Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie (Chirurgische Klinik II)
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Osteoarthrose ist eine häufige Erkrankung des Menschen, die mit einer deutlichen Morbidität und körperlichen Einschränkungen assoziiert ist. Weil Knorpelgewebe avaskulär ist und die Chondrozyten sich in einem postmitotischen Zustand befinden, besitzt Knorpel nur sehr geringes Selbstheilungspotenzial. Es gibt momentan keine effektive Therapie der Arthrose. Obwohl regenerative Ansätze mit dem Tissue Engineering von Knorpelgewebe vielversprechende Therapiealternativen darstellen, stellt die mangelnde laterale Integration von Knorpelgewebe ein chronisches Problem dar, das die Implantation von Knorpelkonstrukten vor Schwierigkeiten stellt. Die optimale Integrationsmethode sollte das Gewebe stark verbinden, klinisch schnell und einfach angewendet werden können, ein hohes Maß an Biokompatibilität besitzen und außerdem die Gewebereparatur fördern. In dieser Arbeit wurden natives Fibrinogen und unmodifizierte Gelatine in gelöster Form mittels einer neuartigen und schnellen Photooxidationsmethode unter Verwendung von Rutheniumkomplexen und Licht aus dem sichtbaren Spektrum zu Klebern vernetzt. Dabei ließ sich feststellen, dass insbesondere der Kleber aus Ruthenium und Gelatine Potenzial besitzt, Einsatz als Bioadhäsivum im Bereich Tissue Engineering von Knorpelgewebe zu finden. Ausschlaggebend dafür ist die Herstellung einer suffizienten Sofortadhäsion zwischen gegenüberliegenden Knorpelflächen einerseits, sowie die Förderung der Langzeitintegration andererseits, die für eine Stimulierung der Gewebereparatur im echten Knorpeldefekt vielversprechend ist. Weitere Forschung ist jedoch nötig, um die Abgrenzung der mechanischen Integration gegenüber der Kontrollgruppe besser zu unterstreichen und das Material weiteren Untersuchungen wie einer Analyse des Quellverhaltens zu unterziehen. Schließlich sollte das regenerative Potenzial des Gewebeklebers in in vivo Tiermodellen weiter systematisch untersucht werden. Zudem lieferte diese Arbeit vielversprechende Ergebnisse für den potenziellen Einsatz von RuGel im Bereich hydrogelbasiertes Tissue Engineering.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Therapiekonzepte „early total care“ (ETC) und „damage control orthopaedics“ (DCO) bei der Behandlung 90 polytraumatisierter Patienten mit Verletzungen an der oberen Extremität in der Universitätsklinik Würzburg. Nach dem „first hit“ im Rahmen des Polytraumas kann der Organismus und das Immunsystem durch eine aufwendige Operation im Sinne eines „second hit“ überfordert werden. Ziel des DCO ist es den „second hit“ zu minimieren, indem initial nur die notwendigsten Behandlungen durchgeführt werden und keine vollständige Ausversorgung entsprechend ETC durchgeführt wird. Es werden Kriterien herausgearbeitet, welche relevant für die initiale Therapieentscheidung sind. Liegen eine hohe Verletzungsschwere (ISS), Kreislaufkomplikationen und eine niedrige Überlebensprognose nach dem RISC II sowie schwere begleitende Kopf-, Abdomen-, Becken- oder Wirbelsäulenverletzungen vor, werden die Verletzungen an der oberen Extremität nach DCO therapiert. Zudem wird für komplexe Verletzungen der oberen Extremität mit Gelenkbeteiligung, Bandschäden oder schwerem Weichteilschaden, welche zeitaufwendige und planungsintensive Operationsverfahren bedürfen, die DCO-Strategie favorisiert. Wenn die notwendige Lagerung des Patienten auf dem Operationstisch für die Ausversorgung der Verletzung an der oberen Extremität initial möglich ist, wird die obere Extremitätenverletzung nach ETC therapiert, insbesondere wenn eine schwere Verletzung an der oberen Extremität vorliegt. In der ETC-Kohorte ist kein Patient verstorben. Das schlechtere Outcome in der DCO-Kohorte liegt vor allem an der initial höheren Verletzungsschwere. Auf Grund der besseren tatsächlichen als erwarteten Mortalität kann DCO als eine erfolgreiche Therapiestrategie bei schwerverletzten Patienten angesehen werden. Jedoch kann die vorliegende Arbeit keinen Nachteil für die Patienten durch die ETC-Behandlung feststellen.
