Lehrstuhl für Orthopädie
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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.
With ageing, the loss of bone mass correlates with the expansion of adipose tissue in human bone marrow thus facilitating bone-related diseases like osteopenia and osteoporosis. The molecular mechanisms underlying these events are still largely unknown. Reduced osteogenesis and concurrently enhanced adipogenesis might not only occur due to the impairment of conventional osteogenic differentiation originating from mesenchymal stem cells (MSCs). Additionally, transdifferentiation of (pre-)osteoblasts into adipocytes could contribute to the fatty conversion. Therefore, the aim of the present study was to prove the existence of transdifferentiation between the adipogenic and osteogenic lineage and to elucidate molecular mechanisms underlying this phenomenon. At first, a cell culture system of primary human MSCs was established that allowed for differentiation into the adipogenic and osteogenic lineage and proved that the MSC-derived adipocytes and pre-osteoblasts were capable of transdifferentiation (reprogramming) from one into the other lineage. Thereby, lineage-specific markers were completely reversed after reprogramming of pre-osteoblasts into adipocytes. The osteogenic transdifferentiation of adipocytes was slightly less efficient since osteogenic markers were present but the adipogenic ones partly persisted. Hence, plasticity also reached into the differentiation pathways of both lineages and the better performance of adipogenic reprogramming further supported the assumption of its occurrence in vivo. The subsequent examination of gene expression changes by microarray analyses that compared transdifferentiated cells with conventionally differentiated ones revealed high numbers of reproducibly regulated genes shortly after initiation of adipogenic and osteogenic reprogramming. Thereof, many genes were correlated with metabolism, transcription, and signal transduction as FGF, IGF, and Wnt signalling, but only few of the established adipogenesis- and none of the osteogenesis-associated marker genes were detected within 24 h after initiation of transdifferentiation. To find possible key control factors of transdifferentiation amongst the huge amount of regulated genes, a novel bioinformatic scoring scheme was developed that ranked genes due to their potential relevance for reprogramming. Besides the reproducibility and level of their regulation, also the possible reciprocity between the adipogenic and osteogenic transdifferentiation pathway was taken into account. Fibroblast growth factor 1 (FGF1) that ranked as one of the leading candidates to govern reprogramming was proven to inhibit adipogenic differentiation as well as adipogenic transdifferentiation in our cell culture system. Further examination of the FGF signalling pathway and other highly ranked genes could help to better understand the age-related fatty degeneration at the molecular level and therefore provide target molecules for therapeutic modulation of the plasticity of both lineages in order to inhibit adipogenic degeneration and to enhance osteogenesis.
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.
Ultra-high-resolution photon-counting detector CT arthrography of the ankle: a feasibility study
(2023)
This study was designed to investigate the image quality of ultra-high-resolution ankle arthrography employing a photon-counting detector CT. Bilateral arthrograms were acquired in four cadaveric specimens with full-dose (10 mGy) and low-dose (3 mGy) scan protocols. Three convolution kernels with different spatial frequencies were utilized for image reconstruction (ρ\(_{50}\); Br98: 39.0, Br84: 22.6, Br76: 16.5 lp/cm). Seven radiologists subjectively assessed the image quality regarding the depiction of bone, hyaline cartilage, and ligaments. An additional quantitative assessment comprised the measurement of noise and the computation of contrast-to-noise ratios (CNR). While an optimal depiction of bone tissue was achieved with the ultra-sharp Br98 kernel (S ≤ 0.043), the visualization of cartilage improved with lower modulation transfer functions at each dose level (p ≤ 0.014). The interrater reliability ranged from good to excellent for all assessed tissues (intraclass correlation coefficient ≥ 0.805). The noise levels in subcutaneous fat decreased with reduced spatial frequency (p < 0.001). Notably, the low-dose Br76 matched the CNR of the full-dose Br84 (p 0.999) and superseded Br98 (p < 0.001) in all tissues. Based on the reported results, a photon-counting detector CT arthrography of the ankle with an ultra-high-resolution collimation offers stellar image quality and tissue assessability, improving the evaluation of miniscule anatomical structures. While bone depiction was superior in combination with an ultra-sharp convolution kernel, soft tissue evaluation benefited from employing a lower spatial frequency.
Background and purpose - Due to the relative lack of reports on the medium- to long-term clinical and radiographic results of modular femoral cementless revision, we conducted this study to evaluate the medium- to long-term results of uncemented femoral stem revisions using the modular MRP-TITAN stem with distal diaphyseal fixation in a consecutive patient series.
Patients and methods - We retrospectively analyzed 163 femoral stem revisions performed between 1993 and 2001 with a mean follow-up of 10 (5-16) years. Clinical assessment included the Harris hip score (HHS) with reference to comorbidities and femoral defect sizes classified by Charnley and Paprosky. Intraoperative and postoperative complications were analyzed and the failure rate of the MRP stem for any reason was examined.
Results - Mean HHS improved up to the last follow-up (37 (SD 24) vs. 79 (SD 19); p < 0.001). 99 cases (61%) had extensive bone defects (Paprosky IIB-III). Radiographic evaluation showed stable stem anchorage in 151 cases (93%) at the last follow-up. 10 implants (6%) failed for various reasons. Neither a breakage of a stem nor loosening of the morse taper junction was recorded. Kaplan-Meier survival analysis revealed a 10-year survival probability of 97% (95% CI: 95-100).
