Tierärztl. Hochsch., Diss., 2003--Hannover.

Ulm, Univ., Diss., 2008.

Thesis (doctoral)--Freie Universität, Berlin, 2002.

Zugl.: Berlin, Charité, Univ.-Med., Diss., 2006 u.d.T.: Streitparth, Florian: Interfragmentäre Bewegungen und Bodenreaktionsparameter im Verlauf der Frakturheilung / Hergestellt on demand

Zugl.: Berlin, Universiẗat, Diss., 2006. / Zsfassung in dt. und engl. Sprache.

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss., 2009.

In dieser Studie wird die biomechanische Stabilität des anterioren subkutanen Fixateur Interne (USS II Polyaxiales- bzw. Click’X System) zur Stabilisierung der vorderen Beckenringverletzung mit der des supraacetabulären Fixateur Externe verglichen. An 36 Beckenmodellen aus Polyurethanschaum wurden instabile Beckenringverletzungen generiert. Diese wurden zunächst posterior mit je zwei sakroiliakalen Schrauben und anterior jeweils mit einem der drei genannten Fixateure versorgt und dann im Einbeinstand für je 1000 Zyklen mit 300, 400 und 500 N be- und entlastet. Statistisch zeigt sich zwischen den drei Gruppen kein signifikanter Unterschied für die Stabilität. Mit geringeren Komplikationsraten und vergleichbarer Stabilität bietet der anteriore subkutane Fixateur Interne klinisch sowie biomechanisch eine Alternative zum Fixateur Externe. Zudem besteht die Forderung nach einem für die Beckenringfixation konzipierten subkutanen Fixations-System, das unerwünschte Bewegungsfreiheiten des Titanbügels verhindert und damit Risiken für die Patienten minimiert. / This study compares the biomechanical stability of anterior subcutaneous fixation (USS II Polyaxial- resp. Click’X system) of pelvic ring injuries to the supraacetabular external fixator. On 36 synthetic pelvic bone models an unstable pelvic ring fracture was generated. Posterior fixation was achieved by two sacroiliacal screws. Anterior fixation was performed with one of the three mentioned Fixators. They were tested for each 1000 cycles with 300, 400, and 500 N using a single-leg stance model. Statistically there was no significant difference in stabilitiy between any of the groups. With a smaller rate of complication and comparable stability the anterior subcutaneous fixator clinically and biomechanically offers an alternative to the external fixator. Further, a fixation device specifically designed for pelvic ring fixation is required to prevent undesired movement of the titanious rod and thereby minimize risks for the patients.

Le desserrage des tiges est une complication fréquente des plâtres avec tiges transcorticales (TP) chez les grands animaux, nécessitant souvent leur retrait prématuré avant la guérison des fractures. Les charges excessives centrées sur le cortex à l’interface os-tige proximo-externe et disto-interne causent de l'ostéolyse. En utilisant un modèle de veau nouveau-né, ce projet a évalué un nouveau système de tige-manchon et anneau integré dans un plâtre (PS) optimisé pour réduire la contrainte péri-implant et le stress à l'interface os-implant. On a émis l'hypothèse que les PS se traduiraient par une ostéolyse péri-implant moindre par rapport aux TP. Dix veaux en bonne santé, de 3 semaines d'âge, ont été implantés avec les TP ou PS dans le métacarpe droit, à raison de 2 implants par veau. Les veaux ont été observés quotidiennement pour le confort et la boiterie et ont été euthanasiés à 28 jours. Les données recueillies comprenaient les radiographies à la chirurgie et à l'euthanasie et les mesures histomorphométriques de contact os-implant sur des échantillons non-décalcifiés avec les implants in situ. Les données ont été analysées en utilisant le test de Cochran-Mantel-Haenszel, une valeur de P <0,05 a été considérée comme significative. L'épaisseur corticale était plus importante pour les implants distaux que proximaux pour les deux groupes lors de la chirurgie (P = 0,03), mais était similaire entre les groupes (P > 0,3). Les veaux avec TP ont développé une boiterie plus tôt (au jour 21) que les veaux avec PS (P = 0,04). Histologiquement, il y avait plus de contact direct os-implant cortical pour les implants PS distaux que les implants TP (P = 0,04). La jonction métaphyso-diaphysaire osseuse où les implants proximaux étaient situés est impropre aux deux systèmes; chacun a un minimum de contact os-implant et de l'ostéolyse extensive. Le système PS n'ayant pas causé une ostéolyse importante lorsque implantés dans l'os diaphysaire et peut-être une alternative convenable aux TP pour des fractures comminutives des membres distaux. / Pin loosening is a common complication of transfixation pincasts (TP) in large animals, often necessitating premature removal before fracture healing. The excessive loads centered on the proximo-external and disto-internal cortices of the bone-pin interface cause osteolysis. Using a neonatal calf model, this project evaluated a novel pin-sleeve and ring cast system (PS) optimized to decrease peri-implant strain and evenly share stress at the bone-implant interface. It was hypothesized that PS would result in less peri-implant osteolysis compared to TP. Ten, 3-week-old, healthy calves were implanted with either TP or PS in the right metacarpus, 2 implants per calf. Calves were scored daily for lameness and were euthanized at day 28. Collected data included radiographs at surgery and euthanasia and histomorphometric measures of bone-implant contact on non-decalcified specimens with the implants in situ. Data was analyzed using Cochran-Mantel-Haenszel test; a P-value <.05 was considered significant. The cortical thickness was larger for distal implants than proximal implants for both groups at surgery (P = 0.03), but were similar between groups (P > 0.3). TP calves developed lameness sooner, at day 21, than PS calves (P = 0.04). Histologically, there was more direct cortical bone-implant contact for PS distal implants than TP implants (P = 0.04). The metaphyseal-diaphyseal junction where the proximal implants were situated is unsuitable bone for either system; each had minimal bone-implant contact and extensive osteolysis. The PS system did not cause significant osteolysis when instrumented in diaphyseal bone and is a suitable alternative to TP for comminuted distal limb fractures.