Es wurden die Knie von 133 Probanden von 18 Untersuchern vermessen, indem der stabile Lachman-Test nach Auflegen des KLT Messgerätes an beiden Knien durchgeführt wurde. Aus den erhaltenen Messwerten wurde die Seit-zuSeit-Differenz (SSD) gebildet und mit dem Programm SPSS die jeweiligen Intraklassen-Korrelationskoeffizienten (ICC) für unterschiedliche Untersucherkonstellationen bestimmt und miteinander verglichen. Das KLT scheint als Messgerät, hinreichend unabhängig von verschiedenen Untersuchern, aber durchaus abhängig von weiteren Einflussfaktoren, gut zu funktionieren. Die Vorerfahrung der Untersucher spielt eher eine untergeordnete Rolle, wobei anfänglich eine Einarbeitung in den korrekten Umgang des Messgerätes empfehlenswert ist. Die Übereinstimmung der Messergebnisse bleibt im zeitlichen Verlauf auch mit zunehmendem Training zuverlässig konstant.
Ultrastructural analysis of wild-type and RIM1α knockout active zones in a large cortical synapse
(2022)
Rab3A-interacting molecule (RIM) is crucial for fast Ca\(^{2+}\)-triggered synaptic vesicle (SV) release in presynaptic active zones (AZs). We investigated hippocampal giant mossy fiber bouton (MFB) AZ architecture in 3D using electron tomography of rapid cryo-immobilized acute brain slices in RIM1α\(^{−/−}\) and wild-type mice. In RIM1α\(^{−/−}\), AZs are larger with increased synaptic cleft widths and a 3-fold reduced number of tightly docked SVs (0–2 nm). The distance of tightly docked SVs to the AZ center is increased from 110 to 195 nm, and the width of their electron-dense material between outer SV membrane and AZ membrane is reduced. Furthermore, the SV pool in RIM1α\(^{−/−}\) is more heterogeneous. Thus, RIM1α, besides its role in tight SV docking, is crucial for synaptic architecture and vesicle pool organization in MFBs.
In this study, the impact of reconstruction sharpness on the visualization of the appendicular skeleton in ultrahigh-resolution (UHR) photon-counting detector (PCD) CT was investigated. Sixteen cadaveric extremities (eight fractured) were examined with a standardized 120 kVp scan protocol (CTDI\(_{vol}\) 10 mGy). Images were reconstructed with the sharpest non-UHR kernel (Br76) and all available UHR kernels (Br80 to Br96). Seven radiologists evaluated image quality and fracture assessability. Interrater agreement was assessed with the intraclass correlation coefficient. For quantitative comparisons, signal-to-noise-ratios (SNRs) were calculated. Subjective image quality was best for Br84 (median 1, interquartile range 1–3; p ≤ 0.003). Regarding fracture assessability, no significant difference was ascertained between Br76, Br80 and Br84 (p > 0.999), with inferior ratings for all sharper kernels (p < 0.001). Interrater agreement for image quality (0.795, 0.732–0.848; p < 0.001) and fracture assessability (0.880; 0.842–0.911; p < 0.001) was good. SNR was highest for Br76 (3.4, 3.0–3.9) with no significant difference to Br80 and Br84 (p > 0.999). Br76 and Br80 produced higher SNRs than all kernels sharper than Br84 (p ≤ 0.026). In conclusion, PCD-CT reconstructions with a moderate UHR kernel offer superior image quality for visualizing the appendicular skeleton. Fracture assessability benefits from sharp non-UHR and moderate UHR kernels, while ultra-sharp reconstructions incur augmented image noise.
Objectives
Trauma evaluation of extremities can be challenging in conventional radiography. A multi-use x-ray system with cone-beam CT (CBCT) option facilitates ancillary 3-D imaging without repositioning. We assessed the clinical value of CBCT scans by analyzing the influence of additional findings on therapy.
Methods
Ninety-two patients underwent radiography and subsequent CBCT imaging with the twin robotic scanner (76 wrist/hand/finger and 16 ankle/foot/toe trauma scans). Reports by on-call radiologists before and after CBCT were compared regarding fracture detection, joint affliction, comminuted injuries, and diagnostic confidence. An orthopedic surgeon recommended therapy based on reported findings. Surgical reports (N = 52) and clinical follow-up (N = 85) were used as reference standard.
