Bibliografische Informationen der Deutschen - Stiftung Tierärztliche ...
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<strong>Bibliografische</strong> <strong>Informationen</strong> <strong>der</strong> <strong>Deutschen</strong> Bibliothek<br />
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in <strong>der</strong> <strong>Deutschen</strong><br />
Nationalbibliografie;<br />
Detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.<br />
1. Auflage 2008<br />
© 2008 by Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH,<br />
Gießen<br />
Printed in Germany<br />
ISBN 978-3-939902-89-8<br />
Verlag: DVG Service GmbH<br />
Friedrichstraße 17<br />
35392 Gießen<br />
0641/24466<br />
geschaeftsstelle@dvg.net<br />
www.dvg.net
<strong>Tierärztliche</strong> Hochschule Hannover<br />
Klinik für Kleintiere<br />
Das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nach Ersatz<br />
des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes bei wachsenden Schafen: Eine<br />
interdisziplinäre Studie im Schafmodell<br />
INAUGURAL – DISSERTATION<br />
zur Erlangung des Grades einer Doktorin <strong>der</strong> Veterinärmedizin<br />
- Doctor medicinae veterinariae -<br />
(Dr. med. vet.)<br />
vorgelegt von<br />
Alexandra Ned<strong>der</strong>mann<br />
aus Herford<br />
Hannover 2008
Wissenschaftliche Betreuung (intern): Prof. Dr. med. vet. M. Fehr<br />
Wissenschaftliche Betreuung (extern): Prof. Dr. med. J. Zeichen<br />
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. med. vet. M. Fehr / Univ.-Prof. Dr. med. J. Zeichen<br />
2. Gutachter: PD Dr. med. vet. I. Hennig-Pauka<br />
Tag <strong>der</strong> mündlichen Prüfung: 06.11.2008
In tiefer Liebe und Dankbarkeit meinen Eltern<br />
Ingrid und Günther Ned<strong>der</strong>mann gewidmet
Inhaltsverzeichnis<br />
1 Einleitung ............................................................................................................... 11<br />
2 Literaturübersicht.......................................................................................... 15<br />
2.1 Auswahl eines geeigneten Tiermodells zur Rekonstruktion des<br />
vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes ............................................................................................. 15<br />
2.2 Vergleichende anatomische und funktionelle Darstellung des<br />
Kniegelenks bei Mensch und Schaf.................................................................... 17<br />
2.3 Das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung ....................................... 20<br />
2.3.1 Nomenklatur und Definition..................................................................... 20<br />
2.3.2 Inzidenz.......................................................................................................... 20<br />
2.3.3 Zeitliches Auftreten und Progression ..................................................... 21<br />
2.3.4 Diagnostik ..................................................................................................... 21<br />
2.3.4.1 Röntgen versus Computertomographie............................................................ 21<br />
2.3.5 Ätiologie ........................................................................................................ 23<br />
2.3.5.1 Biologische Ursachen...................................................................................... 23<br />
2.3.5.2 Mechanische Faktoren..................................................................................... 26<br />
2.3.6 Operationstechnik und Fixation............................................................... 28<br />
2.3.7 Femorale und tibiale Tunnelerweiterung............................................... 30<br />
2.3.8 Formen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung ......................................................... 32<br />
2.3.9 Klinische Relevanz ..................................................................................... 33<br />
2.3.9.1 Revisionsoperationen ...................................................................................... 33<br />
2.3.9.2 Kniestabilität und Bohrkanalerweiterung........................................................ 35<br />
2.4 Ziele und Hypothesen dieser Studie ...................................................... 36
3 Material und Methoden............................................................................. 37<br />
3.1 Studienaufbau ................................................................................................... 37<br />
3.1.1 Allgemeines .................................................................................................. 37<br />
3.1.2 Zeitpunkt-Null-Tiere .................................................................................. 37<br />
3.1.3 Nomenklatur ................................................................................................. 38<br />
3.2 Tierhaltung......................................................................................................... 38<br />
3.2.1 Prä operationem ........................................................................................... 38<br />
3.2.2 Post operationem ......................................................................................... 39<br />
3.3 Operation............................................................................................................ 40<br />
3.3.1 Prämedikation und Narkose...................................................................... 40<br />