Interpretation - This is one of the largest medium- to longterm analyses of cementless modular revision stems with distal diaphyseal anchorage. The modular MRP-TITAN was reliable, with a Kaplan-Meier survival probability of 97% at 10 years.
Knochensialoprotein (BSP) ist ein Protein der extrazellulären Matrix im Knochen und mineralisierten Geweben, wird aber auch von verschiedenen Tumorzellen exprimiert (Bellahcene et al., 1994, 1997, 1998). Dies ist assoziiert mit einer schlechten Prognose und einem erhöhten Risiko für eine spätere Entwicklung von Knochenmetastasen. Diel et al. (1999) konnte zeigen, dass ein erhöhter Serum-BSP-Wert bei Patientinnen mit Mammakarzinom zu einem gehäuften Auftreten von Knochenmetastasen im Laufe der Erkrankung führt. BSP scheint ein Marker für die Entstehung von Knochenmetastasen zu sein. In der Literatur ist ein Antikörper beschrieben, der ein Epitop des BSP erkennt, welches im BSP aus Tumorzellen nicht glykosyliert ist, im BSP aus mineralisiertem Gewebe allerdings schon (Armbruster et al., 2009). Im Tiermodell konnte gezeigt werden, dass Knochenmetastasen verhindert werden können bei gleichzeitiger Gabe von Tumorzellen und Antikörpern gegen BSP beziehungsweise, dass bei vorhandenen Knochenmetastasen eine Behandlung der Tiere mit einem Anti-BSP-Antikörper die Metastasen zurückbildet (Bäuerle et al., 2005, 2006). In der aktuellen Arbeit wird die Expression von BSP an menschlichem Gewebe von Knochenmetastasen mit unterschiedlichen Primärtumoren mittels Immunhistochemie untersucht. Insgesamt wurden 35 Fälle von Knochenmetastasen mit Primärtumor eines Mammakarzinoms untersucht, wobei 22,9% eine BSP Expression aufweisen, davon 5,7% eine starke. Knochenmetastasen mit dem Primärtumor Prostatakarzinom sind mit 8 Fällen repräsentiert, wobei 75% positiv für BSP sind, davon 25% stark positiv. Die einzelnen Fälle zeigen eine starke BSP Expression im Stroma und eine schwache BSP Expression der Tumorzellen. Diese Ergebnisse des Antikörpers gegen normal glykosyliertes BSP wurden verglichen mit dem Antikörper gegen nicht glykosyliertes BSP. Der Nachweis von BSP in Tumorzellen zeigt dasselbe Ergebnis, BSP im Stroma wird durch den Antikörper gegen nicht- glykosyliertes BSP intensiver dargestellt. Daraus lässt sich folgern, dass der Antikörper gegen nicht- glykosyliertes BSP nicht spezifisch für die Isoform des BSP aus Tumorzellen ist, sondern gleichermaßen in der Routinediagnostik von BSP eingesetzt werden kann. Die Untersuchung könnte sogar darauf hinweisen, dass dieser Antikörper die nicht- glykosylierte Isoform im Stroma erkennt und damit bei Untersuchung des Stromas die bessere Alternative darstellt.
Patellaluxationen sind eine vor allem bei jungen, aktiven Patienten häufige Verletzung komplexer Ätiologie. Die Rekonstruktion des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) ist die aktuell etablierte Operationstechnik bei strecknaher patellofemoraler Instabilität, zu der in der Literatur eine Vielzahl an patellaren Fixationstechniken des autologen Sehnentransplantates beschrieben werden.
In dieser Studie wurden 71 Patienten 5 Jahre nach Rekonstruktion des MPFLs mit patellarer Fixation in Weichteiltechnik nachuntersucht und die klinischen Ergebnisse der Operationsmethode und die Zufriedenheit der Patienten ermittelt.
Dafür wurde die Reluxationsrate ermittelt und die Funktion der Kniegelenke im Alltag mithilfe des Kujala- und des Lysholm-Fragebogens, das Aktivitätsniveau der Patienten mit der Tegner-Aktivitätsskala erfasst. Im Rahmen einer Nachuntersuchung wurden die Beweglichkeit des Kniegelenks und die Stabilität der Kniescheibe klinisch untersucht. Die Ergebnisse wurden unter Berücksichtigung klinischer und radiologischer Risikofaktoren ausgewertet.
Die Studie ergab eine Reluxationsrate von 5,6% und ist somit vergleichbar mit der Rate anderer in der Literatur beschriebener Techniken. Die Ergebnisse der klinischen Untersuchung ergaben eine stabile ligamentäre Führung der Kniescheibe bei insgesamt guter Beweglichkeit der Kniegelenke, die Auswertung der Fragebögen zeigten signifikante Verbesserungen der Funktion der operierten Kniegelenke im Alltag bei unverändertem Aktivitätsniveau.
