Histologische und biomechanische Analyse des Frakturkallus unter kritisch scherweicher Fixation zu verschiedenen Zeitpunkten post Osteotomie am Schafmodell

Jede Fraktur oder Störung der skelettalen Integrität stellt einen massiven Eingriff in den Alltag der betroffenen Person dar. Dabei besteht das medizinische Problem der Frakturversorgung zum einen in der technischen Herausforderung bezüglich Reposition und Osteosynthese an den Chirurgen und andererseits in der Zeitspanne, die bis zur restitutio ad integrum erforderlich ist. Das Problem der Ausheilungszeit einer Fraktur ist bei Patienten mit verzögerter Frakturheilung besonders deutlich. Daher ist das Ziel dieses umfassenden Forschungsprojektes die biologischen Abläufe der verzögerten Frakturheilung besser zu verstehen, um Ansatzpunkte für eine frühzeitige Erkennung von Heilungsstörungen und therapeutische Interventionen zu schaffen. Die Knochenbruchheilung stellt einen sehr komplexen, kaskadenartig ablaufenden Regenerationsmechanismus dar, der von zahlreichen biologischen und mechanischen Faktoren beeinflusst wird (Duda et al., 2000). Diese Abläufe umfassen eine Serie von zellulären, physiologischen und mechanischen Ereignissen (Klaushofer et al., 1994). Trotz der besonderen Eigenschaft des Knochens nach einer Verletzung seine ursprüngliche Form und Funktion ohne minderwertiges Narbengewebe wiederherzustellen, zeigen klinische Erfahrungen, dass es bei der Frakturbehandlung in zehn bis zwanzig Prozent zu Komplikationen wie einer verzögerten oder sogar ausbleibenden Frakturheilung kommt. Trotz der ständigen Fortschritte in der traumatologischen und orthopädischen Chirurgie kommt es auch heute noch zu Komplikationen. Diese Tatsache und das Streben nach immer schnellerer Rehabilitation ohne Funktionsverlust machen die unfallchirurgische Forschung zur Verbesserung der Frakturheilung erforderlich (Haas, 2000). Durch ein besseres Verständnis der mechanischen und biologischen Rahmenbedingungen kann man gezielt in die verschiedenen Phasen der Frakturheilung eingreifen und somit die Frakturheilung beschleunigen bzw. Störungen der Frakturheilung besser entgegenwirken (Haas, 2000). Das Ziel der Frakturheilungsforschung ist eine Optimierung der Frakturversorgung im Sinne einer Beschleunigung der Heilung. Dies wird einerseits durch eine stetige Verbesserung von Operationsverfahren und Implantaten erreicht und andererseits durch die Aufschlüsselung der auf molekularer Ebene ablaufenden Prozesse, um diese dann gezielt beeinflussen zu können. In diesem Forschungsprojekt wird in Anlehnung an ein vorangegangenes Tierversuchsprojekt der Heilungsverlauf einer standardisierten Osteotomie in Abhängigkeit von definierten biomechanischen Rahmenbedingungen umfassend evaluiert. Im vorangegangenen Forschungsprojekt wurde das Heilungsverhalten einer standardisierten Osteotomie unter einem rigiden und einem semirigiden Fixateur externe biomechanisch und histologisch analysiert. Dabei wurden Größenordnungen für Scherbewegungen definiert, die eine optimale und eine weniger effektive Heilung zuließen. Gestützt auf das validierte muskuloskeletale Modell des Schafhinterlaufes wurde für das vorliegende Projekt ein für die Knochenheilung kritisch-scherweicher Fixateur externe entwickelt, der mechanische Bedingungen erzeugt, deren Größenordnung in der Klinik zu Heilungsverzögerungen führen. Die Knochenheilung wurde zu ausgewählten Zeitpunkten histologisch und biomechanisch untersucht und miteinander verglichen. Der Hintergrund der histologischen Untersuchung beruht auf den Erkenntnissen, dass mechanische Rahmenbedingungen die Ausprägung und die Differenzierung des Frakturkallus beeinflussen. Die im Rahmen der lokalen Kallusbildung und -remodellierung gebildeten Gewebetypen lassen sich mittels konventioneller histologischer Färbungen gut darstellen und über den beobachteten Heilungsverlauf erfassen. Die genaue Gewebeverteilung zu den unterschiedlichen Zeitpunkten wird beschrieben und ausgewertet. Des Weiteren werden die histologischen Ergebnisse mit denen des Vorgängerprojektes verglichen, weshalb es wichtig war, den gleichen Versuchsaufbau und die gleiche Versuchstierspezies wie in diesem zu wählen. Abschließend wird geprüft, ob die histologischen mit den biomechanischen Ergebnissen korrelieren.