dc.contributor.author
Schaser, Klaus-Dieter
dc.date.accessioned
2018-06-07T18:01:10Z
dc.date.available
2006-01-05T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/4517
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-8717
dc.description
Titel, Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG 4
1.1 Fraktur und Weichteilschaden 4
1.2 Pathophysiologie des geschlossenen Weichteilschadens 8
1.3 Interaktion von Periostverletzung, Weichteilschaden und Frakturheilung
11
2. WISSENSCHAFTLICHE FRAGESTELLUNG 14
3. EXPERIMENTELLE ARBEITEN 17
3.1 Tierexperimentelle Studien zum geschlossenen Weichteiltrauma 17
3.2 Therapeutische Ansätze zur Reduktion der mikrovaskulären Dysfunktion im
Skelettmuskel der Ratte nach geschlossenem Weichteiltrauma 50
4. DISKUSSION 87
4.1 Etablierung und Analyse des Modells zur standardisierten Erzeugung eines
geschlossenen Weichteiltraumas 87
4.2 In-vivo-Analyse der mikrovaskulären Perfusion des Skelettmuskels nach
geschlossenem Weichteiltrauma 89
4.3 Die Mikrozirkulation des Periostes bei traumatischem Weichteilschaden 91
4.4 Die Mikrozirkulation des Skelettmuskels und Periostes bei geschlossener
Fraktur 92
4.5 Die Mikrozirkulation des Skelettmuskels nach Fraktur und Weichteiltrauma
und ihre Bedeutung für die Biomechanik der Frakturheilung 94
4.6 Therapie des Weichteiltraumas mit hypertonen-hyperonkotischen Lösungen
96
4.7 Reduktion des Sekundärschadens nach geschlossenem Weichteiltrauma durch
N-Acetylcystein 99
4.8 Selektive Cyclooxygenase (COX)-2-Inhibition zur Therapie des
geschlossenen Weichteiltraumas 100
5. ZUSAMMENFASSUNG 103
6. LITERATUR 105
7. ANHANG 122
7.1 Verzeichnis der Abkürzungen 122
7.2 Danksagung 123
7.3 Eidesstattliche Versicherung 126
dc.description.abstract
Frakturen mit schweren Weichteilschäden und deren Folgezustände bestimmen
entscheidend die Prognose komplexer Extremitätenverletzungen. Die
Weichteilschädigung besitzt dabei zentrale Bedeutung für das
Frakturmanagement. Unklar ist bis heute jedoch, welche spezifischen
Pathomechanismen bei Vorliegen eines schweren Weichteilschadens zu einer
verzögerten Frakturheilung führen.
Vor diesem Hintergrund wurde ein klinisch relevantes tierexperimentelles
Modell der geschlossenen Weichteilverletzung etabliert. Mit Hilfe dieses
Modells wurde die Mikrozirkulation des Skelettmuskels und des Periostes der
Ratte sowohl nach Weichteilschaden als auch nach einfacher Fraktur zuverlässig
und mit guter Bildqualität mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie direkt
quantitativ analysiert.
Es kommt beim geschlossenen, traumatisch bedingten Weichteilschaden zu einer
protrahierten Ausbildung von spezifischen pathologischen Veränderungen in der
nutritiven Perfusion des Skelettmuskels und des Periostes. Diese sind mit
einer signifikanten Zunahme der mikrovaskulären Permeabilität als Anzeichen
eines sich progressiv entwickelnden Endothelzellschadens vergesellschaftet.
Weiterhin führt der geschlossene Weichteilschaden zu einer massiven
traumatisch-induzierten Entzündungsreaktion, die durch eine drastische Zunahme
der Akkumulation und Adhärenz von Leukozyten am mikrovaskulären Endothel
postkapillärer Venolen gekennzeichnet ist. Diese Mikrozirkulationsstörungen
werden bei kombinierter Fraktur und Weichteilschaden noch akzentuiert.
Weitere Untersuchungen konnten den pathogenetischen Einfluss eines schweren
Weichteilschadens auf die Biomechanik der Frakturheilung im Tiermodell der
Ratte quantitativ ermitteln. Nach Fraktur mit assoziiertem Weichteilschaden
wurde im Vergleich zu einfacher Fraktur eine signifikant geringere
Versagenslast und Energieabsorption in der Frühphase der Frakturheilung
nachgewiesen. Es fand sich ein funktioneller Zusammenhang der initialen
mikrovaskulären Dysfunktion mit den biomechanischen Testergebnissen zu 3
Wochen nach Verletzung.
Unterschiedliche therapeutische Ansätze zur Reduktion der mikrovaskulären
Dysfunktion im Skelettmuskel mit vasoaktiven, anti-inflammatorischen und anti-
oxidativ wirksamen Substanzen wie hypertonen-hyperonkotische Lösungen,
N-Acetylcystein und COX-2-Inhibitoren wurden in verschiedenen Teilprojekten
untersucht. Dabei konnte mit Hilfe intravitalmikroskopischer und Laser-
Doppler-103
Flowmetrischer Techniken eine nahezu komplette Restitution der posttraumatisch
gestörten kapillären Perfusion sowie eine signifikante Verminderung der
mikrovaskulären Permeabilität, Leukozytenadhärenz, Ödemmanifestation und
Myonekroserate demonstriert werden.