Im Ergebnis kann durch die vorliegende Studie belegt werden, dass durch die Rekonstruktion des MPFL mit weichteiliger patellarer Fixation langfristig gute Ergebnisse bei einer niedrigen Komplikationsrate erzielt werden können. Allerdings erhöht das Zusammentreffen verschiedener Pathologien wie eine Patella alta mit einer ausgeprägten Dysplasie der Trochlea das Risiko für eine persistierende Instabilität und eine erneute Luxation.
Die Implantation von Kniegelenks-Totalendoprothesen stellt heutzutage einen Routineeingriff dar, ist allerdings mit postoperativen Schmerzen und einer langwierigen Rehabilitation verbunden. In den letzten Jahren haben alternative Heilmethoden wie etwa die Traditionelle Chinesische Medizin eine zunehmende Verbreitung erfahren und speziell für die Akupunktur konnte auch eine schmerzlindernde Wirkung gezeigt werden. Inwieweit eine Akupunktur-behandlung in der postoperativen Situation das funktionelle Ergebnis verbessern kann ist unklar. Im Rahmen dieser Studie wurde deshalb der Einfluss einer Akupunktur auf das funktionelle Ergebnis zwischen dem zweiten postoperativen Tag und drei Monate nach der Operation untersucht. Dazu wurde eine randomisierte, kontrollierte und dreifach verblindete Monozenterstudie mit 60 Teilnehmern durchgeführt. Die Kontrollgruppe erhielt dabei die postoperative Standardtherapie, während die Interventionsgruppe vom 2. bis 6. Tag nach der Operation einmal täglich zusätzlich akupunktiert wurde. Im gleichen Zeitraum wurde eine dritte Studiengruppe, die Placebogruppe, scheinakupunktiert. Vom 2. bis 6. Tag nach der Operation sowie drei Monate später wurden die postoperativen Schmerzintensitäten abgefragt. Weiterhin wurden die maximal mögliche, passive Kniebeugung und die maximal mögliche Kniebelastung drei Monate nach der Operation ermittelt und das funktionelle Ergebnis der Operation mittels Fragebögen durch die Patienten bewertet. Dabei zeigten sich keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Studiengruppen. Aufgrund der Limitationen dieser sowie vergleichbarer Studien und angesichts uneinheitlicher Studienergebnisse bei insgesamt unzureichender Vergleichbarkeit der verschiedenen Akupunkturstudien ist eine abschließende Bewertung zur Wirksamkeit der Akupunktur nach Implantation einer Kniegelenks-Totalendoprothese jedoch nicht möglich. Dazu bedarf es weiterer, qualitativ hochwertiger und größerer Studien zu diesem Thema.
Hintergrund. Die „schmerzfreie Klinik" sowie die postoperative Schmerztherapie sind ein zentrales Thema in der heutigen Zeit. Im Bezug zu den ständigen Diskussionen zur Verbesserung der postoperativen Schmerztherapie und den unzähligen Forderungen nach einem Akutschmerzdienst, scheinen in Anbetracht der gegenwärtigen Kostenentwicklungen, preisgünstige oder kostenneutrale Alternativen zur schnellen und einfachen Verbesserung der Schmerztherapieversorgung ein „heiliger Gral“51 zu sein. Kliniken der Grund- und Regelversorgung, denen im Gegensatz zu Kliniken der Maximalversorgung nur beschränkte Ressourcen zur Verfügung stehen, ist die Einrichtung eines ASD oft nicht möglich2. Ziel dieser Studie war es, die Auswirkung der Implementierung einer standardisierten Schmerztherapie auf den postoperativen Schmerzverlauf nach orthopädischen Operationen zu untersuchen. Patienten und Methoden. Es wurden zwei orthopädische Patientengruppen untersucht, die sich einem operativen Eingriff unterzogen haben. Gruppe I (n = 249) erhielt eine unsystematische Schmerztherapie, die individuell und indikationsspezifisch erfolgte, Gruppe II (n = 243) erhielt eine standardisierte Schmerztherapie. Der Effekt der Schmerztherapie wurde mit einem Schmerzerfassungsprotokoll regelmäßig dokumentiert. Ergebnisse. Die Schmerzmessung ergab eindeutige Unterschiede im Schmerzerleben der beiden Gruppen. Patienten der Gruppe II gaben bis zum 9. postoperativen Tag signifikant weniger Schmerzen an. Im Gegenzug traten jedoch bei Gruppe II bis Tag 3 signifikant mehr unerwünschte Nebenwirkungen auf, insbesondere aus dem gastrointestinalen Formenkreis. Mobilität und Stimmung konnten durch die standardisierte analgetische Therapie ebenfalls signifikant verbessert werden. Schlussfolgerung. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Einführung eines standardisierten Schmerztherapieschemas für ein Haus mittlerer Größe (150 Betten) und einem Operationsspektrum, welches zum großen Teil sehr schmerzhafte knochenchirurgische Eingriffe beinhaltet, ein geeignetes Organisationsmodell zur Verbesserung der postoperativen Schmerztherapie darstellt. Die Implementierung einer standardisierten Schmerztherapie ist mit geringem personellem und überschaubarem zeitlichem Aufwand verbunden und ermöglicht auch ohne die Einführung eines Akutschmerzdienstes bei gleich bleibenden Ressourcen eine signifikante Verbesserung. Sie wurde vom ärztlichen Dienst und insbesondere vom Pflegepersonal positiv aufgenommen und ist im Hinblick auf die Reduzierung der postoperativen Schmerzen erfolgreich. Auch Mobilität und Stimmung der Patienten wurden positiv beeinflusst. Als Folge stieg jedoch die Inzidenz der Nebenwirkungen.