3.3.2 Operationstechnik........................................................................................ 42<br />
3.4 Postoperativer Verlauf................................................................................. 46<br />
3.5 Untersuchungen............................................................................................... 48<br />
3.5.1 Radiologie ..................................................................................................... 49<br />
3.5.1.1 Konventionelles Röntgen ................................................................................ 49<br />
3.5.1.2 Computerassistierte Auswertung des Röntgenbildes ..................................... 49<br />
3.5.1.3 Formenbestimmung......................................................................................... 50<br />
3.5.2 Computertomographie................................................................................ 51<br />
3.5.2.1 Computerassistierte Auswertung <strong>der</strong> CT-Aufnahmen ................................... 52<br />
3.5.2.2 Gradeinteilung................................................................................................. 53<br />
3.5.3 Biomechanik................................................................................................. 54<br />
3.5.3.1 Vorbereitung.................................................................................................... 54<br />
3.5.3.2 Anterior-Posterior-Translation........................................................................ 55<br />
3.5.3.3 Steifigkeit ........................................................................................................ 56<br />
3.5.3.4 Querschnittsflächenmessung........................................................................... 57<br />
3.5.3.5 Geräte und Materialien.................................................................................... 58<br />
3.5.4 Knochendichtemessung ............................................................................. 59<br />
3.5.5 Histologische Untersuchung..................................................................... 61<br />
3.5.7.1 Probenmaterial ................................................................................................ 61<br />
3.5.7.2 Präzisionsbohrung ........................................................................................... 61<br />
3.5.7.3 Erste Einbettung <strong>der</strong> Proben mit Methylmetacrylat........................................ 63<br />
3.5.7.4 Sägen <strong>der</strong> Proben............................................................................................. 64<br />
3.5.7.5 Zweite Einbettung <strong>der</strong> Proben mit Methylmetacrylat..................................... 65<br />
3.5.7.6 Schneiden ........................................................................................................ 66<br />
3.5.7.7 Histologische Färbungen................................................................................. 66<br />
3.5.7.8 Von-Kossa-Färbung ........................................................................................ 67<br />
3.5.7.9 Toluidin-Blau-Färbung.................................................................................... 67<br />
3.5.7.10 TRAP-Färbung............................................................................................... 68
3.5.7.11 Mikroskopie, Fotografie und Digitalisierung <strong>der</strong> histologischen Schnitte .. 68<br />
3.5.7.12 Auswertung <strong>der</strong> histologischen Schnitte....................................................... 69<br />
3.5.7.13 Auswertung <strong>der</strong> von-Kossa-Färbung ............................................................ 69<br />
3.5.7.14 Auswertung Toluidin-Blau-Färbung............................................................. 71<br />
3.5.7.15 Auswertung <strong>der</strong> TRAP-Färbung ................................................................... 71<br />
3.6 Statistische Auswertung............................................................................... 74<br />
4 Ergebnisse.............................................................................................................. 75<br />
4.1 Radiologie .......................................................................................................... 75<br />
4.1.1 Konventionelles Röntgen .......................................................................... 75<br />
4.1.1.1. Formenbestimmung......................................................................................... 75<br />
4.1.2 Computertomographie................................................................................ 77<br />
4.1.2.1 Gradeinteilung................................................................................................. 79<br />
4.1.3 Statistischer Vergleich Röntgen und Computertomographie........... 79<br />
4.2 Biomechanik...................................................................................................... 80<br />
4.2.1 Anterior-Posterior-Translation................................................................. 81<br />
4.2.2 Steifigkeit ...................................................................................................... 82<br />
4.2.3 Querschnittsflächenmessung .................................................................... 84<br />
4.3 Knochendichtemessung................................................................................ 86<br />
