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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

3D-Micro- und 3D-Nano-CT-Darstellung der Angiogenese bei der knöchernen Integration von Knochenersatzmaterial

Meeting Abstract

  • U. Thormann - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • K. Lips - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Labor für experimentelle Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • C. Heiß - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • A. Langheinrich - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Zentrum für Radiologie / Abteilung für Radiologie, Gießen, Germany
  • R. Schnettler - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
  • V. Alt - Universitätsklinikum Gießen-Marburg GmbH, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocGR11-324

DOI: 10.3205/11dkou448, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou4480

Veröffentlicht: 18. Oktober 2011

© 2011 Thormann et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Angiogenese spielt bei der Knochenbruchheilung und bei der knöchernen Integration von Knochenersatzmaterialien eine wichtige Rolle. Die 3D-Micro- und 3D-Nano-CT-Technik erlauben die räumliche Visualisierung und quantitative Erfassung der Blutgefäßneubildungsprozesse, die bislang jedoch nicht auf dem Feld der Angiogenese bei knöcherner Integration von Knochenersatzmaterialien angewendet wurden. Die Fragestellung dieser Arbeit war, ob die 3D-Micro- und 3D-Nano-CT-Technik in der Lage sind, die Prozesse der Blutgefäßneubildung bei der knöchernen Integration von Knochenersatzmaterialien in geeigneter Weise zu erfassen.

Methodik: Bei 8 Ratten wurde ein 5mm großer Knochendefekt im Bereich der distalen Femurmetaphyse der linken unteren Extremität mit einem soliden Knochenersatzmaterial aus einem Silikat-Kollagen Konstrukt aufgefüllt und mit einer Titan-T-Platte stabilisiert. Nach 6 Wochen erfolgte die Euthanasie und die in-situ Perfusion mit einem Kontrastmittel (Microfil). Die explantierten Femura wurden im Micro-CT (9 µm voxel) und Nano-CT (3 µm voxel) gescannt und die neugebildeten Blutgefäße in der Umgebung des Knochenersatzmaterials am distalen Femur erfasst. Zusätzlich erfolgten immunhistologische Untersuchungen mit PECAM-Färbung zur immunhistologischen Erfassung der neugebildeten Blutgefäße, die mit den Ergebnissen der micro- und nano-CT-Untersuchung verglichen wurden. Zusätzlich wurde mit Hilfe der 3D-Bilder die Bestimmung der Defektgröße sowie der Größe des Knochenersatzmaterials durchgeführt. Die totale Gefäßvolumenfraktion, das Volumen des Knochenersatzmaterials, sowie das Volumen des Knochendefekts wurden bestimmt und die signifikanten Unterschiede der Messwerte auf Varianz untersucht (ANOVA).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Durch die micro- und nano-CT Bildgebung konnte eine sehr gute 3D-Darstellung der neugebildeten Blutgefäße in der Umgebung des Knochenersatzmaterials bei allen Tieren erzielt werden, die eine quantitative Erfassung der Gefäßperfusion des umgebenden Gewebes des implantierten Knochenersatzmaterials im Frakturbereich erlaubte und mit den in der PECAM-Färbung nachgewiesenen Gefäßen übereinstimmte. Die mittlere Gefäßvolumenfraktion (vascular volume fraction VVF) betrug 3.01 ± 0.4 % in der Frakturzone. Die VVF korreliert negativ mit dem Volumen des Knochenersatzmaterials (r=0.8) aber nicht mit dem Volumen des Defektes (r=0.3).

Die Micro- und Nano-CT Bildgebung ist gut geeignet für eine quantitative Analyse der Angiogenese während der knöchernen Integration von Biomaterialien innerhalb von Frakturdefekten und kann zukünftig für die Evaluation von Einheilungsprozessen von Biomaterialien im Knochen genutzt werden.