Der hyaline Gelenkknorpel ist auf Grund seines sehr eingeschränkten Selbstheilungspotentiales nicht in der Lage, auf Verletzungen mit adäquaten Regenerationsmechanismen zu reagieren. So hat sich in der Orthopädischen Klinik König-Ludwig-Haus zur Behandlung von fokalen Gelenkknorpelläsionen die matrixgekoppelte autologe Chondrozytentransplantation unter Verwendung eines Kollagen Typ I Hydrogel (CaReS®, Arthro Kinetics, Esslingen) etabliert. In der Zukunft könnten möglicherweise humane mesenchymale Stammzellen (hMSZ) eine alternative Zellquelle darstellen. In der vorliegenden Arbeit wurde in Anlehnung an die im klinischen Alltag befindliche matrixgekoppelte ACT der Frage nachgegangen, ob eine ex vivo Prädifferenzierung von hMSZ mit TGF-ß1 für 10 Tage zu einer chondrogenen Differenzierung führt. Durch den Nachweis chondrogener Markergene wie Kollagen II und Aggrekan konnte gezeigt werden, dass eine chondrogene Differenzierung von hMSZ unter Zugabe von TGF-ß1 über 10 Tage induziert werden kann. Ob diese 10-tägige Prädifferenzierung zu einem ausreichend stabilen Gelenkknorpelregenerat führen kann, muss letztendlich im Tierversuch überprüft werden.
Im ersten Teil dieser Arbeit wurden humane mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark (mhMSCs) und aus trabekulären Knochenfragmenten (bhMSCs) isoliert und in einem neurogenen Prädifferenzierungsmedium mit BME gefolgt von einem Differenzierungsmedium mit BHA und DMSO kultiviert. Anschließend wurden die differenzierten hMSCs mit den jeweiligen undifferenzierten, im normalen Wachstumsmedium kultivierten, mhMSCs bzw. bhMSCs verglichen. Im Verlauf der 6-tägigen neurogenen Differenzierung zeigte sich eine deutliche Veränderung der Zellmorphologie. Die meisten differenzierten Zellen erschienen kleiner und bildeten lange, für Nervenzellen typische Zellfortsätze aus, die sich teilweise mehrfach verzweigten. Weiterhin fand sich bei den differenzierten mhMSCs und bhMSCs eine Expressionszunahme bzw. eine de novo Expression der neuronalen Marker NSE und tau auf Gen- bzw. Protein-Ebene. Es konnte jedoch keiner Expressionsänderung von NF-M auf Protein-Ebene und in mehr als der Hälfte der Fälle sogar einer Expressionsabnahme auf RNA-Ebene gefunden werden. Die Differenzierung zeigte keinen reproduzierbaren Effekt auf die Expression des Astrozyten-Markers GFAP. Diese Ergebnisse zeigten sich sowohl bei den mhMSCs als auch bei den bhMSCs und lassen vermuten, dass bhMSCs ein ähnliches Potential besitzen wie mhMSCs und nicht wie ursprünglich vermutet, auf die Differenzierung in Zellen mesenchymalen Ursprungs beschränkt sind. Die Tatsache, dass bereits undifferenzierte hMSCs neurogliale Marker (NF-M, NSE, GFAP) exprimieren konnte in dieser Arbeit für mhMSCs bestätigt und erstmals auch für bhMSC beobachtet werden. Diese Ergebnisse unterstützen die Vermutung, dass es sich bei mhMSCs und bhMSCs um Neuroglia-Vorläuferzellen handelt, die in der Lage sind in neuronale Zellen (Nerven- und Gliazellen) zu differenzieren, und dass die neurogene Differenzierung eher eine quantitative Modulation der Genexpression als ein einfaches An-/Abschalten Neuronen-spezifischer Gene bewirkt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden zunächst Zellen vom peripheren Nerven isoliert und anschließend charakterisiert. Die aus dem peripheren Nerven herausgewachsenen spindelförmigen bzw. multipolaren Zellen bildeten mit ihren zahlreichen langen Fortsätzen ein regelrechtes Netzwerk und zeigten eine Expression der für Myelinmarker MPZ und PMP 22 sowie des Schwann-Zell-Markers S 100. Abschließend wurden mhMSCs und bhMSCs für 6 Tage in einem Schwann-Zell-Differenzierungsmedium mit Forskolin kultiviert. Die differenzierten spindelförmigen Zellen zeigten eine für Schwann-Zellen typischen fischzugartige Ausrichtung. Es fand sich eine starke Expressionszunahme der von den undifferenzierten Zellen nur schwach exprimierten Myelinmarker MPZ und PMP 22 auf RNA-Ebene sowie eine kräftige Expressionszunahme bzw. de novo Expression des Schwann-Zell-Markers S 100. Diese Ergebnisse zeigen, dass bhMSCs ebenso wie mhMSCS unter geeigneten Bedingungen in der Lage sind, eine für Schwann-Zellen typische Morphologie zu entwickeln und die Expression einzelner Schwann-Zell-Marker zu steigern. In wie weit sie auch funktionell Schwann-Zellen gleichen und damit entscheidend zur peripheren Nervenregeneration beitragen können, bleibt jedoch noch zu klären.
