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Um die Beeinflussbarkeit des osteoporotischen Lendenwirbelkörpers der Ratte durch vertikale und horizontale Ganzkörpervibrationen (WBV) unterschiedlicher Frequenzen zu untersuchen, wurde ein Kollektiv aus 90 drei Monate alten Ratten (Gattung Sprague Dawley) gebildet. Von diesen Tieren bildeten 15 Ratten die gesunde SHAM-Gruppe. 75 Tiere wurden ovariektomiert und zu je 15 Tieren auf die Gruppen OVX und die einer WBV unterzogenen Gruppen 35 Hz vertikal, 70 Hz vertikal, 35 Hz horizontal, 70 Hz horizontal aufgeteilt. 61 Tage nach erfolgter Ovariektomie wurde mit der WBV (zweimal täglich für 15 Minuten) über einen Zeitraum von 31 aufeinander folgenden Tagen begonnen. Nach Durchführung der WBV wurden die Versuchstiere durch Dekapitation getötet, die einzelnen Wirbelkörper präpariert und den jeweiligen Untersuchungen zugeführt. Die Knochenmineraldichte und der Anteil an Kalzium und Phosphat wurden am zweiten Lendenwirbelkörper durch Veraschung bzw. Flammatomabsorptionsspektroskopie/Photometrie ermittelt. Um die biomechanischen Parameter zu untersuchen, wurde der vierte Lendenwirbelkörper in toto einem axialen Kompressionstest unterzogen. Durch Analyse des dritten Lendenwirbelkörpers mittels Mikro-CT konnte Aufschluss über das trabekuläre Netzwerk sowie das Volumen und die Knochenmineraldichte erlangt werden. Anschließend wurden die Ergebnisse aus Veraschungsversuch und Mikro-CT mit den biomechanischen Parametern korreliert, um so die Determinanten eines stabileren Knochens zu identifizieren. In dieser Studie konnte ein signifikanter negativer Einfluss des Östrogenmangels auf die biomechanische Stabilität sowie die Knochenmineraldichte, das Knochenvolumen und Trabekeldicke des Knochens gezeigt und der Nutzen einer WBV als nicht-medikamentöse Therapieoption des osteoporotischen Knochens belegt werden. Die bei 35 Hz vibrierten Tiere erlangten bezüglich der biomechanischen Stabilität (Fmax, Streckgrenze, Steigung) und der Knochenmineraldichte (total BMD) das Niveau der gesunden SHAM-Tiere. Die horizontale WBV konnte keinen eindeutigen Effekt auf die erhobenen Parameter zeigen. Durch den berechneten Korrelationskoeffizienten konnte die Abhängigkeit der biomechanischen Stabilität des Wirbelkörpers von der mittels Mikro-CT ermittelten Trabekeldicke, dem Knochenvolumen und der Knochenmineraldichte dargestellt werden. Somit kann von den durch Bildgebung erhobenen Daten direkt auf die biomechanische Belastbarkeit und die Frakturneigung geschlossen werden. In dieser Studie konnten der Einfluss und Nutzen einer vertikalen 35 Hz WBV auf den osteoporotischen Lendenwirbelkörper der Ratte gezeigt werden. Die Bestätigung der Ergebnisse am Großtiermodell stellt ebenso wie die Durchführung klinischer Studien Ziele für die Zukunft dar, um den Nutzen einer WBV als schonende nicht-medikamentöse Therapieform der Osteoporose zu betätigen.

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Eine Methode zur Messung der Variabilität des Stabilitätsgrades von Knie-Endo-prothesen. In dieser Arbeit konnte ein valides Messverfahren für die zwangsfreie Messung der Qualität und Quantität der Stabilitätsgrade von Knieendoprothese anhand der AEQUOS-Knieendoprothese entwickelt werden. Dabei galt es, eine Messanordnung und Methodik zu schaffen, die die Messung der Gleichgewichts-lagen ohne Zwangsführung unter Freischaltung aller Freiheitsgrade ermöglicht. Besondere Berücksichtigung fanden in dieser Arbeit die labilen Zustände, da diese für die dynamischen Übergänge zwischen einzelnen Bewegungen nötig sind. Dazu wurde in der vorliegenden Arbeit die Hauptbewegungsrichtung in der Sagittalebene betrachtet. Um zu simulieren, wie der Roll-Gleitvorgang in der AEQUOS-Prothese durch die Inkongruenz der Gelenkflächen realisiert wird, wurden an der Apparatur kleine Flexionswinkel zwischen 15° und 25° eingestellt, wie sie in der Standphase beim Gehen und auch beim Stand auftreten. Größere Winkel zwischen 35° und 90° wurden den Alltagstätigkeiten wie Bücken, Treppensteigen und Hocken zugeordnet, bis hin zum Vorgang des Aufstehens vom Stuhl bei einem Winkel von 105°. Die Erzeugung von Gleichgewichtszuständen wurde erreicht, indem bei einem festen Flexionswinkel Messungen zu den resultierenden Kräften bei unterschiedlichen Kombinationen der Muskelkräfte durchgeführt wurden. Dabei wurden die Muskelgruppen der Extensorengruppe (M. quadriceps), der Flexoren- oder Hamstring-Gruppe, sowie der M. gastrocnemius und der M. popliteus bei jeder Änderung der Kraftvariante in unterschiedlichem Verhältnis zueinander belastet, um die Kraftvektoren zu variieren. Die Gesamtbelastung wurde dabei mit etwa 63 Kilogramm immer konstant gehalten. Die Einzelgewichte wurden für die entsprechende Muskelgruppe unterschiedlich verteilt. Die kleinen Auslenkungsschritte ermöglichten eine isotonische Messung. Eine Zielsetzung bestand darin, die Möglichkeiten der AEQUOS-Prothese zu simulieren und darzustellen, dass Gleichgewichte ohne äußere Einflussnahme nur durch Muskelaktivität unter der Bedingung des Kraftschlusses eingestellt werden. Es wurde erfolgreich gezeigt, dass der Gleichgewichtszustand und der Stabilitätsgrad im Kniegelenk muskulär geändert werden können wie von Nägerl und Kubein-Meesenburg 1993 postuliert.

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