4.4 Histologie............................................................................................................ 90<br />
4.5 Histomorphometrie ........................................................................................ 92<br />
4.5.1 Von-Kossa-Färbung.................................................................................... 92<br />
4.5.1.1 Entwicklung des Bone Volume/Total Volume-Quotienten ............................ 92<br />
4.5.1.2 Entwicklung <strong>der</strong> BV/TV-Werte <strong>der</strong> TE-Tiere ................................................ 92<br />
4.5.1.3 Entwicklung <strong>der</strong> Bone Surface im zeitlichen Verlauf..................................... 94<br />
4.5.2 Toluidin-Blau-Färbung .............................................................................. 94<br />
4.5.2.1 Osteoidsaumlänge ........................................................................................... 94<br />
4.5.2.2 Entwicklung <strong>der</strong> Osteoid Surface/ Bone Surface............................................ 94<br />
4.5.2.3 OS/BS –Werte <strong>der</strong> TE-Tiere ........................................................................... 95<br />
4.5.3 TRAP-Färbung............................................................................................. 96<br />
4.5.3.1 Osteoklastenzahl innerhalb des Interessensbereichs....................................... 96<br />
4.5.3.2 Osteoclasts/ Bone Surface............................................................................... 97<br />
4.5.3.3 Ocl/BS- Werte bei den Tieren mit TE-Grad 2/3 ............................................. 97
4.6 Korrelationen und Varianzanalyse........................................................ 98<br />
4.6.1 Korrelationen................................................................................................ 98<br />
4.6.1.1 Biomechanik versus CT bzw. CT-Gradeinteilung .......................................... 98<br />
4.6.1.2 Knochendichte versus CT bzw. CT-Gradeinteilung ....................................... 99<br />
4.6.1.3 Histologie versus CT bzw. CT-Gradeinteilung............................................... 99<br />
4.6.1.4 Biomechanik versus Histologie..................................................................... 100<br />
4.6.2 Varianzanalyse ........................................................................................... 100<br />
5 Diskussion ............................................................................................................ 101<br />
5.1 Radiologie ........................................................................................................ 102<br />
5.2 Biomechanik.................................................................................................... 104<br />
5.3 Knochendichte................................................................................................ 106<br />
5.4 Histologie.......................................................................................................... 107<br />
5.5 Schlussfolgerungen ...................................................................................... 109<br />
6 Zusammenfassung......................................................................................... 111<br />
7 Summary................................................................................................................ 113<br />
8 Abbildungsverzeichnis............................................................................... 115<br />
9 Tabellenverzeichnis...................................................................................... 123<br />
10 Literaturverzeichnis ................................................................................... 125<br />
11 Danksagung ........................................................................................................ 137
Abkürzungsverzeichnis<br />
A. Arteria Lig Ligamentum<br />
Abb. Abbildung MEA Methoxyethylacetat<br />
ACL Anterior Cruciate Ligament MHH Medizinische Hochschule Hannover<br />
AP Anterior/Posterior min Minute<br />
BMC Bone Mineral Content mm Millimeter<br />
BMD Bone Mineral Density mm² Quadratmillimeter<br />
BMP Bone Morphogenetic Protein M. Musculus<br />
BPTB Bone-Patella-Tendon-Bone μg Mikrogramm<br />
BS Bone Surface μm Mikrometer<br />
BV Bone Volume N Newton<br />
bzw. beziehungsweise N. Nervus<br />
ca. circa NaCl Natrium Chlorid<br />
cm² Quadratzentimeter nm Nanometer<br />
CT Computertomographie NO Nitrit-Oxid<br />
d.h. das heißt Ocl Osteoclasts<br />
DXA Dual Energy X-Ray Absorptiometry OP Operation<br />
et al. et alteri (lat.: und an<strong>der</strong>e) OS Osteoid Surface<br />
evtl. eventuell PGE2 Prostaglandin E2<br />
fa femur artikulär post op. post operationem<br />
fm femur mittig ROI Region Of Interest (Auswertungsareal)<br />
fp femur proximal s.c. subcutan<br />
g Gramm sec Sekunde<br />
h Stunde Tab. Tabelle<br />
HCL Wasserstoff Chlorid TGF Transforming Growth Factor<br />
IL Interleukin TNF Tumor Nekrose Faktor<br />
i.m. intramusculär TE Tunnel Enlargement<br />
iNOS induzierbare Nitrit-Oxid-Synthase TW Tunnel Widening<br />
i.v. intravenös TV Tissue Volume<br />
JPG Graphik-Format TRAP Tartrate Resistente Acide Phosphatase<br />
kg Kilogramm V. Vena<br />
KGW Körpergewicht v.a. vor allem<br />
KM Körpermasse VKB vor<strong>der</strong>es Kreuzband<br />
LBB Labor für Biomechanik und Biomaterialien<br />
z.B. zum Beispiel<br />
Ligg. Liggamenta ZVI Graphik-Format
1 Einleitung<br />
Das Knie gilt als das mit am meisten verletzte Gelenk des menschlichen Körpers, wobei am<br />
