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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Einfluss der lokalen Gelenkgeometrie auf den simulierten Heilungsprozess eines osteochondralen Defektes

Meeting Abstract (DGU 2004)

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  • presenting/speaker Z. Maldonado - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin
  • M. Thompson - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin
  • P. Seebeck - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin
  • G. Duda - Charité - Universitätsmedizin Berlin, Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguA1-313

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2004/04dgu0008.shtml

Veröffentlicht: 19. Oktober 2004

© 2004 Maldonado et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Mechanische Parameter beeinflussen den Heilungsprozess osteochondraler Defekte. Unklar ist jedoch der Einfluss der Gelenkkrümmung auf die lokalen mechanischen Rahmenbedingungen der Defektheilung. Das Ziel dieser Studie war, die mechanischen Bedingungen im heilenden osteochondralen Defekt in konkav und konvex gekrümmten Gelenkflächen zu analysieren, um eine Vorhersage der Heilung zu ermöglichen.

Methoden

An Yucatan-Mini-Pigs (n=18) wurde die Heilung osteochondraler Defekte (Ø6mm, 1,5mm Tiefe, Femurkondylus) untersucht. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde ein Finite Elemente Modell zur Gewebedifferenzierung erstellt und validiert. Basierend auf den Ergebnissen der Histomorphometrie nach 4, 6 und 12 Wochen post-op wurden 2 linear-elastische, biphasische und achsensymmetrische Modelle zur Analyse der mechanischen Randbedingungen der osteochondralen Defektheilung entwickelt. Ein Modell wies eine konvex gekrümmte, das zweite eine konkave Gelenkfläche auf (Radius: 15mm). Die initialen Materialeigenschaften und Belastungen wurden der Literatur entnommen. Die Gewebedifferenzierung im Modell wurde iterativ durch inkrementelles Anpassen der Gewebesteifigkeit simuliert.

Ergebnisse

In allen Untersuchungen folgte nach initialer Resorption an der Basis des Defektes ein Gewebewachstum vom Rand zum Zentrum des Defektes, in qualitativer Übereinstimmung mit der Histologie nach 4, 6 und 12 Wochen. In keinem Modell wurde der Ausgangszustand des subchondralen Knochens wiederhergestellt. Der Defekt wurde beim konvexen Modell komplett aufgefüllt und die Gelenkfläche wiederhergestellt. Allerdings bestand der Pannus überwiegend aus fibrösem Gewebe mit nur geringer mechanischer Qualität. Im Gegensatz dazu kam es im konkaven Modell nicht zu einer vollständiger Auffüllung des Defektes, allerdings war das neugebildete Gewebe von besserer mechanischer Qualität. Im Vergleich zum konkaven Modell zeigte das konvexe Modell eine deutliche Verminderung der Steifigkeit des verbleibenden Gelenkknorpels.

Schlussfolgerungen

Während in der klinischen Situation eine vollständige Auffüllung nur bei kleinen Defekten beobachtet wird, stimmen die vom konvexen Modell vorhergesagte bindegewebsartige Defektfüllung und die Verminderung der Steifigkeit des verbleibenden Gelenkknorpels mit dem klinischen Bild überein. Konkave Gelenkflächen rufen Zugdehnungen hervor und reduzieren somit den für die Zelldifferenzierung notwendigen Stimulus (Druckdehnung). Dieses kann in einer unvollständigen Wiederherstellung der Gelenkfläche resultieren. In klinischen Berichten wird meistens auf Defekte konvexer Gelenkflächen eingegangen, Defekte konkaver Gelenkflächen werden selten beschrieben. Dieses Modell zeigt, dass, obwohl bei konkaven Gelenkflächen Defekte nicht komplett ausgefüllt werden, das neugebildete Gewebe überwiegend aus hyalinartigem Knorpel besteht. Dieser Umstand könnte eine weitere Degradation des Gelenkes vermeiden und eine Erklärung für die seltene klinische Beobachtung von Defekten in konkaven Gelenkflächen sein.