Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006.

Zugl.: Bayreuth, Universiẗat, Diss., 2008.

Eine prämature Kraniosynostose bezeichnet eine vorzeitige Verknöcherung einer oder mehrerer Schädelnähte. Ihre Entstehung ist von multiplen Faktoren abhängig. So scheinen genetische Faktoren, das Rauchen der Mutter oder die Einnahme bestimmter Medikamente in der Schwangerschaft, Schilddrüsen- und Stoffwechselerkrankungen einen Einfluss zu haben. Die Koronarnahtsynostose stellt mit einer Inzidenz von 20 % die zweithäufigste Form der prämaturen Synostosen dar. Bei dem vorzeitigen unilateralen Nahtverschluss kommt es zur Entwicklung eines anterioren Plagiozephalus. Bei einer beidseitigen Koronarnahtsynostose entsteht ein brachy-turrizephaler Schädel. Die frühzeitige Diagnose ist wichtig, damit die betroffenen Kinder frühestmöglich in ein optimales Betreuungs- und Therapiekonzept eingebunden werden können. Bei Einzelnahtsynostosen sind meist bereits die untersuchten klinischen Parameter zur Diagnosestellung ausreichend und sollten um eine Sonographie und Röntgenaufnahmen in zwei Ebenen erweitert werden. Eine Indikation zur operativen Intervention stellt der Nachweis einer pathologischen intrakraniellen Drucksteigerung dar. Das Frontoorbitale Advancement ist die Operationstechnik der Wahl bei der Koronarnahtsynostose. Ziel der vorliegenden Dissertationsarbeit war die Weiterentwicklung bestehender kephalometrischer und kraniometrischer Messverfahren nach Slomic et al.. Dabei sollten der operative Therapieerfolg und der weitere Verlauf hinsichtlich einer Rezidivgefahr bewertet werden. In der vorliegenden Arbeit wurden Röntgenbilder des Carniofacialen Centrums Würzburg kraniometrisch ausgewertet. Das Patient*innenkollektiv wurde in zwei Gruppen untergliedert, und zwar Patient*innen mit einseitiger, nonsyndromaler Koronarnahtsynostose und Patient*innen mit beidseitiger, syndromaler Koronarnahtsynostose. Zur statistischen Auswertung erfolgte in beiden Patient*innengruppen die Untersuchung der Röntgenbilder zu vier festgelegten Zeitpunkten (00, 01, 02, 03). Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programm SPSS. Untersucht wurden der Gruppeneffekt und der Zeiteffekt hinsichtlich der 13 Strecken (LI, BRSt, BRPa, NO, PIS; SN, PIN, HI, NSt, SBR, PIBR, WI, AS) und fünf Winkel (ANS, SNBR, PIBRPa, BRNST, PISN). Da es in der Literatur eine unzureichende Erfassung von Strecken und Winkeln gibt, die die Veränderungen des Schädelwachstums erfassen, wurden die Strecken BRSt, BRPa, NSt, PIBR und AS sowie die fünf oben genannten Winkel neu definiert und entwickelt. Für die Röntgenzeitpunkte 00 und 01 zeigten sich für die Strecken und Winkel LI, BRSt, HI, NSt, SBR, PIBR, WI, PIBRPa und BRNST signifikante Unterschiede. Dies kann als OP-Erfolg gewertet werden. Der Kopf wird intraoperativ flacher und schmäler. Im weiteren Verlauf zeigte sich bei den Strecken BRSt, HI, PIBR und WI sowie bei den Winkeln PIBRPa und BRNST ein signifikanter Unterschied. Der Kopf wächst rezidivierend turrizephal. Im weiteren Untersuchungszeitraum wurde lediglich für die Strecken BRPa und AS ein signifikanter Unterschied ausgemacht. Zum einen Anzeichen eines im Wachstumsverlauf einsetzenden Rezidivs. Der Kopf wird wieder turrizephaler (BRPa). Zum anderen ist es Ausdruck einer beginnenden Mittelgesichtshypoplasie (AS). Weiterhin konnte über die Strecken SBR und PIBR gezeigt werden, dass Patient*innen mit beidseitiger Synostose eine turrizephalere Kopfform als die Vergleichsgruppe mit einseitiger Synostose aufweisen. Auffällig war außerdem das Ergebnis der beiden Winkel ANS und SNBR. Sie belegen, dass Patient*innen mit beidseitiger Synostose und Syndrom eine Mittelgesichtshypoplasie aufweisen. Als Fazit lässt sich sagen, dass die Strecken LI, BRSt, BRPa, HI, SBR, WI und AS sowie die Winkel SNBR, PIBRPa und ANS für weitere Untersuchungen geeignet scheinen. / Premature craniosynostosis refers to premature ossification of one or more cranial sutures. Its development depends on multiple factors. Genetic factors, maternal smoking or the use of certain medications during pregnancy, thyroid and metabolic diseases seem to have an influence. Coronary suture synostosis is the second most common form of premature synostosis, with an incidence of 20%. Premature unilateral suture closure results in the development of anterior plagiocephaly. Bilateral coronal suture synostosis results in a brachy-turricephalic skull. Early diagnosis is important so that affected children can be integrated into an optimal care and treatment concept as early as possible. In the case of single-suture synostosis, the clinical parameters examined are usually sufficient to make a diagnosis and should be supplemented by sonography and x-rays in two planes. An