häufigsten die Kniebän<strong>der</strong>, v.a. das vor<strong>der</strong>e Kreuzband und die Menisken betroffen sind. Die<br />
Inzidenzrate <strong>der</strong> Ruptur des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes liegt bei 33/100 000 Einwohner in den<br />
USA (FRANK u. JACKSON 1997).<br />
Kniegelenksverletzungen haben insbeson<strong>der</strong>e bei Kin<strong>der</strong>n und Jugendlichen in den letzten<br />
Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Laut des Bundesgesundheitsberichts 2002 ist die Anzahl<br />
operationswürdiger Kniebandverletzungen bei Kin<strong>der</strong>n in den vorangegangenen sechs<br />
Jahren in Deutschland um 30% gestiegen. Der Anteil <strong>der</strong> Kreuzbandrupturen liegt in <strong>der</strong><br />
Gruppe <strong>der</strong> Heranwachsenden laut einer Studie von LIPSCOMB u. ANDERSON (1986) bei<br />
3,4%. Jedoch ist die wahre Häufigkeit <strong>der</strong> Läsionen des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes im Wachstumsalter<br />
nicht bekannt, da es bisher keine vergleichenden Studien mit ausreichenden Patientengruppengrößen<br />
gibt (STANITSKI 1995). Es ist aber anzunehmen, dass auch die Rate des<br />
vor<strong>der</strong>en Kreuzbandrisses in dieser Altersgruppe in den letzten Jahren angestiegen ist, was im<br />
deutschen Bundesgesundheitsbericht von 2002 ersichtlich wird.<br />
Kin<strong>der</strong> und Jugendliche betreiben heute immer früher und häufiger verletzungsintensive<br />
Trendsportdisziplinen, wie z.B. Snowboard fahren (BALES et al. 2004), wobei in den Phasen<br />
des größten Körperwachstums <strong>der</strong> Kin<strong>der</strong> und Adoleszenten eine erhöhte Verletzungsanfälligkeit<br />
aufgrund einer Imbalance zwischen Kraft und Beweglichkeit besteht<br />
(MAFFULLI u. BAXTER-JONES 1995).<br />
Die steigende Anzahl <strong>der</strong> Kreuzbandrupturen mit <strong>der</strong> Folge <strong>der</strong> funktionellen Instabilität des<br />
Kniegelenks verstärkt die erhebliche Relevanz <strong>der</strong> Therapie. Während es bei <strong>der</strong> Behandlung<br />
erwachsener Patienten einheitlich anerkannte Verfahren und Methoden gibt, weichen die<br />
Meinungen zur Therapie von Kin<strong>der</strong>n und Jugendlichen mit Kreuzbandriss bei noch offenen<br />
Epiphysenfugen stark untereinan<strong>der</strong> ab. Die konservative Therapie des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandrisses<br />
bei Kin<strong>der</strong>n umfasst die rehabilitative Stärkung <strong>der</strong> Streck- und Beugemuskulatur des<br />
Oberschenkels, sowie eine vermin<strong>der</strong>te Belastung des betroffenen Gelenks insbeson<strong>der</strong>e bei<br />
sportlicher Aktivität, jedoch werden dadurch keine akzeptablen Ergebnisse erzielt<br />
(NOTTAGE u. MATSUURA 1994; AICHROTH et al. 2002).<br />
11
Ähnlich verhält es sich mit <strong>der</strong> Primärnaht des rupturierten Kreuzbandes: Die vor<strong>der</strong>en<br />
Kreuzbandnähte versagen zu einen hohen Prozentsatz (SEILER u. FRANK 1993;<br />
NAKHOSTINE et al. 1995).<br />
Die operative Therapie bei Kin<strong>der</strong>n kann zwar die frühzeitige Ausbildung degenerativer Verän<strong>der</strong>ungen<br />
verhin<strong>der</strong>n (BALES et al. 2004), jedoch besteht bei einem Kreuzban<strong>der</strong>satz mit<br />
transphysealer Bohrung die Gefahr des vorzeitigen Epiphysenfugenschlusses mit <strong>der</strong> Folge<br />
iatrogener Wachstumsstörungen mit Achsenabweichung und Beinlängendifferenz<br />
(NOTTAGE u. MATSUURA 1994; KOMAN u. SANDERS 1999). Außerdem ist bei Kin<strong>der</strong>n<br />
aus bisher unerklärlichen Gründen die Rerupturrate des Kreuzban<strong>der</strong>satzes, welche Revisionsoperationen<br />
nach sich ziehen, deutlich höher als bei Erwachsenen (AICHROTH et al.<br />
2002; BALES et al. 2004).<br />
Nach einem transosseären bzw. transphysealen Kreuzban<strong>der</strong>satz taucht sehr häufig das Phänomen<br />
<strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung, das sogenannte „Tunnel Enlargement“ auf. Dieses Aufweiten<br />
des Bohrkanaldurchmessers ist von steigendem wissenschaftlichen Interesse und wurde<br />
mehrfach in <strong>der</strong> Literatur beschrieben, bis heute ist allerdings die Entstehung und die klinische<br />
Relevanz dieser postoperativen Erscheinung noch nicht vollständig geklärt.<br />
Es wird vermutet, dass es sich bei einem „Tunnel Enlargement“ um ein multifaktorielles Geschehen<br />
handelt mit biologischen Faktoren wie z.B. eine von <strong>der</strong> Gelenkflüssigkeit (Synovia)<br />
ausgehende Entzündungsreaktion (FAHEY u. INDELICATO 1994) und mechanischen Faktoren,<br />
wie etwa <strong>der</strong> Transplantatbewegung im Tunnel (L'INSALATA et al. 1997).<br />
Hinsichtlich <strong>der</strong> klinischen Relevanz konnte bisher nur eine Studie einen Zusammenhang<br />
zwischen dem Auftreten einer Bohrkanalerweiterung und einer vermehrten Anterior-<br />
Posterior-Translation (AP-Translation) bzw. einer postoperativ auftretenden Instabilität aufzeigen<br />
(WEBSTER et al. 2005).<br />
Eine weitaus höhere Relevanz hat das „Tunnel Enlargement“ in Hinblick auf eine Revisionsoperation.<br />
Der prozentuale Anteil <strong>der</strong> Revisionseingriffe nach einem vor<strong>der</strong>en Kreuzban<strong>der</strong>satz<br />
liegt bei erwachsenen Patienten bei 13% mit steigen<strong>der</strong> Tendenz (WIRTH u. PETERS<br />
1998). Wie schon erwähnt, liegt <strong>der</strong> Anteil <strong>der</strong> Rerupturen bei Heranwachsenden im Vergleich<br />