The goal of the project was to establish knock down of mRNA in human mesenchymal stem cells. Since these cells are difficult to transfect, a viral approach is needed to achieve sufficient expression of e. g. shRNA in a high percentage of cells to allow for an efficient silencing of corresponding mRNAs. For this purpose for every gene product of interest, a number of shRNA clones have to be tested to detect an individual shRNA with sufficient efficacy. Lentiviral systems for shRNA approaches have recently become available. The principal advantage of the lentiviral system is that it allows gene silencing in nondividing cells and therefore expands the usefulness of the RNAi-based gene silencing system. Lentivirus-delivered shRNAs are capable of specific, highly stable and functional silencing of gene expression in a variety of cell types. Since the viral transfection of MSCs is a time consuming process that involves transfection of 293 FT cells plus transduction of target cells, for this thesis the following approach was chosen: genes of interest were checked for expression in 293FT cells by RT-PCR. These gene products can be silenced in 293FT cells simply by transfection of shRNA clones and efficacy was subsequently tested by RT-PCR. Beyond this thesis then the project can proceed with effective clones to transduce primary MSCs with individual shRNA clones identified as effective silencing tool in this thesis.
HINTERGRUND: Eltern spielen im Rahmen der postoperativen Schmerztherapie von Kindern eine immer wichtigere Rolle. Validierte und einfach anzuwendende Instrumente zur Fremdbeobachtung durch Eltern können die Schmerzmessung verbessern. Ziel der Studie war daher die Evaluation einer deutschen Version der englischsprachigen Parents' Postoperative Pain Measure (PPPM-D). ERGEBNISSE: Die Relabilität zeigte ausreichend gute Cronbach's-alpha-Werte. Hohe Korrelationen mit den Vergleichsinstrumenten fanden sich als Ausdruck der KOntruktvalidität. Die diskriminative Validität zeigte an den ersten 3 postoperativen Tagen klinisch relevante und statistisch signifikante Unterschiede zwischen den nach Schwerefrad der Operation eingeteilten Gruppen. Zudem fanden sich Hinweise auf gute Änderungssensitivität. Die PPPM-D wurde als gut anwendbar und von der Mehrheit der Eltern als wichtig bewertet. SCHLUSSFOLGERUNG: Die PPPM-D ist ein von Eltern akzeptiertes, valides und reliables Instrument zur Fremdbeurteilung postoperativer Schmerzen bei Kindern zwischen dem 2. und 12. Lebensjahr nach orthopädischen Operationen.
Innerhalb der ersten zwei postoperativen Tage nach einer Knieprothesenimplantation zeigt der „Würzburger Schmerztropf“ den geringsten Verbrauch an Ausweichmedikation bei vergleichbarer Schmerzintensität und hoher Patientenzufriedenheit. Parecoxib zeichnete sich aufgrund der tendenziell selteneren unerwünschten Arzneimittelwirkungen aus und gewährleistet aufgrund der standardisierten Applikationszeit eine einfache Handhabung durch das Pflegepersonal. Andererseits benötigten die Patienten, die Parecoxib erhielten, mehr Ausweichmedikation und wiesen eine höhere Rate an Studienabbrüchen auf. Ebenso war im Vergleich der drei Studienarme der Blutverlust in der Parecoxib-Gruppe höher. Anhand unserer Studienergebnisse können wir keine eindeutige Therapieempfehlung rechtfertigen.
Technische Neuerungen und steigende Ansprüche an die Gesundheit stellen die moderne Medizin immer wieder vor neue Herausforderungen und führen zur Entwicklung von neuen Therapiekonzepten wie dem Tissue Engineering. Vielfach kommen dabei adulte pluripotente Stammzellen zum Einsatz. Bei der Regeneration mesenchymalen Gewebes wie Knochen, Knorpel und Muskulatur leisten Mesenchymale Stammzellen (MSCs) einen entscheidenden Beitrag. Diese lassen sich aus allen mesenchymalen Geweben des Körpers gewinnen und stellen daher zwar keine homogene Zellpopulation dar, doch sie lassen sich aufgrund phänotypischer und molekularbiologischer Gemeinsamkeiten charakterisieren.
In großer Zahl lassen sich MSCs aus dem Knochenmark gewinnen und werden als stromale MSCs bzw. mhMSCs (marrow-derived human MSCs) bezeichnet. Auf der Suche nach homogenen Subpopulationen von MSCs wurde in dieser Arbeit eine Zellpopulation aus Knochentrabekeln gewonnen, sogenannte bhMSCs (trabecular bone-derived MSCs), und anhand ihrer Genexpression mit mhMSCs verglichen. Dafür wurde RNA aus beiden Populationen in einem Microarray mit anschließender SAM (significance analysis of microarrays) analysiert um unterschiedliche Expressionsmuster zwischen mhMSCs und bhMSCs aufzuzeigen. Diese Ergebnisse wurden durch konventionelle Reverse Transkriptase Polymerase Kettenreaktion (RT-PCR) bestätigt, wobei das Augenmerk vor allem auf solche Gene gerichtet wurde, die differentiell exprimiert waren und zudem als Markergene ein Differenzierungspotential in bestimmte Gewebe wie Muskel und Knochen vorhersagen. Dabei konnte sowohl eine gute Übereinstimmung zwischen Microarray und RT-PCR demonstriert als auch die Hoffnung auf eine homogene (trabekuläre) MSC-Population mit anderen Differenzierungseigenschaften geweckt werden.