Results
CBCT detected more fractures (83/64 of 85), joint involvements (69/53 of 71), and multi-fragment situations (68/50 of 70) than radiography (all p < 0.001). Six fractures suspected in radiographs were ruled out by CBCT. Treatment changes based on additional information from CBCT were recommended in 29 patients (31.5%). While agreement between advised therapy before CBCT and actual treatment was moderate (κ = 0.41 [95% confidence interval 0.35–0.47]; p < 0.001), agreement after CBCT was almost perfect (κ = 0.88 [0.83–0.93]; p < 0.001). Diagnostic confidence increased considerably for CBCT studies (p < 0.001). Median effective dose for CBCT was 4.3 μSv [3.3–5.3 μSv] compared to 0.2 μSv [0.1–0.2 μSv] for radiography.
Conclusions
CBCT provides advantages for the evaluation of acute small bone and joint trauma by detecting and excluding extremity fractures and fracture-related findings more reliably than radiographs. Additional findings induced therapy change in one third of patients, suggesting substantial clinical impact.
Background
Avascular necrosis of the humeral head after proximal humeral fracture i.e. type 1 fracture sequelae (FS) according to the Boileau classification is a rare, often painful condition and treatment still remains a challenge. This study evaluates the treatment of FS type 1 with anatomic and reverse shoulder arthroplasty and a new subclassification is proposed.
Methods
This single-center, retrospective, comparative study, included all consecutive patients with a proximal humeral FS type 1 treated surgically in a four-year period. All patients were classified according to the proposed 3 different subtypes.
Constant score (CS), Quick DASH score, subjective shoulder value (SSV) as well as revision and complication rate were analyzed. In the preoperative radiographs the acromio-humeral interval (AHI) and greater tuberosity resorption were examined.
Results
Of 27 with a FS type 1, 17 patients (63%) with a mean age of 64 ± 11 years were available for follow-up at 24 ± 10 months. 7 patients were treated with anatomic and 10 with reverse shoulder arthroplasty. CS improved significantly from 16 ± 7 points to 61 ± 19 points (p < 0.0001). At final follow-up the mean Quick DASH Score was 21 ± 21 and the mean SSV was 73 ± 21 points. The mean preoperative AHI was 9 ± 3 mm, however, 8 cases presented an AHI < 7 mm. 4 cases had complete greater tuberosity resorption.
The complication and revision rate was 19%; implant survival was 88%.
Conclusion
By using the adequate surgical technique good clinical short-term results with a relatively low complication rate can be achieved in FS type 1. The Boileau classification should be extended for fracture sequelae type 1 and the general recommendation for treatment with hemiarthroplasty or total shoulder arthroplasty has to be relativized. Special attention should be paid to a decreased AHI and/or resorption of the greater tuberosity as indirect signs for dysfunction of the rotator cuff. To facilitate the choice of the adequate prosthetic treatment method the suggested subclassification system should be applied.
Operative treatment of ruptured pubic symphysis by plating is often accompanied by complications. Trans-obturator cable fixation might be a more reliable technique; however, have not yet been tested for stabilization of ruptured pubic symphysis. This study compares symphyseal trans-obturator cable fixation versus plating through biomechanical testing and evaluates safety in a cadaver experiment. APC type II injuries were generated in synthetic pelvic models and subsequently separated into three different groups. The anterior pelvic ring was fixed using a four-hole steel plate in Group A, a stainless steel cable in Group B, and a titan band in Group C. Biomechanical testing was conducted by a single-leg-stance model using a material testing machine under physiological load levels. A cadaver study was carried out to analyze the trans-obturator surgical approach. Peak-to-peak displacement, total displacement, plastic deformation and stiffness revealed a tendency for higher stability for trans-obturator cable/band fixation but no statistical difference to plating was detected. The cadaver study revealed a safe zone for cable passage with sufficient distance to the obturator canal. Trans-obturator cable fixation has the potential to become an alternative for symphyseal fixation with less complications.
Die Erzeugung von klinisch in der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie nutzbarem Fettgewebe stellt einen sehr wichtigen Aspekt in aktuellen Arbeiten des Tissue Engineerings, also der Erzeugung von spezifischem Gewebe aus Spenderzellen dar. Sollte es gelingen, aus patienteneigenen Zellen wieder neues Gewebe zu züchten, so würden daraus eine Fülle neuer Behandlungsmöglichkeiten für Gewebedefekte resultieren. In einer Vorgängerarbeit zu der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Adipogenese in vivo von Fettgewebe aus Vorläuferzellen, den Präadipozyten, durch geeignete Methoden der Vorkultivierung in vitro beeinflusst werden kann.