zu Erwachsenen deutlich höher (AICHROTH et al. 2002; BALES et al. 2004).<br />
BISSON et al. (1998) fanden in ihren Untersuchungen eine Rerupturrate bei Kin<strong>der</strong>n von insgesamt<br />
22,2%. So ist anzunehmen, dass Kin<strong>der</strong> im Vergleich zu erwachsenen Patienten auch<br />
12
eine höhere Inzidenz <strong>der</strong> Revisionen haben. In einer Studie von MCINTOSH et. al. (2006), in<br />
<strong>der</strong> bei 16 jugendlichen Patienten ein Kreuzban<strong>der</strong>satz mit Hamstringsehnen durchgeführt<br />
wurde, lag die Revisionsrate bei 43,8%. Das Vorliegen einer Bohrkanalerweiterung erschwert<br />
oft beträchtlich die Operation nach <strong>der</strong> Reruptur des Kreuzbandes.<br />
Durch die steigende Inzidenz kindlicher Kreuzbandrisse und <strong>der</strong> Durchführung des vor<strong>der</strong>en<br />
Kreuzban<strong>der</strong>satzes und auch <strong>der</strong> Revisionsoperationen in <strong>der</strong> Folge wird in <strong>der</strong> Literatur in<br />
zunehmenden Maße auf die Notwendigkeit <strong>der</strong> Durchführung weiterer klinischer und experimenteller<br />
Studien hingewiesen (KOMAN u. SANDERS 1999). Ebenfalls bestehen großes<br />
Interesse und Nachfrage an <strong>der</strong> weiteren Erforschung des „Bone Tunnel Enlargements“ nach<br />
<strong>der</strong> Kreuzbandrekonstruktion (WILSON et al. 2004; IORIO et al. 2007).<br />
Die vorliegende Arbeit thematisiert innerhalb <strong>der</strong> Studie zum Ersatz des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes<br />
beim juvenilen Schaf das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung.<br />
Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, grundlegende <strong>Informationen</strong> über das radiologische<br />
Auftreten <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung im Rahmen einer Kreuzban<strong>der</strong>satzoperation bei Individuen<br />
mit noch offenen Wachstumsfugen zu gewinnen.<br />
13
2 Literaturübersicht<br />
2.1 Auswahl eines geeigneten Tiermodells zur Rekonstruktion des<br />
vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes<br />
Das Tierversuchsmodell wird auch heute noch für diverse Fragestellungen in <strong>der</strong> Medizin<br />
genutzt, sein Einsatz lässt sich noch nicht vollkommen vermeiden o<strong>der</strong> generell durch an<strong>der</strong>e<br />
Methoden ersetzen.<br />
Vor allem für die ethische Vertretbarkeit und zum Schutz <strong>der</strong> Tiere müssen vor <strong>der</strong> Auswahl<br />
eines geeigneten Tiermodells folgende Überlegungen vorausgehen (SEIL 2002):<br />
1. Vergleichbarkeit zum Menschen<br />
2. ethische Vertretbarkeit<br />
3. Kosten und Verfügbarkeit <strong>der</strong> Tiere<br />
4. vertretbarer Aufwand <strong>der</strong> Tierhaltung<br />
5. Toleranz von Narkose, Operation und Nachbehandlung durch die Tiere<br />
6. Verfügbarkeit grundlegen<strong>der</strong> Speziesdaten<br />
7. technische Durchführbarkeit <strong>der</strong> Eingriffe<br />
8. allgemeine Übertragbarkeit <strong>der</strong> Ergebnisse<br />
Für Kreuzban<strong>der</strong>satzstudien mit dem Bezug zum Menschen kommen theoretisch mehrere<br />
Tierspezies als Versuchstiere in Frage. Vor dem Hintergrund <strong>der</strong> Vergleichbarkeit zum<br />
menschlichen Körper wären Primaten ein ideales Tiermodell, da die Ähnlichkeit zur menschlichen<br />
Spezies am größten ist. Doch vor allem aus Gründen <strong>der</strong> ethischen Vertretbarkeit, aber<br />
auch aufgrund <strong>der</strong> schlechten Verfügbarkeit und hohen Kosten werden diese Tiere nur noch<br />
bei beson<strong>der</strong>s hoher klinischer Relevanz <strong>der</strong> Forschung eingesetzt, etwa bei <strong>der</strong> Suche nach<br />
neuen Medikamenten in <strong>der</strong> AIDS Forschung (AN u. FRIEDMAN 1999).<br />
Daneben können außerdem Schafe, Ziegen, Hunde, Schweine, Kaninchen und Ratten als Versuchstiere<br />
fungieren. Ratten haben zwar den Vorteil <strong>der</strong> guten Handhabbarkeit, <strong>der</strong> unproblematischen<br />
Tierhaltung und des geringen Kostenaufwands. Aber durch ihre geringe Körper-<br />
15
größe und <strong>der</strong> dadurch schlechteren Vergleichbarkeit zum Menschen und schwierigen technischen<br />
Durchführung <strong>der</strong> chirurgischen Eingriffe sind sie weniger geeignet.<br />
Schweine werden als Versuchtiere ausgewählt, weil sie gut verfügbar sind und wegen ihrer<br />
Gelenkgröße eine unproblematische Rekonstruktion des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes ermöglichen<br />
(XEROGEANES et al. 1998). Jedoch erweisen sich ihre schwierigere Handhabbarkeit und ihr<br />
erhöhtes Narkoserisiko als nachteilig in experimentellen Modellen. Bei Ziegen ist die Haltung<br />
im Vergleich zu Schafen relativ anspruchsvoll, da sie z.B. sehr selektive Fresser sind. Des<br />
weiteren ist <strong>der</strong> Platzbedarf erhöht, da bei diesen Tieren <strong>der</strong> Herdentrieb nicht so stark, dafür<br />
aber die innerartliche Aggressivität umso mehr ausgeprägt sein soll (SCHERER u. BRILL<br />
1994). Kaninchen werden dagegen verhältnismäßig häufig in orthopädischen Studien verwendet,<br />
allerdings sehen einige Autoren auch hierbei die Problematik <strong>der</strong> akkuraten Operationsdurchführung<br />
aufgrund <strong>der</strong> kleinen Kniegelenksabmessungen (SCHERER u. BRILL<br />
1994; GAULRAPP u. HAUS 2006).<br />
Schafe und Hunde dienen ebenfalls häufig als Versuchstiere bei Untersuchungen zu orthopädischen<br />