Im Verlauf weitergehender Untersuchungen der SAM fiel eine unerklärlich hohe Expression von Immunglobulinketten in der mhMSC-Kultur (Passage 0) auf, die letztlich auf eine Kontamination der Zellkultur mit Plasmazellen schließen ließ.
Da die Ergebnisse des Microarrays (Passage 0 Kultur) somit zu hinterfragen waren, wurde die Kontamination der Plasmazellen durch Passagieren der mhMSC-Zellkultur (Passage 1) beseitigt und erneut ein Microarray mit SAM durchgeführt. Dabei relativierten sich fast alle Expressionsunterschiede, die somit auf die Kontamination der Plasmazellen zurückgeführt werden mussten.
Einzig drei Gene (CD24, TRIB2, AHNAK) wurden in diesem zweiten Array differentiell exprimiert, was sich bei CD24 und TRIB2 auch durch RT-PCR untermauern ließ.
Es lässt sich also schlussfolgern, dass bhMSCs wahrscheinlich in der Zukunft des Tissue Engineering keinen Stellenwert haben werden, zumal ihre Gewinnung im Vergleich zu mhMSC deutlich aufwendiger ist.
Hintergrund: Die Metatarsalgie ist ein sehr heterogenes Krankheitsbild mit vielfältigen Ursachen. Als zugrunde liegender Pathomechanismus wird eine übermäßige plantare Druckbelastung im Bereich der Metatarsalköpfchen beziehungsweise eine Überlastung einzelner Metatarsalköpfchen bei verändertem Vorfußalignment angenommen. Operative Techniken zielen durch entsprechende Verkürzungs- oder Umstellungsosteotomien auf einen Druckausgleich ab und liefern diesbezüglich unterschiedliche, zum Teil widersprüchliche Ergebnisse. In dieser Studie soll geklärt werden inwieweit von der Röntgenmorphologie des Fußskeletts auf die Belastungsverhältnisse im Vorfußbereich geschlossen werden kann. Insgesamt ist diese Thematik bisher selten untersucht und unzureichend geklärt. Methodik: Primär erfolgte die Einteilung in eine Patientengruppe, 46 Füße mit Metatarsalgie, und 40 asymptomatische Füße als Vergleichskollektiv. In belasteten dorsoplantaren Röntgenaufnahmen wurden der Metatarsalindex (Plus-Minus-Index und Maestroindex) und der Intermetatarsale-1/2-Winkel gemessen und dementsprechend zum Vergleich Untergruppen gebildet. Die plantare Druckverteilung wurde durch dynamische Messungen im Gehen unter Verwendung des Emed-x/R Systems der Firma Novel bestimmt und hinsichtlich Spitzendruck, Druck-Zeit-Integral, Maximalkraft und Kraft-Zeit-Integral unter den Metatarsalköpfchen mit der Röntgenmorphologie verglichen. Ergebnisse: Es fand sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen der zu MT1 relativen Länge von MT2 und der plantaren Druckverteilung im Sinne einer Belastungssteigerung unter MH2 bei verlängertem Metatarsale 2. Die übrigen Metatarsallängen schienen kaum Auswirkung auf die plantaren Druckverhältnisse zu haben. Des Weiteren bewirkte ein großer Intermetatarsalwinkel tendenziell eine Belastungssteigerung unter MH2 und Minderung unter MH1. Insgesamt fanden sich bei gesunden Füßen weniger ausgeprägte Zusammenhänge. Im Vergleich zu gesunden war bei Füßen mit Metatarsalgie die Belastung im zentralen Vorfußbereich deutlich erhöht, der Intermetatarsalwinkel vergrößert und unerwartet das erste Metatarsale länger als das zweite. Diskussion: Die Resultate zeigten übereinstimmend, dass die individuelle Struktur des Fußskeletts beziehungsweise eine Abweichung im Sinne eines auffälligen Metatarsalindex mit Überlängen einzelner Metatarsalia oder ein großer Intermetatarsalwinkel nur teilweise die Entstehung von Metatarsalgien erklärt. Sie stellt lediglich eine Komponente im Zusammenspiel von Weichgewebe, Ballenarchitektur, Kapsel-Band-Strukturen und muskulären Wechselwirkungen dar. Die durch biomechanische Hebelwirkung bei Fehlstellungen des Fußskeletts entstehenden Kräfte gewinnen erst bei vorgeschädigtem Fuß an Einfluss. Ein gesunder Fuß scheint in der Lage Besonderheiten des Fußskeletts auszugleichen. Eine große interindividuelle Variabilität der plantaren Druckverteilung suggeriert eine große Spannbreite an physiologischen Druckwerten mit der Schwierigkeit die Grenze zum Pathologischen zu definieren.