indication for surgical intervention is the detection of a pathological intracranial pressure increase. Frontoorbital advancement is the surgical technique of choice for coronary suture synostosis. The aim of the present dissertation was to further develop existing cephalometric and craniometric measurement procedures according to Slomic et al.. The aim was to evaluate the success of the surgical therapy and the further course with regard to the risk of recurrence. In the present study, X-ray images from the Carniofacial Centre Würzburg were evaluated craniometrically. The patient collective was divided into two groups, namely patients with unilateral, nonsyndromal coronary suture synostosis and patients with bilateral, syndromal coronary suture synostosis. For statistical evaluation, the X-ray images of both groups of patients were examined at four fixed points in time (00, 01, 02, 03). The statistical analysis was performed with the SPSS programme. The group effect and the time effect were investigated with regard to the 13 distances (LI, BRSt, BRPa, NO, PIS; SN, PIN, HI, NSt, SBR, PIBR, WI, AS) and five angles (ANS, SNBR, PIBRPa, BRNST, PISN). As there is an insufficient coverage of distances and angles in the literature that capture the changes in cranial growth, the BRSt, BRPa, NSt, PIBR and AS distances and the five angles mentioned above were redefined and developed. For radiographic time points 00 and 01, there were significant differences for the LI, BRSt, HI, NSt, SBR, PIBR, WI, PIBRPa and BRNST distances and angles. This can be interpreted as a surgical success. The head becomes flatter and narrower intraoperatively. In the further course, there was a significant difference in the distances BRSt, HI, PIBR and WI as well as in the angles PIBRPa and BRNST. The head grows recurrently turricephalic. In the further investigation period, a significant difference was only found for the distances BRPa and AS. On the one hand, there are signs of recurrence during the course of growth. The head becomes more turricephalic again (BRPa). On the other hand, it is an expression of an incipient midface hypoplasia (AS). Furthermore, the SBR and PIBR sections showed that patients with bilateral synostosis have a more turricephalic head shape than the comparison group with unilateral synostosis. The results of the ANS and SNBR angles were also striking. They show that patients with bilateral synostosis and syndrome have midface hypoplasia. In conclusion, the LI, BRSt, BRPa, HI, SBR, WI and AS routes and the SNBR, PIBRPa and ANS angles seem suitable for further investigation.

Die Knochenregeneration während der Frakturheilung beinhaltet das Zusammenspiel von Wachstumsfaktoren. In einigen Patienten kommt es zu einer verzögerten oder unvollständigen Heilung. Die Gründe hierfür sind bisher nicht komplett verstanden. Neutralisierende Autoantikörper (aAB) gegen Wachstumsfaktoren oder deren Rezeptoren könnten den Heilungsprozess verzögern und potentiell beeinträchtigen In dieser Arbeit wurden 265 Frakturpatienten analysiert. Autoantikörper gegen IGF1 Rezeptor, Insulin Rezeptor, BMP7, BMP2, IGF1 und (Pro)Insulin wurden in den Seren dieser Frakturpatienten gemessen. In Frakturpatienten wurden in 5% der Seren aAB gegen den IGF1R und in 6% gegen den IR gefunden. Das Auftreten von IGF1R- und IR-aAB wurde nicht induziert und war nicht mit dem Heilungsergebnis assoziiert. BMP7-aAB wurden in 1-2,5% gesunder Probanden und Frakturpatienten, die nicht mit rhBMP7 behandelt wurden, detektiert. Patienten, die mit rhBMP7 behandelt wurden, zeigten ein höheres Auftreten der BMP7-aAB Positivität mit 6% zum Zeitpunkt der Operation und 18% vier Wochen nach der Operation. BMP2-aAB wurden in 2% der gesunden Kontrollen und 6% der mit rhBMP7-behandelten Frakturpatienten entdeckt. Bei der Charakterisierung des biologischen Effekts der BMP7-aAB durch einen zell-basierten Reporter-Assay, zeigte sich ein neutralisierender Effekt in Proben mit hohem BMP7-aAB Titer. Als das wichtigste Kriterium für klinische Relevanz wurde die Konsolidierung untersucht. Das Vorhandensein von BMP-aAB wurde nicht signifikant mit der Konsolidierung in Zusammenhang gebracht. Zusammenfassend wurden neue diagnostische Assays zur Detektion von aAB gegen Wachstumsfaktoren und deren Rezeptoren generiert und angewandt um aAB in Seren von Frakturpatienten zu messen. Keiner der identifizierten aAB war negativ mit dem Heilungsprozess assoziiert. Bedenken bezüglich der Sicherheit von rhBMP7 Behandlungen sind berechtigt, da die Anwendung aAB gegen BMP7 induziert, die den BMP7-Signalweg blockieren. / Regeneration of bone during fracture healing includes concerted actions of growth factors. Some fractures show delayed healing or non-union due to as yet unknown