Fragestellungen, wobei das Schaf bezüglich <strong>der</strong> Morphometrie des Kniegelenks dem<br />
Menschen am meisten ähnelt. Allerdings nehmen Schafe aufgrund mangeln<strong>der</strong> Compliance<br />
bei eventuell auftretenden Panikattacken mit Fluchtreaktion keinerlei Rücksicht auf die operierte<br />
Gliedmaße und es besteht die große Gefahr eines erneuten Traumas (NUNAMAKER<br />
1998). Hunde hingegen schonen die operierte Extremität und laufen auf drei Beinen bis zum<br />
Ausbleiben des Schmerzes, was evtl. die ungewünschte Gewöhnung dieser Haltung und auch<br />
eine schlechtere Heilung nach sich ziehen kann (CLAES 1994). Sie entwickeln außerdem<br />
vermehrt Knorpeldefekte nach Rekonstruktion des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes (HUNT et al.<br />
2005).<br />
Dieselben Forscher konnten in ihrer Schafstudie zum Ersatz des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes zeigen,<br />
dass die Tiere die Entnahme des autologen Sehnentransplantates sehr gut tolerierten und<br />
die Gelenkstabilität post op. wie<strong>der</strong>herstellt werden konnte und keine degenerativen artikulären<br />
Verän<strong>der</strong>ungen zu bemerken waren. Sie stellten heraus, dass Schafe sich als Versuchstiere<br />
für den Kreuzban<strong>der</strong>satz durch „soft-tissue“ Transplantate sehr gut eignen (HUNT et al.<br />
2005). Diese Ansicht vertreten auch einige an<strong>der</strong>e Autoren (SCHERER u. BRILL 1994;<br />
RADFORD et al. 1996). In einer weiteren Studie aus dem Jahr 2006 wurde die Kinematik des<br />
intakten ovinen Kniegelenks untersucht (TAPPER et al. 2006). Hierbei ist festgestellt worden,<br />
16
dass die Gangbil<strong>der</strong> von Mensch und Schaf beim Gehen in Normalgeschwindigkeit, Gehen<br />
bei Steigung/Neigung des Untergrunds und beim Traben sehr ähnlich sind. Sie unterscheiden<br />
sich allerdings hinsichtlich des Bewegungsumfangs bei <strong>der</strong> aktiven Gelenkbeugung. Das ovine<br />
Kniegelenk ist im Stand physiologischerweise um ca. 43° gebeugt und steigt auf ca. 77°<br />
bei <strong>der</strong> maximalen Flexion in <strong>der</strong> Schwingphase. Hingegen liegt die physiologische Beugung<br />
des menschlichen Knies im Stand bei 0° und erhöht sich bis auf 60° während <strong>der</strong> Beugung.<br />
Aufgrund <strong>der</strong> kinematischen Similarität des Gangbildes von Mensch und Schaf haben wir uns<br />
für das Schaf als Modelltier in dieser Studie entschieden.<br />
2.2 Vergleichende anatomische und funktionelle Darstellung des<br />
Kniegelenks bei Mensch und Schaf<br />
Das Kniegelenk (Articulatio genus) ist das größte Gelenk des menschlichen Körpers und das<br />
<strong>der</strong> Säugetiere, an dessen Bildung <strong>der</strong> Oberschenkelknochen (Femur), das Schienbein (Tibia)<br />
und die Kniescheibe (Patella) als knöcherne Strukturen beteiligt sind.<br />
Das zusammengesetzte Gelenk besteht bei Mensch und Tier aus dem Kniekehl- (Articulatio<br />
femorotibialis) und dem Kniescheibengelenk (Articulatio femoropatellaris). Ein lateraler und<br />
ein medialer Meniskus (halbmondförmige Faserknorpelscheiben) gleichen die Inkongruenz<br />
<strong>der</strong> artikulierenden Flächen aus und haben zugleich Pufferfunktion. Die Menisken beim Schaf<br />
sind verglichen mit dem Mensch weniger stark fixiert und ihr Höhe/Breite-Verhältnis ist zugunsten<br />
<strong>der</strong> Höhe verschoben (Abb. 1). Das Ligamentum meniscofemorale posterius am Hinterhorn<br />
des lateralen Meniskus ist beim Schaf wie auch bei an<strong>der</strong>en Tierarten stark ausgeprägt<br />
und entspricht den beim Menschen schwach ausgeprägten Ligg. Humphrey und Wisberg. Die<br />
laterale Faserknorpelscheibe ist beim Tier durch diese starke Bandstruktur in <strong>der</strong> Bewegung<br />
nach kranial beschränkt (SCHREIBER 1947). Die Menisken v.a. <strong>der</strong> laterale und das Lig.<br />
meniscofemorale wirken insbeson<strong>der</strong>e nach einem Riss des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes agonistisch<br />
und sekundär stabilisierend (LEVY et al. 1982; SCHERER u. BRILL 1994).<br />
Die Gelenkkapsel besteht aus einer Membrana fibrosa und Membrana synovialis, wobei erstere<br />
die äußere bindegewebige Schicht und letztere die Gelenkflüssigkeit (Synovia) bildende<br />
Innenauskleidung <strong>der</strong> Kapsel ausmacht (HILDEBRANDT 1998).<br />
17
Aufgrund des axialen Verlaufs <strong>der</strong> Membrana synovialis zwischen den Gelenkfortsätzen wer-<br />
den eine laterale und eine mediale Gelenkhöhle gebildet, welche beim Wie<strong>der</strong>käuer und beim<br />
Fleischfresser sehr häufig in offener Verbindung stehen (NICKEL et al. 1992). Zahlreiche<br />
Schleimbeutel (Bursae synoviales), Synovia enthaltene Hohlräume, kommunizieren mit <strong>der</strong><br />
Kniegelenkshöhle, wie z.B. die Bursa suprapatellaris, welche als Gleitlager für die Ansatzsehne<br />
des M. quadrizeps femoris funktioniert (HILDEBRANDT 1998). Unterhalb <strong>der</strong> Patella<br />
und vor <strong>der</strong> Kniegelenksspalte befindet sich <strong>der</strong> von Synovialhaut überzogene Hoffa’sche<br />
Fettkörper (Corpus adiposum infrapatellare).<br />
Der umfangreiche Bandapparat des menschlichen Kniegelenks besteht aus dem Kniescheibenband<br />
(Lig. patellae), den Kniescheibenhaltebän<strong>der</strong>n (Retinacula patellae), welche mit queren<br />
Zügen zur Kniescheibe und mit Längszügen zu den Tibiakondylen ziehende distale Sehnenfasern<br />