Die Unterschiede in der Vorbehandlung lagen in einer Induktion der Differenzierung der Präadipozyten bei gleichzeitigem Stopp der Proliferation und einer anschließenden verschieden langen Ausdifferenzierungsphase der Zellen in vitro im Brutschrank. Die resultierenden Konstrukte wurden in jeweils drei Mäuse in vier Gruppen implantiert und nach 1, 5, 12 und 24 Wochen entnommen und untersucht. Während die Präadipozyten von Gruppe 1 keine Induktion erfuhren, erfolgte diese bei den anderen drei Gruppen. Die Konstrukte der Gruppe 2 wurden dann bereits nach 2 Tagen der Induktion der Präadipozyten implantiert, die Konstrukte der Gruppe 3 blieben zur Differenzierung noch 7 Tage, die der Gruppe 4 noch 33 Tage im Brutschrank, bevor sie in die Versuchstiere eingebracht wurden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es zunächst, an den Gewebekonstrukten der Vorgängerarbeit eine histomorphometrische Analyse der resultierenden Adipozyten in vivo über die Zeit durchzuführen, um eine detaillierte Beurteilung des Verlaufs der Fettgewebeentwicklung anhand resultierender Zellzahlen darzustellen. Hierfür wurden die Gewebedünnschnitte der Mäuse nach einer HE-Anfärbung mikroskopisch untersucht und die Zellzahlen resultierend jeweils aus unreifen und reifen Adipozyten histomorphometrisch quantifiziert. Die Unterscheidung erfolgte mittels einer Größenzuordnung, wobei Zellen kleiner 20 µm Durchmesser den unreifen und Zellen größer 20 µm Durchmesser den reifen Adipozyten zugeordnet wurden.
Aus der quantitativen Analyse mittels Histomorphometrie ergab sich, dass in allen Konstrukten die Zahlen an Zellen der den unreifen Adipozyten zugeordneten Größenordnung von kleiner als 20µm tendenziell während der gesamten Zeit in vivo klein bleibt. Die Zellzahlen resultierend aus großen Zellen mit einem Durchmesser mehr als 20µm, die den reifen Adipozyten zugeordnet wurden, steigen dagegen in allen Proben leicht an, wobei die Konstrukte der Gruppe 4 den absolut höchsten Wert aufwiesen. In der HE-Anfärbung ist demgemäß in Gruppe 4 eine Vielzahl reifer Adipozyten zu erkennen.
Das zweite Ziel dieser Arbeit war es, durch Anfärbung charakteristischer Proteine der extrazellulären Matrix mittels markierter Antikörper und einer anschließenden immunohistochemischen Analyse des Verlaufs der Signalintensität dieser markierten Komponenten in der EZM die Adipogenese mittels Analyse der entstehenden Gerüstproteine zu verfolgen. Hierfür wurde durch eine umfangreiche immunohistochemische Analyse die Bildung der Kollagene I, IV und VI sowie von Laminin als Bestandteile der EZM analysiert und damit die Art und der Umfang der entstandenen extrazellulären Matrix während der Adipogenese qualitativ beurteilt. Die Fluoreszenz-Bilder der Proben nach den jeweiligen Gruppen und Wochen in vivo zeigen einen deutlichen Hinweis im Sinne der Bildung von Fettgewebe in den Gewebe-Konstrukten der Gruppe 4. Während in den Gruppen 1 und 2 fast durchweg faserartige Bindegewebsstrukturen, verbunden mit den entsprechenden eher fibrillärem Aussehen der Signale für die untersuchten Kollagene I, IV, VI und für Laminin gefunden werden konnten, zeigen die Konstrukte der Gruppe 3 und insbesondere von Gruppe 4 in den Fluoreszenz-Abbildungen deutlich ausgeprägtere, netzartig ausgebildete Strukturen.
Aus den Resultaten der vorliegenden Arbeit kann demnach geschlossen werden, dass die Art der Vorkultivierung eine spätere Adipogenese eindeutig beeinflussen kann. Eine längere Inkubationszeit nach erfolgter Induktion der Präadipozyten zur Förderung der Reifung zu Adipozyten vor der Implantation fördert die Bildung einer höheren Anzahl von Adipozyten und die Ausbildung einer charakteristischen EZM. Diese Erkenntnisse eröffnen für zukünftige Arbeiten die Möglichkeit, durch die weitere Optimierung der Vorkultivierung, verbunden mit einer eventuell noch besseren Überlebensrate der ursprünglich eingebrachten Zellen, die Herstellung von klinisch geeigneten Konstrukten aus Fettgewebe weiter voranzutreiben.