reasons. Neutralizing autoantibodies (aAB) against growth factors or their receptors might influence and potentially impair the bone healing capacity. In this study, a cohort of 265 fracture patients with different treatment regimen and healing outcomes were analysed. Autoantibodies against IGF1 receptor, insulin receptor, BMP7, BMP2, IGF1 and (pro)insulin were measured in sera of these fracture patients. The prevalence of aAB against IGF1R and IR was 5% and 6% in fracture patients, respectively. The appearance of IGF1R- and IR-aAB was not induced by the surgical intervention and was unrelated to the healing outcome. BMP7-aAB were found in 1-2.5% of healthy subjects and in fracture patients that were not treated with rhBMP7. Patients that had received rhBMP7 treatment showed a higher incidence of BMP7-aAB positivity of 6% at surgery and 18% four weeks post surgery. BMP2-aAB were found in 2% of healthy controls and 6% of the fracture patients that were treated with rhBMP7. Characterizing the biological effect of BMP7-aAB in a cell-based reporter assay, a neutralizing effect was observed for samples with high titres. As the most relevant clinical outcome, the criterion consolidation was analysed defining whether the fracture gap was closed after six months or not. The presence of BMP-aAB was not significantly associated with the healing outcome. In summary, novel diagnostic assays for the detection and quantification of growth factor and receptor aAB were generated and used to determine aAB in sera from fracture patients. None of the identified aAB were negatively associated with the regeneration process or healing outcome. Ongoing concerns regarding the safety of rhBMP7 treatment are justified as the biological treatment induces aAB against BMP7 that block the BMP signal transduction.

Both platelet-rich plasma (PRP) and vascular endothelial growth factor (VEGF) can promote regeneration. The aim of this study was to compare the effects of these two elements on bone formation and vascularization in combination with bone marrow stromal cells (BMSC) in a critical-size bone defect in rabbits. The critical-size defects of the radius were filled with: (1) a calcium-deficient hydroxyapatite (CDHA) scaffold + phVEGF165-transfected BMSC (VEGF group), (2) CDHA and PRP, or (3) CDHA, autogenous BMSC, and PRP. As controls served: (4) the CDHA scaffold alone and (5) the CDHA scaffold and autogenous BMSC. The volume of new bone was measured by means of micro-CT scans, and vascularization was assessed in histology after 16 weeks. Bone formation was higher in the PRP + CDHA, BMSC + CDHA, and PRP + BMSC + CDHA groups than in the VEGF group (p < 0.05). VEGF transfection significantly promoted vascularization of the scaffolds in contrast to BMSC and PRP (p < 0.05), but was similar to the result of the CDHA + PRP + BMSC group. The results show that VEGF-transfected BMSC as well as the combination of PRP and BMSC improve vascularization, but bone healing was better with the combination of BMSC and PRP than with VEGF-transfected BMSC. Expression of VEGF in BMSC as a single growth factor does not seem to be as effective for bone formation as expanded BMSC alone or PRP which contains a mixture of growth factors. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Both platelet-rich plasma (PRP) and vascular endothelial growth factor (VEGF) can promote regeneration. The aim of this study was to compare the effects of these two elements on bone formation and vascularization in combination with bone marrow stromal cells (BMSC) in a critical-size bone defect in rabbits. The critical-size defects of the radius were filled with: (1) a calcium-deficient hydroxyapatite (CDHA) scaffold + phVEGF165-transfected BMSC (VEGF group), (2) CDHA and PRP, or (3) CDHA, autogenous BMSC, and PRP. As controls served: (4) the CDHA scaffold alone and (5) the CDHA scaffold and autogenous BMSC. The volume of new bone was measured by means of micro-CT scans, and vascularization was assessed in histology after 16 weeks. Bone formation was higher in the PRP + CDHA, BMSC + CDHA, and PRP + BMSC + CDHA groups than in the VEGF group (p < 0.05). VEGF transfection significantly promoted vascularization of the scaffolds in contrast to BMSC and PRP (p < 0.05), but was similar to the result of the CDHA + PRP + BMSC group. The results show that VEGF-transfected BMSC as well as the combination of PRP and BMSC improve vascularization, but bone healing was better with the combination of BMSC and PRP than with VEGF-transfected BMSC. Expression of VEGF in BMSC as a single growth factor does not seem to be as effective for bone formation as expanded BMSC alone or PRP which contains a mixture of growth factors. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.