Die Arthrose des Kniegelenkes stellt heutzutage die häufigste Gelenkerkrankung des Menschen dar. Nachdem die konservativen Therapiemöglichkeiten ausgeschöpft sind, wird dem Patienten meist die Implantation einer Knietotalendoprothese empfohlen. Aufgrund von Schmerzen, einer Infektion, oder einer Lockerung der Prothese kann jedoch ein Wechsel des Gelenkersatzes notwendig werden. Das Femoropatellargelenk stellt bei solchen Revisionsoperationen das häufigste und bedeutendste Problem dar.
Diese Studie vergleicht 5 operative Verfahren der Patella-rückflächenbearbeitung bei Revisionsoperationen. Hierzu wurden 118 Patienten anhand von 6 etablierten Scores sowie klinisch und radiologisch nach durchschnittlich ca. 2 Jahren nachuntersucht.
Die Gruppe der Patienten, welche vor der Revisionsoperation eine ersetzte Patellarückfläche aufwiesen und bei welchen dieser Ersatz entnommen und somit ein knöcherner Rest hinterlassen wurde, zeigte in fast allen Scores deutliche, wenn auch nicht signifikant schlechtere Ergebnisse. Diese gliedern sich gut in die Arbeiten anderer Autoren zu diesem Thema ein.
Weiterhin zeigte sich, dass der Kniescore nach Turba et al. für die Evaluation des Femoropatellargelenkes bei Knieprothesenrevisionen ungeeignet ist.
Bei der Patellarückflächenbearbeitung während Revisionsoperationen sollte beim Hinweis auf eine Beschädigung der Patellakomponente diese gewechselt werden, ansonsten kann der bestehende Ersatz belassen werden.
Das Entfernen eines bestehenden Ersatzes mit Hinterlassen eines knöchernen Restes sollte vermieden werden.
Bei weiteren Studien zu diesem Thema wäre es wünschenswert, zusätzlich zur postoperativen Untersuchung eine präoperative Untersuchung durchzuführen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden auf dem SICOT-Weltkongress der Orthopäden 2013 vorgestellt.
In dieser prospektiven randomisierten Studie wurde arthroskopisch unterstützt bei 62 Patienten über einen Zeitraum von November 1998 bis November 1999 eine Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes durchgeführt. Entweder mit autologem Lig. Patellae -Transplantat und Interferenzschraube oder mit Mehrfachsemitendinosussehnenersatz und femoral mit Endobuttonfixierung. In der Gruppenzusammensetzung konnte kein signifikanter Unterschied bezüglich Alter, Geschlecht und dem Aktivitätsniveau vor dem Verletzungszeitpunkt festgestellt werden. Bei allen wurde das gleiche postoperative Konzept angewendet. Dies beinhaltet eine Don-Joy Schiene (0/0/90°) und Teilbelastung bis 20 kg während der ersten sechs Wochen und außerdem externe Rehabilitation. Alle 62 Patienten wurden präoperativ zum Zeitpunkt der stationären Aufnahme und nach 6 Wochen untersucht, 60 nach 12 Wochen und noch 58 Patienten nach 6 Monaten und nach einem Jahr. Es konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Kollektiven bezüglich der erhobenen Daten analog zum Lysholm-Score, zum IKDC, zur Tegner-Aktivitätsskala, KT-1000 Arthrometermessung und bei der Ermittlung der Schmerzintensitäten mittels Visueller Analogskala festgestellt werden. Bei der Jahresabschlussuntersuchung erreichten noch 32 Patienten (55,17%) nicht ihr Aktivitätsniveau vor der Verletzung. Der Mittelwert im Kollektiv mit Lig. Patella Ersatz (LP) lag bei 6,1 und im Kollektiv mit Semitendinosussehnentransplantat (ST) bei 5,4. Der Durchschnittswert analog zum Lysholm-Score lag in der ST-Gruppe bei 90,9 und in der LP-Gruppe bei 89,8. 20 Patienten (69%) mit Semitendinosussehnenersatz und 21 (72,4%) mit Patellarsehnentransplantat wurden entsprechend dem IKDC besser als „C“ gewertet. Beide Verfahren können nach 12 Monaten als gleichwertig angesehen werden
In dieser Studie wurden 56 Patienten mit Coxarthrose und 59 Patienten mit Gonarthrose, die sich jeweils einem totalendoprothetischen Gelenkersatz unterzogen, vor der Operation und nach einem Zeitraum von drei Monaten unter Verwendung des XSMFA-D-Fragebogens evaluiert. Bei der Auswertung der Fragebögen zeigte sich eine statistisch signifikante Verbesserung des Funktions- und des Beeinträchtigungsindex, welche jeweils bei den Coxarthrosepatienten deutlicher ausgeprägter war als bei den Gonarthrosepatienten. Bei den Patienten mit Coxarthrose und endoprothetischem Gelenkersatz verbesserte sich der Funktionsindex des XSMFA ebenso wie der Beeinträchtigungsindex. Die Funktionskapazität des FFbH-OH und auch der HHS-Gesamtscore verbesserten sich merklich. Auch die Daten des HHS zeigten im Arztteil eine Verbesserung, ebenso