Die Versorgung älterer Patienten und der bei diesem Patientenkollektiv gehäuft auftre- tenden Verletzungen - wie die Tibiakopffraktur – rückt durch den demographischen Wandel unserer Gesellschaft immer weiter in den Fokus. Fallstricke in der Versorgung dieser Fraktur stellen die osteoporotisch verminderte Knochenqualität sowie die posto- perativ nicht adäquat umsetzbare Teilbelastung dar. Ziel unserer Studie war es deshalb, verschiedene im klinischen Alltag verwendete Osteosyntheseverfahren und die Kombi- nation derselben mit dem Knochenersatzmaterial chronOSTM Inject auf ihre biomecha- nischen Vor- und Nachteile zu prüfen.
Für unsere Studie verwendeten wir ausschließlich osteoporotische Synbone 1110 Kunst- knochen. Die gekürzten Tibiae wurden bei 5° Valgusstellung in einer eigens angefertig- ten Metallvorrichtung mittels Osteoklasiemodell frakturiert. Hierdurch konnte sicherge- stellt werden, dass ausschließlich Tibiakopfimpressionsfrakturen (AO:41 - B2.2) produ- ziert wurden. Nach minimal-invasiver Reposition erfolgte die Frakturversorgung mit drei unterschiedlichen Osteosyntheseverfahren und deren Kombination mit chronOSTM Inject: Zwei-Schrauben-Osteosynthese, Jail-Technik und Laterale Abstützplatte. Eine Gruppe mit ausschließlicher Knochenzementversorgung diente als Kontrollgruppe. Die Studie umfasste zwei Versuchsreihen mit halbem bzw. ganzem KG entsprechenden Be- lastungsniveaus (500 N resp. 1000 N), bei jeweils 63 Prüfkörpern verteilt auf sieben Gruppen á neun Knochen. Zur biomechanischen Testung erfolgte eine axiale Belastung der Versorgung mit 5000 Zyklen á 500 N bzw. 1000 N. Zum Ende der Prüfungsphase wurde der Knochen im Rahmen einer Load-to-failure-Testung bis zur maximalen Versa- gungslast getestet. Die für die Auswertung der Studie relevanten Parameter wurden be- züglich Displacement, Maximalkraft und Steifigkeit simultan zur Prüfung erhoben.
Auf beiden Belastungsniveaus erzielten kombinierte Osteosynthesen höhere Steifig- keitswerte als die konventionellen Versorgungstechniken. Die Kontrollgruppe erzielte ebenfalls jeweils höhere Steifigkeitswerte als die reine Zwei-Schrauben-Osteosynthese oder die Jail-Technik. Niveauübergreifend erzielte die Versorgung Laterale Abstützplatte + chronOSTM Inject die mit Abstand höchste Steifigkeit und die niedrigsten Displacementwerte. Generell konnte ein Trend zu niedrigerem Displacement durch Kno- chenzementzugabe aufgedeckt werden.
Während die Kontrollgruppen und Zwei-Schrauben-Osteosynthesen jeweils die schwächsten Versorgungen bei Maximalbelastung stellten, war Jail-Technik + chronOSTM Inject die Prüfgruppe mit der stärksten Osteosynthese, ohne jedoch signifi- kante Unterschiede zu den übrigen Gruppen zu erzielen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Knochenzement chronOSTM Inject insbe- sondere bei höheren Belastungsniveaus essentiell für eine Reduktion des Displacements ist.
In der Gesamtschau der Ergebnisse stellte sich die Versorgung Laterale Abstützplatte + chronOSTM Inject als das aus biomechanischer Sicht zu präferierende Osteosynthesever- fahren heraus. Diese Versorgungstechnik kombiniert die drei wichtigsten Eigenschaften einer stabilen Osteosynthese: hohe maximale Belastbarkeit, höchste Steifigkeitswerte und niedriges Displacement.
Trotz des erhöhten Operationsaufwandes bietet dieses Versorgungsverfahren bei Pati- enten in fortgeschrittenem Alter somit eine Alternative zu den operativen Standardver- fahren, insbesondere wenn eine unkontrollierte postoperative Initialbelastung anzu- nehmen ist.