Der Einfluss von rekombinantem speziesspezifischem Wachstumshormon (r-pGH) auf die sekundäre Frakturheilung: eine biomechanische Untersuchung am Osteotomiemodell beim Yucatan-Minischwein:
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1 EINLEITUNG 6
1.1 Frakturheilung 8
1.1.1 Die primäre Frakturheilung 8
1.1.2 Die sekundäre Frakturheilung 9
1.2 Torsionstestung am Knochen 10
1.3 Biomechanische Eigenschaften des Röhrenknochens 12
1.4 Wachstumsfaktoren 13
1.5 Wachstumshormon (GH) 15
1.6 Beeinflussung des Knochenstoffwechsels durch GH 17
1.7 Fragestellung der Arbeit 23
2 EIGENE UNTERSUCHUNGEN 24
2.1 Materialien 24
2.1.1 Versuchstiere und Tierhaltung 24
2.1.2 Implantatmaterial 25
2.1.3 Rekombinantes speziesspezifisches Wachstumhormon (r-pGH) 25
2.1.4 Messgeräte 26
2.1.5 Auswertung 26
2.2 Methoden 27
2.2.1 Versuchsanordnung 27
2.2.2 Narkose 27
2.2.3 Op - Vorbereitung 28
2.2.4 Portimplantation 29
2.2.5 Platten-Op 30
2.2.6 Op-Nachsorge 32
2.2.7 Applikation von (r-pGH) 32
2.2.8 Nachuntersuchungen 32
2.2.8.1 Blutabnahme 33
2.2.8.1.1 IGF-I Serumbestimmung 34
2.2.8.2 Röntgenuntersuchung 35
2.2.9 Tötung der Tiere 36
2.2.10 Präparation und Aufarbeitung der Tibiae. 37
3
2.2.10.1 Vermessung der Tibiae 39
2.2.10.2 Einbettung der Tibiae für die biomechanische Testung 39
2.2.11 Biomechanische Untersuchung 41
2.2.11.1 Erstellung und Auswertung der Daten .42
2.2.11.1.1 Bestimmung der Steifigkeit 42
2.2.11.1.2 Bestimmung des maximalen Drehmoments 43
2.2.11.1.3 Bestimmung der Energieabsorption .43
2.2.11.1.4 Bestimmung des maximalen Torsionswinkel .44
2.2.12 Statistische Auswertung 45
2.2.12.1 Hypothesen .45
3 ERGEBNISSE .47
3.1 Ergebnisse der Operationstechniken .47
3.1.1 Allgemeines 47
3.1.2 Postoperativer Verlauf 47
3.2 Steifigkeit im elastischen Bereich .48
3.2.1 Relative Torsionsteifigkeit im elastischen Bereich 50
3.2.2 Torsionssteifigkeit der rechten Tibiae im elastischen Bereich 51
3.2.3 Torsionssteifigkeit der linken Tibiae im elastischen Bereich 52
3.3 Initiale Steifigkeit .53
3.3.1 Relative initiale Steifigkeit. 54
3.3.2 Initiale Steifigkeit der rechten Tibiae 55
3.3.3 Initiale Steifigkeit der linken Tibiae 56
3.4 Maximales Drehmoment .57
3.4.1 Relatives maximales Drehmoment 58
3.4.2 Maximales Drehmoment der rechten Tibiae 59
3.4.3 Maximales Drehmoment der linken Tibiae 60
3.5 Energieabsorption .61
3.5.1 Relative Energieabsorption 62
3.5.2 Energieabsorption der rechten Tibiae 63
3.5.3 Energieabsorption der linken Tibiae 64
3.6 Maximaler Torsionswinkel .65
3.6.1 Relativer maximaler Torsionswinkel 66
3.6.2 Maximaler Torsionswinkel der rechten Tibiae 67
4
3.6.3 Maximaler Torsionswinkel der linken Tibiae 68
3.7 Knochen-und Kallusdurchmesser 69
3.7.1 Knochen- und Kallusdurchmesser anterior/posterior. 69
3.7.1.1 Relative Knochen- und Kallusdurchmesser anterior/posterior 70
3.7.1.2 Kallusdurchmesser anterior/posterior der rechten Tibiae 71
3.7.1.3 Knochendurchmesser anterior/posterior der linken Tibiae 72
3.7.2 Seitliche Knochen- und Kallusdurchmesser 73
3.7.2.1 Relative seitliche Knochen- und Kallusdurchmesser 74
3.7.2.2 Seitliche Kallusdurchmesser der rechten Tibiae 75
3.7.2.3 Seitliche Knochendurchmesser der linken Tibiae 76
3.8 IGF-I Serumspiegel 77
4 DISKUSSION 78
4.1 Grundsätzliche Überlegungen 78
4.2 Versuchsergebnisse 81
4.3 Beobachtungszeitraum und GH-Dosis .86
4.4 Vor- und Nachteile des verwendeten Frakturmodells 87
4.5 Der Gebrauch des kontralateralen Knochens als Kontrollmuster 88
4.6 Offene Fragen der Studie .88
4.7 Ausblick .89
5 ZUSAMMENFASSUNG 91
6 LITERATURVERZEICHNIS 93
7 VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN UND TABELLEN 106
7.1 Abbildungen 106
7.2 Tabellen 107
8 DANKSAGUNG 109
9 LEBENSLAUF 110
10 ERKLÄRUNG AN EIDES STATT 111
5
