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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Muskuloskeletale Reaktion auf vertikale Ganzkörper-Vibration (WBV) unterschiedlicher Frequenzen während der osteoporotischen Frakturheilung im Rattentierexperiment

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Ewa Klara Stürmer - Georg August Universität Göttingen, Klinik für Unfallchirurgie, Göttingen, Germany
  • Stephan Sehmisch - Universitätsmedizin Göttingen, Unfallchirurgie, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Göttingen, Germany
  • Mohammad Tezval - Universitätsmedizin Göttingen, Unfallchirurgie, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Göttingen, Germany
  • Marina Komrakova - Universitätsmedizin Göttingen, Unfallchirurgie, Plastische- und Wiederherstellungschirurgie, Göttingen, Germany
  • Lukas Trautmann - Universitätsmedizin Göttingen, Unfallchirurgie, Plastische- und Wiederherstellungschirurgie, Göttingen, Germany
  • Klaus Michael Stürmer - Universitätsmedizin Göttingen, Unfallchirurgie, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Göttingen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR15-828

DOI: 10.3205/12dkou460, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4602

Published: October 2, 2012

© 2012 Stürmer et al.
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Text

Fragestellung: Die Frakturheilung des osteoporotischen Knochens hängt nicht nur vom Hormonstatus, sondern auch wesentlich von der (biomechanischen) Beanspruchung ab. Mikrobewegungen stimulieren nachweislich die Kallusbildung. Ziel der vorliegenden tierexperimentellen Studie ist - vor dem Hintergrund des osteoporotischen Menschen - in wieweit eine vertikale Hochfrequenz-Vibration die Frakturheilung beeinflusst und welche Frequenz die effektivste ist.

Methodik: Von neunzig 12 Wochen alten weiblichen Sprague-Dawley Ratten wurden 15 sham-operiert, die anderen 75 ovarektomiert (OVX). Im Alter von 20 Wochen wurden sie einer bilateralen metaphysären Tibia-Osteotomie mit anschließender Plattenosteosynthese unterzogen. Es wurden 6 Gruppen gebildet: SHAM, OVX, OVX+35Hz, OVX+50Hz, OVX+70Hz und OVX+90Hz. Die 15-minütigen vertikalen Vibration (0,1mm Amplitude) wurde über 30 Tage 2x täglich appliziert. Nach Dekapitation wurden die Tibiae randomisiert im Micro-CT, microradiographisch und biomechanisch oder hinsichtlich der Genexpression (AP, OC, TRAP-1 und IGF-1) analysiert. Zusätzlich wurden Serumwerte von AP und OC bestimmt.

Ergebnisse: Die vertikale WBV verbessert bei 50Hz die biomechanische Qualität signifikant (58,4±24N/mm), bei 35Hz tendenziell (57.1±24N/mm) im Vergleich zur osteoporotischen Gruppe (42.3±17N/mm); sogar SHAM zeigte niedrigere Werte (49,4±23N/mm). Die Kortikalisdichte konnte durch WBV der Frequenzen 35Hz, 50Hz und 70Hz signifikant vs. OVX verbessert werden (97.8±0.3, 98,5±0.9, 98,1±1 vs.96.5±2), wobei die Dichte von SHAM (=100) nicht erreicht werden konnte. Ebenso signifikant unterscheidet sich die Kallusdichte (SHAM 91.8±1.3, OVX71.0±2.1, OVX+35Hz 77.4±1.8, OVX+50Hz 80.1±2.1, OVX+70Hz 80.6±1.6). Trabekeldicke und -dichte hingegen werden kaum verbessert. Der Frakturkallus überbrückt bei 35 Hz und 50Hz früher als bei bei den osteoporotischen Tieren ohne WBV. Die Serum-Werte für OC und AP sind durch OVX generell erhöht; es zeigt sich kein signifikanter Effekt der WBV.

Schlussfolgerungen: Vertikale WBV mit Frequenzen von 35Hz und 50Hz beeinflusst die Frakturheilung des osteoporotischen Organismus positiv. Der Hormonmangel-Effekt kann jedoch biomechanisch nicht vollständig kompensiert werden, so dass die Qualität und Struktur des gesunden Knochens nicht vollständig erreicht wird. Durch Existenz der WBV für den Menschen (z.B. PowerPlate®) könnten die Ergebnisse im Rahmen einer Klinischen Studie überprüft werden.