Das verzögerte posttraumatische Auftreten von mikrovaskulärem
Perfusionsversagen, endothelialer Permeabilitätsstörung, Leukozytenadhärenz
und intramuskulärer Drucksteigerung sowie Ödem lässt somit auf eine
pathogenetische Bedeutung der Mikrozirkulationsstörung für die Entwicklung des
Sekundärschadens schließen. Außerdem konnte die Korrelation von
mikrovaskulärer Dysfunktion und biomechanischer Stabilität die kausale
Bedeutung der Mikrozirkulationsstörung für die verzögerte Frakturheilung bei
schwerem Weichteilschaden aufzeigen.
Es kann gefolgert werden, dass biologisch-kausal wirksame Therapiekonzepte mit
der Zielsetzung der Gewebeprotektion und der Minimierung des Sekundärschadens
diesen Mikrozirkulationsstörungen früh und effektiv entgegenwirken müssen. Die
vorliegenden Ergebnisse könnten langfristig dazu dienen, die Mikrozirkulation
von Periost und Skelettmuskel bei effektiven Behandlungsalgorithmen der
Fraktur mit schwerem Weichteilschaden zu berücksichtigen. Durch die Kenntnis
der spezifischen Pathomechanismen sind wir in der Lage, effektivere
therapeutische Ansätze zu erarbeiten
de
dc.description.abstract
Major loss of tissue is an almost invariable consequence of severe closed soft
tissue injury (CSTI). Among the many factors which determine outcome of
complex injuries, the role of closed soft tissue damage remains only partly
understood. Clinically, the extent of soft tissue trauma determines the
outcome of complex injuries and has significant influence on bone healing. The
extent and the temporal relationship of periosteal microcirculatory
deteriorations after severe closed soft tissue injury (CSTI) are not known.
We hypothesized that progressive tissue damage following severe CSTI is
secondary to delayed and prolonged microvascular perfusion failure and
increased leukocyte recruitment. This study also evaluates the hypothesis that
periosteal microcirculation is adversely affected and the manifestation of
trauma-initiated microvascular impairment in periosteum is substantially
prolonged following CSTI.
To test this hypothesis the specific aims of the present study were to
quantitatively analyze the skeletal muscle and periosteum microcirculation,
i.e. nutritive perfusion and leukocyte-endothelial cell interaction, following
standardized fracture and CSTI using a new animal model.
Skeletal muscle (extensor digitorum longus muscle) and periosteum (meta-/
diaphyseal tibia) microvascular perfusion were analyzed by intravital
multifluorescence microscopy and laser-Doppler flowmetry. The microvascular
response to CSTI alone or in combination with fracture was characterized by a
significant reduction of capillary perfusion which was paralleled by an
increase in capillary diameter throughout the entire 5 day observation period
when compared with controls. Trauma-induced inflammatory response was
reflected by a markedly increased rolling and adherence of leukocytes,
primarily restricted to the endothelium of postcapillary venules. This was
accompanied by increased microvascular permeability indicative of substantial
loss of endothelial integrity.
Following fractures with soft tissue trauma the microvascular deteriorations
in skeletal muscle were accompanied by similar qualitative and temporal
changes in the periosteum. In addition, a decreased total failure load and
energy absorption in the early fracture healing period was found. Regression
analysis between initial capillary perfusion disturbances and biomechanical
stability (energy absorption at 3 weeks) revealed a positive functional
association.
Different therapeutic approaches using vasoactive and anti-inflammatory
substances designed to reduce microvascular dysfunction and leukocyte
adherence in skeletal muscle, e.g. hypertonic-hyperoncotic solutions,
N-acetylcysteine, COX-2 inhibitors, were investigated. These studies revealed
a marked and rapid restoration of posttraumatically disturbed microcirculation
and a significant reduction in trauma-induced edema, leukocyte infiltration
and myonecrosis (assessed by loss of desmin immunoreactivity).
The delayed manifestation of trauma-induced microcirculatory derangements,
leukocyte activation, edema formation, tissue pressure and myonecrosis
underscores the underlying and prognostic importance of microvascular
dysfunction for evolving secondary tissue damage. Furthermore, the correlation
between microvascular perfusion deficits and decrease in biomechanical
stability indicate a causative role of microcirculatory disturbances for
delayed fracture healing.
Therefore, clinical management of CSTI aimed at soft tissue preservation
should consider improvement of microvascular perfusion and the inhibition of
leukocyte-mediated tissue injury. These results may have further therapeutic
implications in terms of supporting microvascular blood supply and tissue
viability in the early posttraumatic period, preserving periosteal integrity
and considering the interaction of skeletal muscle damage and periosteal
microvascular injury during management of muskuloskeletal trauma.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
soft tissue trauma
dc.subject
microcirculation
dc.subject
skeletal muscle
dc.subject
fracture healing
dc.subject
intravital fluorescence microscopy
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
In-vivo-Analyse der Mikrozirkulation in Skelettmuskel und Periost nach
geschlossenem Weichteiltrauma und Fraktur
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Michael Nerlich
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Dieter Nast-Kolb
dc.date.accepted
2005-11-21
dc.date.embargoEnd
2006-01-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2006000053
dc.title.translated
In vivo analysis of skeletal muscle and periosteum microcirculation following
fracture and closed soft tissue trauma
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000001914
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2006/5/
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FUDISS_derivate_000000001914
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open access