sind, dem geraden und schiefen Band <strong>der</strong> Kniekehlregion (Ligg. popliteum arcuatum et<br />
obliquum), den Seitenbän<strong>der</strong>n (Ligg. collaterale fibulare et tibiale) und den starken Binnenbzw.<br />
Kreuzbän<strong>der</strong>n (Ligg. cruciatum anterior et posterior) (HILDEBRANDT 1998).<br />
Das hintere Kreuzband (Lig. cruciatum caudale) beim Schaf entspringt an <strong>der</strong> interkondylären<br />
Fläche des medialen Femurknorrens (Kondylus) und zieht zur Area intercondylaris und zur<br />
Incisura poplitea <strong>der</strong> Tibia. Das vor<strong>der</strong>e Kreuzband (Lig. cruciatum craniale) beim Schaf hat<br />
seinen Ursprung an <strong>der</strong> interkondylären Fläche des lateralen Kondylus und inseriert in <strong>der</strong><br />
Area intercondylaris centralis tibiae.<br />
Das vor<strong>der</strong>e Kreuzband des Menschen ist ca. 3 cm lang und 11 mm dick (KENNEDY et al.<br />
1974) und entspringt ebenfalls an <strong>der</strong> interkondylären Fläche des lateralen Kondylus. Es zieht<br />
durch die Fossa intercondylaris zur Area intercondylaris anterior tibiae, wo es fächerförmig<br />
unterhalb des Lig. transversum menisci anterior inseriert (HUNT 2003). Es befindet sich bei<br />
Mensch und Tier in unmittelbarer Nähe <strong>der</strong> femoralen Wachstumsfuge (Epiphyse) (BEHR et<br />
al. 2001).<br />
Die Kreuzbän<strong>der</strong> von Mensch und Schaf bestehen aus einem anteromedialen und posterolateralen<br />
Faserbündel (Abb. 1), wobei beim Menschen die Hauptbündel nicht voneinan<strong>der</strong> isoliert<br />
sind und im Gegensatz zum Vierbeiner nicht klar voneinan<strong>der</strong> getrennt werden können<br />
(UNTERHAUSER 2004). Der anteromediale ist im Gegensatz zum posterolateralen Anteil in<br />
<strong>der</strong> Beugung (Flexion) des Kniegelenks stets angespannt. Bei Streckung (Extension) des Gelenks<br />
sind beide Faserbündel gedehnt (DODDS u. ARNOCZKY 1994).<br />
18
Die Kreuzbän<strong>der</strong> sind beson<strong>der</strong>s bei sehr jungen Kin<strong>der</strong>n in Relation zum Gelenk von äußerst<br />
kräftiger Struktur (DELEE u. CURTIS 1983).<br />
Die primäre Funktion <strong>der</strong> beiden Bän<strong>der</strong> bei Mensch und Schaf ist die Stabilisation des Kniegelenks,<br />
d.h. die Verhin<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> übermäßigen AP-Translation und die Verhin<strong>der</strong>ung <strong>der</strong><br />
Überstreckung. Die sekundäre Aufgabe besteht darin, unphysiologische Außen- und Innenrotationen<br />
<strong>der</strong> Tibia und die Varus- und Valgus-Winkelung des Knies zu beschränken (HUNT<br />
2003).<br />
Vor<strong>der</strong>es Kreuzband<br />
medialer<br />
Meniskus<br />
Abb. 1: Rechtes Kniegelenk vom Schaf ohne Gelenkkapsel und ohne Patella (kraniale Ansicht). Linkes<br />
Bild: vor<strong>der</strong>es Kreuzband, medialer Meniskus; Rechtes Bild: Darstellung des posterolateralen und<br />
des anteromedialen Faserbündels des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes.<br />
19<br />
posterolaterales<br />
Bündel<br />
anteromediales<br />
Bündel
2.3 Das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung<br />
2.3.1 Nomenklatur und Definition<br />
In <strong>der</strong> Literatur werden für die femorale und tibiale Bohrkanalerweiterung nach vor<strong>der</strong>em<br />
Kreuzban<strong>der</strong>satz (“Anterior Cruciate Ligament Reconstruction = ACL Reconstruction“) zwei<br />
Begriffe benutzt: „(Bone) Tunnel Enlargement“ (TE) und „(Bone) Tunnel Widening“ (TW).<br />
Bislang ist dieses Phänomen allerdings nicht einheitlich definiert worden. In einer Studie von<br />
KOBAYASHI et al. (2006) liegt ein „Tunnel Enlargement“ bei einer Vergrößerung des ursprünglichen<br />
Bohrkanaldurchmessers um mindestens 2 mm vor. Das Auftreten bzw. Ausmaß<br />
<strong>der</strong> Tunnelaufweitung ist Grundlage für ein von NEBELUNG et al. (1998) erstelltes TE-<br />
Klassifikationsschema. Dabei sind die Probanden in Abhängigkeit ihres femoralen und tibialen<br />
Bohrkanaldurchmessers, welche bei einer radiologischen Untersuchung 2 Jahre post op.<br />
gemessen wurden, in vier Gruppen eingeteilt worden. Keine Tunnelerweiterung besteht demnach<br />
bei einer Vergrößerung des ursprünglich gebohrten Bohrtunneldurchmessers, welcher<br />
4,5 mm betrug, um bis zu 0,5 mm. Als fraglich wird die Spanne von 0,5 bis 2 mm eingestuft.<br />
Ein eindeutiges „Enlargement“ liegt bei einer Durchmesseraufweitung um 2,5 bis 4 mm und<br />
ein massives TE über 4,5 mm vor. In einer an<strong>der</strong>en Studie definieren die Autoren eine Bohrkanalerweiterung<br />
als eine Flächenvergrößerung des Tunnels um mehr als 50%<br />
(CLATWORTHY et al. 1999).<br />
2.3.2 Inzidenz<br />
Die Inzidenz <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz mit dem Einsatz eines<br />
allogenen Transplantates bei 35 Patienten betrug in einer Studie Anfang <strong>der</strong> 90’er Jahre<br />
etwa 75% (LINN et al. 1993). Ähnlich hohe Werte treten in einer Studie von NEBELUNG et<br />
al. (1998) auf, in <strong>der</strong> bei 29 Patienten eine Rekonstruktion mit autologer Semitendinosussehne<br />
und Endobutton-Fixationstechnik (Acufex Microsurgical, Mansfield, MA, USA) durchgeführt<br />
wurde. So konnte eine femorale Tunnelerweiterung um mindestens 2 mm in 72% <strong>der</strong> Fälle<br />
festgestellt werden. In einer an<strong>der</strong>en Studie, in <strong>der</strong> sich 87 Patienten einem Kreuzban<strong>der</strong>satz<br />