Die Entwicklung innovativer Therapiekonzepte für die Knochenregeneration erfordert validierte segmentale Knochendefekt-Tiermodelle. Dabei ist das Mausmodell für die präklinische Testung von zentraler Bedeutung, jedoch fehlen in der wissenschaftlichen Literatur bislang Angaben zu validierten, extern stabilisierenden kritischen segmentalen Knochendefektmodellen an der immundefizienten Maus. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung und in vivo Evaluierung eines zuverlässigen und einfach zu handhabenden Modells für extern stabilisierte kritische Knochendefekte an der immundefizienten Maus. Dreißig männliche nu/nu-Mäuse (40,7±2,8 g, 95±2,6 d) wurden mittels Isofluraninhalation narkotisiert und anschließend ein externer Fixateur (MouseExFix, RISystem, AO Research Institute Davos, Schweiz) am rechten Femur angebracht. Femorale Knochendefekte der Länge 1 mm (n=10), 2 mm (n=10) und 3 mm (n=10) wurden erzeugt. Der Wundverschluss erfolgte mit Einzelknopfnähten. Röntgenaufnahmen wurden unmittelbar postoperativ und im Folgenden alle zwei Wochen innerhalb des Beobachtungszeitraums von zwölf Wochen angefertigt und im Hinblick auf Knochenregeneration und –fusion ausgewertet. Weiterhin wurden histomorphologische, histomorphometrische, immunhistochemische und µCT-Analysen zur dreidimensionalen und zellulären Beurteilung der Knochenheilung angefertigt. Alle Tiere überlebten die Operation. Sechs Tiere starben innerhalb des Beobachtungszeitraums als Folge von starkem Blutverlust (n=1), Infektion (n=1), Pinlockerung, welche die Euthanasie erforderlich machte (n=2) und durch Komplikationen bei der Anästhesie (n=2). Die µCT-Analyse nach zwölf Wochen zeigte, dass 3/8 der 1 mm-Defekte, 5/8 der 2 mm-Defekte und 8/8 der 3 mm-Defekte eine Pseudarthrose aufwiesen. Das mittlere Defektvolumen stieg signifikant (p<0,001) mit der Größe des Defektes und betrug 0,36±0,42 mm³ (1 mm-Gruppe), 1,4±0,88 mm³ (2 mm-Gruppe), bzw. 2,88±0,28 mm³ (3 mm-Gruppe). Die mittlere Defektgröße verringerte sich entsprechend um 77,6% (1 mm-Gruppe), 56,8% (2 mm-Gruppe), bzw. 28,6% (3 mm-Gruppe). Die histomorphologischen, histomorphometrischen und immunhistochemischen Analysen zeigten keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den drei experimentellen Gruppen. Das verwendete MouseExFix-System ist ein zuverlässiges und einfach zu handhabendes Verfahren zur Stabilisierung eines kritischen segmentalen Knochendefekts an der immundefizienten Maus, wenn ein 3 mm-Defekt erzeugt wird. Das im Rahmen der Studie entwickelte und validierte murine extern stabilisierte, segmentale kritische Knochendefektmodell ermöglicht die präklinische Evaluierung von Konzepten zur lokalen Knochenregeneration inklusive der Verwendung allo- und xenogener Zellen. / The development of innovative therapies for bone regeneration requires the use of advanced site-specific bone defect small animal models. In this context, murine models are of major importance as they allow for sufficient sample sizes prior to preclinical testing using larger animals. Owing to the small dimensions of the murine femur only a few custom fabricated fixation devices have been described in the literature so far. The aim of this investigation was to develop and validate a new, externally fixated critical size bone defect model for immunodeficient mice. Thirty male nu/nu mice (40.7 ± 2.8 g, 95 ± 2.6 days old) were anesthetized by isoflurane inhalation and an external fixation device (MouseExFix, RISystem, AO Research Institute Davos, Switzerland) was attached to the right femur. Femoral bone defects of 1 mm (n=10), 2 mm (n=10) and 3 mm (n=10) were created. Wounds were closed without any additional treatment. X-ray films obtained immediately after surgery and every 2 weeks postoperatively during the 12 week postoperative observation period were evaluated for bony regeneration and fusion. Furthermore, histomorphology, histomorphometry, immunohistochemistry and µCT analysis were performed. All of the animals survived the operation. Twenty four out of 30 animals reached the twelfth postoperative week. µCT analyses after twelve weeks showed that 3/8 of the 1 mm defects, 5/8 of the 2 mm defects and 8/8 of the 3 mm defects remained as nonunions. The defect volume was 0.36 ± 0.42 mm³ (1 mm group), 1.40 ± 0.88 mm³ (2 mm group), and 2.88 ± 0.28 mm³ (3 mm group) (p<0.001, between all groups). The defect size decreased by 77.6% (1-mm group), 56.8% (2-mm group) and 28.6% (3-mm group) (p=0.152, between all groups). Our method using the MouseExFix device has proven to be a reliable and easy-to-handle external fixation system for the stabilization of critical-size segmental bone defects in immundeficient mice when 3 mm defects are generated. This mouse model allows for high-throughput translational evaluation of concepts for site-specific bone regeneration including strategies using allogenic and xenogenic cell types.

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