dc.contributor.author
Riha, Thomas
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:53:46Z
dc.date.available
2010-05-11T09:38:52.801Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1757
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5959
dc.description.abstract
Die Behandlung von Knochendefekten stellt hohe Anforderungen an die moderne
Medizin. Eine Therapie, sei sie konservativer oder operativer Natur, muss
immer auf die biologische Situation des Patienten abgestimmt werden. Dabei
darf das Alter nicht außer Acht gelassen werden, um optimale biomechanische
Umgebungsbedingungen für eine vollständige Heilung zu gewährleisten. Ziel der
vorliegenden Arbeit war es biomechanische und radiologische Unterschiede in
der Knochendefektheilung alter und junger Ratten unter dem Einfluss variabler
Fixationssteifigkeit aufzuzeigen. Hypothesen der Arbeit waren zum einen die
biomechanische Überlegenheit des ausgeheilten Kallusgewebes junger Tiere
gegenüber alten Tieren; zum anderen ein biomechanisch besseres
Heilungsergebnis rigide fixierter Tiere innerhalb der jeweiligen Altersgruppe.
36 weibliche Sprague-Dawley Ratten wurden in vier Gruppen von je neun Tieren
aufgeteilt, Gruppe JS und JR bestand aus jungen Tieren mit einem Alter von 12
Wochen. Gruppe AS und AR bestand aus Ratten mit einem Alter von 12 Monaten.
Während Gruppe JS und AS mit der semi-rigiden Konfiguration (Offset 15 mm) des
externen Fixateurs versorgt wurden, erfolgte die Operation in den Gruppen JR
und AR mit dem rigiden Setup (Offset 7,5 mm). Nach sechs Wochen wurden beide
Femora der Tiere entnommen und hinsichtlich Steife und maximalem Drehmoment
untersucht. Weiterhin wurde radiologisch die Kallusquerschnittsfläche der
Femora sowie die Überbrückung des Knochendefektes durch Kallusgewebe bestimmt.
Sechs Wochen post OP zeigte sich eine signifikante statistische Interaktion
zwischen Alter und Fixation (p<0,0001). Die torsionale Steife der Gruppe JR
war signifikant höher als die der übrigen Gruppen (JS: p<0,001; AR: p<0,001;
AS: p<0,001). Weiterhin zeigte Gruppe JS ein signifikant höhere torsionale
Steife gegenüber Gruppe AS (p=0,006) und AR (p=0,046). Die Testung des
maximalen Drehmomentes zeigte eine signifikante statistische Interaktion
beider Variablen (p=0,0002). Weiterhin zeigten sich signifikante Unterschiede
zwischen AR und JS (p<0,001), AS (p=0,046) und JR (p<0,001). Gruppe JR zeigte
ein höheres maximales Drehmoment verglichen mit JS (p=0,012) und AS (p=0,001).
Zum Zwei-Wochen-Zeitpunkt zeigte die Gruppe JR (p=0,006) einen signifikant
höheren radiologischen Score im Vergleich zu Gruppe JS (p=0,05) und AR
(p=0,009). In Woche sechs post OP (p=0,032) fand sich eine signifikant höhere
Konsolidierungsrate der Gruppe JS gegenübergestellt Gruppe AS (p=0,024) und AR
(p=0,015) und Gruppe JR gegenübergestellt Gruppe AR (p=0,038). Die KQF der
Gruppe JS war in der zweiten Woche größer als die der alten Gruppen (AS:
p=0,025; AR: p=0,003). Die KQF der Gruppe JR gegenübergestellt Gruppe JS war
signifikant kleiner zum Vier- als auch zum Sechs-Wochen-Zeitpunkt (Woche vier,
sechs: p=0,002). Der Vergleich mit Gruppe AS zeigte zum Sechs-Wochen-Zeitpunkt
ein ähnliches Ergebnis (p=0,03). Diese Studie belegt den maßgeblichen Einfluss
des biologischen Alters und der mechanischen Umgebung auf das Ergebnis der
Knochendefektheilung. Vor dem Hintergrund der bisher hauptsächlich bei jungen
Tieren durchgeführten Versuche zeigt diese Studie, dass bei jungen Individuen
optimale Fixationsbedingungen nicht zwangsläufig auf alte Individuen
übertragbar sind und so wie hier zu einem inversen Ergebnis führen können.
Eine an das biologische Alter angepasste Fixationsstabilität könnte helfen die
Pseudarthroserate im klinischen Alltag zu senken und zu einer schnelleren und
qualitativ besseren Knochendefektheilung führen
de
dc.description.abstract
Non-unions and delayed healing are still prevalent complications in fracture
and bone defect healing. Both mechanical stability and age are known to
influence this process. However, it remains unclear which factor dominates and
how they interact. Within this study, we sought a link between both factors.
In 36 female Sprague-Dawley rats, the left femur was osteotomized, distracted
to an osteotomy gap of 1.5 mm and externally fixated. Variation of age (12 vs.
52 weeks - biologically challenging) and fixator stiffness (mechanically
challenging) resulted in 4 groups (each 9 animals): JS: young semi-rigid, AS:
old semi-rigid, JR: young rigid and AR: old rigid. Qualitative and
quantitative radiographical analyses were performed at weeks 2, 4 and 6 after
surgery. Six weeks post-op, rats were sacrificed and femora were harvested for
biomechanical testing (torsional stiffness (TS) and maximum torque at failure
(MTM)). Six weeks after surgery, TS showed a significant interaction between
age and fixation stiffness (p<0.0001). TS in JR was significantly higher than
that in the other groups (JS: p<0.001; AR: p<0.001; AS: p<0.001).
Additionally, JS showed a significantly higher TS compared to the AS (p=0.006)
and AR (p=0.046). Testing of MTM showed a significant interaction of both
variables (p=0.0002) and led to significant differences between AR and JS
(p<0.001), AS (p=0.046) and AR (p<0.001). The JR showed a higher MTM compared
to JS (p=0.012) and AS (p=0.001), whereas AR's MTM was inferior compared to
AS. At 2-week follow-up, JR (p=0.006), and at 6-week follow-up, JS and JR
(p=0.032) showed significantly higher radiographic scores. At 2-week follow-
up, JS's callus was larger than that of the old groups (AS: p=0.025; AR:
p=0.003). In JR a significantly smaller callus was observed compared to JS at
time points 4 and 6 weeks (p=0.002 for both) and compared to AS at 6-week
follow-up (p=0.03). The effect of age seems to invert the effect of mechanical
properties of the callus, which was not correlated to callus size. Adjusting
mechanical fixation stiffness to the different stages of age may help to
decrease failures in bone defect healing. The underlying mechanisms and causes
of the age-related influences and their clinical counterparts need to be
further investigated.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
external fixator
dc.subject
bone defect healing
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Einfluss von Alter und biomechanischer Stabilität auf die Knochendefektheilung
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. med. C. Perka
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. rer. nat. K. Raum, Priv.-Doz. Dr. med. habil. D. Wohlrab
dc.date.accepted
2010-05-16
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000017119-9
dc.title.translated
Influence of age and mechanical stability on bone defect healing
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000017119
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000007472
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access