7 VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN UND TABELLEN
7.1 Abbildungen
Seite
Abb. 1.1 Primäre angiogene Frakturheilung am Beispiel einer stabilen Platten-
osteosynthese (modifiziert nach Willenegger et al., 1971) 8
Abb. 1.2 Sekundäre Knochenbruchheilung 9
Abb. 1.3 Schematische Darstellung einer Torsion 11
Abb. 1.4 Steifigkeit eines Röhrenknochens 12
Abb. 1.5 Wirkungsweise von GH, modifiziert nach Tripple et al, 1997 16
Abb. 2.1 Yucatan-Minischwein 24
Abb. 2.2 Fixierung des Portkissens 30
Abb. 2.3 Osteotomie der Tibia mit einer oszillierenden Säge 31
Abb. 2.4 Verschraubte DC-Stahlplatte 31
Abb. 2.5 Lagerungstrage nach L.M. Panepinto 35
Abb. 2.6 Röntgenaufnahmen im p.a.-Strahlengang 36
Abb. 2.7 Zur Dokumentation fotografierte rechte Tibia nach Entfernung der
Weichteile .38
Abb. 2.8 Schematische Darstellung einer Tibia und eines Tibiaquerschnittes .39
Abb. 2.9 Die Materialprüfungsmaschine und eine in Kunststoff fixierte Tibia... .40
Abb. 2.10 Bsp. Graphische Darstellung von Drehmoment und Torsionswinkel...42
Abb. 2.11 Bestimmung der Steifigkeit im Bereich der elastischen Verformung .43
Abb. 2.12 Darstellung der Fläche unter einer Steifigkeitskurve zur
Bestimmung der Energieabsorbtion .44
Abb. 3.1 Relative Steifigkeit im elastischen Bereich Prozent in der
kontralateralen Tibiae 50
Abb. 3.2 Torsionssteifigkeit im elastischen Bereich der rechten Tibiae 51
Abb. 3.3 Torsionssteifigkeit im elastischen Bereich der linken Tibiae 52
Abb. 3.4 Relative initiale Steifigkeit. 54
Abb. 3.5 Initiale Steifigkeit der rechten Tibiae 55
Abb. 3.6 Initiale Steifigkeit der linken Tibiae 56
Abb. 3.7 Relatives max. Drehmoment in Prozent der kontralateralen Seite 58
106
Abb. 3.8 Max. Drehmoment der rechten Tibiae 59
Abb. 3.9 Max Drehmoment der linken Tibiae 60
Abb. 3.10 Relative Energieabsorbtion in Prozent der kontralateralen Tibiae 62
Abb. 3.11 Energieabsorbtion der rechten Tibiae 63
Abb. 3.12 Energieabsorbtion der linken Tibiae 64
Abb. 3.13 Relativer maximaler Torsionswinkel 66
Abb. 3.14 Maximaler Torsionswinke! der rechten Tibiae. 67
Abb. 3.15 Maximaler Torsionswinkel der linken Tibiae 68
Abb. 3.16 Relative Knochen- Kallusdurchmesser anterior/posterior 70
Abb. 3.17 Kallusdurchmesser der rechten Tibiae anterior/posterior 71
Abb. 3.18 Knochendurchmesser der linken Tibiae anterior/posterior 72
Abb. 3.19 Relative seitliche Knochen- Kallusdurchmesser 74
Abb. 3.20 Seitliche Kallusdurchmesser der rechten Tibiae 75
Abb. 3.21 Seitliche Knochendurchmesser der linken Tibiae 76
Abb. 3.22 Ergebnisse der IGF-I Serumspiegelbestimmung 77
7.2 Tabellen
Tab. 1.1 Biologische Wirkung von GH an parenchymatösen Geweben 17
Tab. 1.2 GH und Knochenheilung in der Literatur 20
Tab. 2.1 Tabellarische Übersicht der durchgeführten Untersuchungen 33
Tab. 2.2 Blutparameter. 34
Tab. 2.3 Maßskala zu Schätzung der Drehmomente 37
Tab. 3.1 Rohdaten der Steifigkeitsbestimmung im elastischen Bereich 48
Tab. 3.2 Ausgewertete Daten der Torsionssteifigkeit im elastischen Bereich 49
Tab. 3.3 Rohdaten der Steifigkeitsbestimmung 53
Tab. 3.4 Ausgewertete Daten der initialen Torsionssteifigkeit 53
Tab. 3.5 Rohdaten der Drehmomentmessung 57
Tab. 3.6 Ausgewertete Daten der maximalen Drehmomente 57
Tab. 3.7 Rohdaten der Energieabsorbtionen 61
Tab. 3.8 Ausgewertete Daten der Energieabsorbtionen 61
Tab. 3.9 Rohdaten der maximalen Torsionswinkel 65
Tab. 3.10 Ausgewertete Daten der maximalen Torsionswinkel 65
107
Tab. 3.11 Rohdaten der Knochen- und Kallusdurchmesser
anterior/posteriorer 69
Tab. 3.12 Ausgewertete Daten der Kallusdurchmesser anterior/ posterior 69
Tab. 3.13 Rohdaten der Kallusdurchmesser in seitlicher Richtung 73
Tab. 3.14 Ausgewertete Daten aus der seitlichen Knochendurchmesser 73
108
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