of the IL1RA transgene to block the inhibitory effects of IL1β on chondrogenesis of primary MSCs and an immortalized MSC cell line (TERT4 cells), the cells were maintained following transduction as aggregate cultures in standard chondrogenic media in the presence or absence of IL1β. After 3 weeks of culture, pellets were harvested and analyzed by histology and immunohistochemistry for chondrogenic phenotypes.
Results: The different FVV efficiently transduced cell lines as well as primary MSCs, thereby reaching high transgene expression levels in 6-well plates with levels of around 100 ng/ml IL1RA. MSC aggregate cultures which were maintained in chondrogenic media without IL1β supplementation revealed a chondrogenic phenotype by means of strong positive staining for collagen type II and matrix proteoglycan (Alcian blue). Addition of IL1β was inhibitory to chondrogenesis in untreated control pellets. In contrast, foamyviral mediated IL1RA expression rescued the chondrogenesis in pellets cultured in the presence of IL1β. Transduced MSC pellets reached thereby very high IL1RA transgene expression levels with a peak of 1087 ng/ml after day 7, followed by a decrease to 194 ng/ml after day 21, while IL1RA concentrations of controls were permanently below 200 pg/ml.
Conclusion: Our results indicate that FVV are capable of efficient gene transfer to MSCs, while reaching IL1RA transgene expression levels, that were able to efficiently block the impacts of IL1β in vitro. FVV merit further investigation as a means to study the potential as a gene transfer tool for MSC based therapies for cartilage repair.
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.
In der Revisionsendoprothetik des Hüftgelenks bietet ein modulares Schaftsystem die Möglichkeit der intraoperativen Anpassung an die individuellen anatomischen Gegebenheiten. Dies ist eine Untersuchung des klinisch-radiologischen Outcomes des MRP-Revisionsschafts mit diaphysärer Fixation in der Revisionschirurgie. Der MRP-Revisionsschaft zeigt ein zufriedenstellendes klinisches Outcome.
Schultererkrankungen nehmen in sozioökonomischer Hinsicht einen Spitzenplatz unter den Erkrankungen des Bewegungsapparates ein.58 Die häufigen „klassischen Schultererkrankungen“ wie Schulterinstabilitäten, Rotatorenmanschettenrupturen und Omarthrosen sind schon sehr lange bekannt und durch viele Studien gut untersucht. Demgegenüber stellen Läsionen des Aufhängeapparates der langen Bizepssehne (LBS) eine sehr junge Schulterpathologie dar, über die es noch wenige Daten gibt. Im Jahre 1994 formten Walch et al.62 für diese komplexe intraartikuläre Halteschlinge der LBS den Begriff des „stabilizing pulley“, oder Bizepspulley. Im Folgenden sollen Anatomie, Funktion und Pathologie des Bizepspulleys mit allen wichtigen anatomischen Strukturen kurz erläutert werden.