wie sämtliche WOMAC-Indizes sowie der WOMAC-Gesamtscore. Während sich die Gehgeschwindigkeit ebenfalls positiv entwickelte, verbesserten sich die Indizes des Arztbogens zu Gelenkschmerzen und Funktionseinschränkung merklich. Bei Patienten mit Gonarthrose waren ähnliche Änderungen nach der Operation zu verzeichnen. Auch für diese Gruppe zeigte sich in nahezu allen Parametern eine statistisch bedeutsame Verbesserung, die jedoch nicht so stark ausgeprägt war wie bei den Patienten mit Coxarthrose: Der Funktionsindex verbesserte sich ebenso wie der Beeinträchtigungsindex. Die Funktionskapazität des FFbH-OH zeigte eine deutliche Verbesserung. Deutlich rückläufige Werte im Sinne einer Verbesserung fanden sich im WOMAC-Schmerzscore. Die WOMAC-Indizes zur Steife und Funktion bildeten ebenfalls deutliche Besserungen ab. Auch der WOMAC-Gesamtscore verbesserte sich. Die Gehgeschwindigkeit reduzierte sich erwartungsgemäß. Bei der Kovarianzanalyse war der Scoreausgangswert der Parameter mit dem größten Einfluss auf das postoperative Ergebnis nach drei Monaten. Die p-Werte in Bezug zur Baseline (Scoreausgangswert) lagen bei allen Skalen der Fragebögen XSMFA-D, WOMAC und FFbH-OH durchweg in einem signifikanten Bereich. Andere Kofaktoren wie Alter, Geschlecht und Gelenk übten einen geringer ausgeprägten Einfluss aus. Für den Funktionsindex des XSMFA-D zeigte sich 3 Monate postoperativ ein tendenzieller Einfluss des Gelenkes, während für den Beeinträchtigungsindex ein signifikanter Einfluss nachgewiesen werden konnte. Auch bei der Funktionskapazität des FFbH-OH sowie beim Parameter WOMAC-Gesamtscore zeigte sich ein signifikanter Einfluss des Gelenkes. Drei Monate nach totalendoprothetischem Gelenkersatz können Patienten mit Coxarthrose eine höhere funktionelle Verbesserung erreichen als Patienten mit Gonarthrose. Analog zu anderen Studien und zur klinischen Erfahrung mit totalendoprothetisch versorgten Cox- und Gonarthrosepatienten konnte dies durch die statistische Auswertung der XSMFA-D Fragebögen bestätigt werden. Der XSMFA-D ist ein geeignetes Instrument zur Messung des patientenzentrierten Outcome. Er kann im klinischen Alltag oder als Instrument zur Qualitätssicherung uneingeschränkt empfohlen werden.
Vergleichende Genexpressions-Analyse unterschiedlicher Populationen mesenchymaler Stammzellen
(2010)
Neben den omnipotenten embryonalen Stammzellen existieren im menschlichen Körper adulte mesenchymale Stammzellen (MSZ). Diese Zellen sind in mesenchymalen Geweben über den gesamten Organismus verteilt und sorgen für die Entwicklung und Erneuerung von mesenchymalen Geweben wie Knochen, Knorpel und Bändern. Daher gelten die MSZ im Gegensatz zu den omnipotenten embryonalen Stammzellen als multipotent. Diese verschiedenen MSZ stellen keine homogene Population dar, zeigen aber sowohl in vivo und auch in vitro ein ähnliches Differenzierungsverhalten. In der vorliegenden Arbeit wurde nun eine aus den Knochentrabekeln selbst isolierte MSZ-Population, so genannte bhMSZ, mit MSZ aus dem Knochenmark, mhMSZ genannt, mittels Array-Analyse miteinander verglichen. Die technische Evaluation des Array respektive der zugehörigen SAM-Analyse (significance analysis of microarrays) mittels konventioneller oder Real-Time PCR diente dazu, die Verlässlichkeit der Aussage der Hybridisierungsverfahren zu überprüfen. Dies wurde mit einem Set an ausgewählten Genen durchgeführt, die signifikant differentiell exprimiert waren, und die im Rahmen der Stammzellbiologie relevant erschienen. Die Analyse zeigte, dass die Übereinstimmung der Aussage im Array in über 80 % mit den Ergebnissen der RT-PCR kongruent war. Auf Grund starker interindividueller Schwankungen zeigte sich aber auch, dass die Anzahl der Spender 5 nicht unterschreiten sollte. Im Rahmen der Untersuchungen ergab sich, dass offenbar bei MSZ der Passage 0 eine Kontamination der MSZ mit Plasmazellen vorliegt. Weitere Versuche zeigten, dass erst das Passagieren der MSZ kontaminierende Plasmazellen weitgehend aus der Zellkultur entfernte. Aus diesem Grund wurde in einer weiteren Array Analyse das Transkriptom von MSZ aus Knochentrabekeln mit MSZ aus dem Knochenmark in Passage 1 verglichen. Es zeigten sich in einer stringenten SAM-Analyse keine Unterschiede im Transkriptom. Für klinische Anwendungen scheinen die bhMSZ daher auf Grund der aufwendigeren Isolierung und des dennoch eher geringen Zellgewinns nicht im gleichen Maß für klinische Anwendungen geeignet wie mhMSZ.