unter Nutzung autologer Hamstringsehnen (Sehnen des Musculus Semitendinosus und Musculus<br />
Gracilis) unterziehen ließen, lag die Inzidenzrate bei 37% (SEGAWA et al. 2001).<br />
20
BOHNSACK et al. (2006) führten an 50 Patienten eine Rekonstruktion des Lig. cruciatum<br />
anterior mit Patellarsehnendrittel durch und sie wiesen bei 66% eine tibiale Bohrkanalerweiterung,<br />
die größer als 1 mm war, nach. Anhand dieser biometrischen Angaben wird<br />
deutlich, dass es sich bei einem „Tunnel Enlargement“ nicht um eine Ausnahmeerscheinung<br />
handelt.<br />
2.3.3 Zeitliches Auftreten und Progression<br />
WILSON et al. (2004) sehen das „Tunnel Enlargement“ als akutes Phänomen, welches innerhalb<br />
<strong>der</strong> ersten drei Monate nach <strong>der</strong> Rekonstruktion verstärkt auftritt. Der Tunneldurchmesser<br />
nimmt v.a. in den ersten sechs Wochen post op. signifikant zu (FINK et al.<br />
2001), zwischen drei Monaten und zwei Jahren konnten einige Autoren nur minimale Verän<strong>der</strong>ungen<br />
feststellen und schließlich kann man nach ca. drei Jahren post op. wie<strong>der</strong> eine Abnahme<br />
des Bohrkanaldurchmessers verzeichnen (PEYRACHE et al. 1996). Ähnliche Ergebnisse<br />
zeigten sich in einer weiteren Studie, in <strong>der</strong> eine eindeutige Bohrkanalerweiterung nach<br />
vier Monaten auftrat, wobei eine Progression des Phänomens zu den an<strong>der</strong>en Untersuchungszeitpunkten<br />
(sechs Monate, 12 Monate) nicht zu beobachten war (CLATWORTHY et al.<br />
1999). An<strong>der</strong>erseits wurde auch vermerkt, dass das TE bei einigen Patienten über die Zeit<br />
bestehen bleiben kann bzw. fortschreitet z.B. durch Einheilungsstörungen (WILSON et al.<br />
2004).<br />
2.3.4 Diagnostik<br />
Zur Detektierung einer Bohrkanalerweiterung nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz eignen sich die<br />
bildgebenden Verfahren. Am häufigsten werden dazu entwe<strong>der</strong> Standard- o<strong>der</strong> digitale Röntgenaufnahmen<br />
angefertigt o<strong>der</strong> die Bohrkanäle mittels Computertomographie (CT) dargestellt.<br />
Bei beiden diagnostischen Systemen variieren häufig die Messergebnisse und sie<br />
unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Sensitivität.<br />
2.3.4.1 Röntgen versus Computertomographie<br />
In zahlreichen Studien konnten erhebliche Variationen <strong>der</strong> Tunneldurchmesser zwischen beiden<br />
diagnostischen Systemen festgestellt werden. Zum einen fanden Wissenschaftler heraus,<br />
dass bei <strong>der</strong> konventionellen Röntgenaufnahmetechnik geringere Werte gemessen wurden<br />
21
(WEBSTER et al. 2001; FINK et al. 2001), was sich auch dadurch erklären lässt, dass die<br />
Röntgenaufnahmen innerhalb von drei Monaten post op. vermessen wurden und die sklerotischen<br />
Rän<strong>der</strong> des Bohrkanals dann noch nicht deutlich dargestellt werden konnten (FINK et<br />
al. 2001).<br />
Aus einer an<strong>der</strong>en Studie geht hervor, dass bei <strong>der</strong> Auswertung <strong>der</strong> Bohrkanäle auf den Röntgenaufnahmen<br />
im Vergleich zur Computertomographie signifikant größere Durchmesserwerte<br />
gemessen wurden (WEBSTER et al. 2004). In dieser Studie wurden 22 Patienten 12<br />
Monate nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz untersucht und bewertet, indem jeweils eine ap- (anterior-posterior)<br />
und eine laterale digitale Röntgenaufnahme sowie ein CT-Scan des operierten<br />
Kniegelenks angefertigt wurde. Die Autoren stellten fest, das sich anhand digitaler Röntgenaufnahmen<br />
eher <strong>der</strong> Nachweis einer Bohrkanalerweiterung ergibt als nach konventionellem<br />
Röntgen. Die Autoren sehen das digitale Röntgen als eine durchaus zuverlässige Methode<br />
an, um ein TE zu entdecken, obwohl <strong>der</strong> Bohrkanal eines Patienten im lateralen Röntgenbild<br />
nicht sichtbar war. Dieser Tunnel war allerdings verhältnismäßig klein und <strong>der</strong> Durchmesser<br />
hat sich seit <strong>der</strong> Operation um 30% verringert.<br />
Der Vorteil <strong>der</strong> Röntgen- gegenüber <strong>der</strong> CT-Technik sind <strong>der</strong> geringere Zeitaufwand und die<br />
geringeren Kosten in <strong>der</strong> Nutzung.<br />
Allerdings konnten in dieser Studie beträchtliche Diskrepanzen <strong>der</strong> Messwerte zwischen diesen<br />
zwei bildgebenden Systemen festgestellt werden. Bei einigen Patienten betrug <strong>der</strong> Unterschied<br />
<strong>der</strong> Durchmesser 10%, bei an<strong>der</strong>en Patienten war er größer als 50%.<br />
An<strong>der</strong>e Autoren halten die computertomographische Untersuchung für besser geeignet in <strong>der</strong><br />
TE-Diagnostik, da mit dreidimensionalen Schnittbil<strong>der</strong>n die exakte Dimension <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung<br />
darstellbar ist. Zudem soll diese Technik weniger störungsanfällig bzw. abhängig<br />
von geometrischen Faktoren sein, wie z.B. einer geringfügigen Verän<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Knieposition<br />
(IORIO et al. 2007). CLATWORTHY et al. (1999) präferieren das CT aufgrund seiner höheren<br />
Sensitivität.<br />
WEBSTER et al. (2005) berichten in einer an<strong>der</strong>en Studie über den beträchtlichen Einfluss<br />
<strong>der</strong> Messfehler bei <strong>der</strong> röntgenologischen Analyse des „Tunnel Enlargements“. Der Vergrößerungsfaktor<br />
<strong>der</strong> digitalen Röntgenaufnahmen wurde mit Hilfe einer Kalibrierungsskala berücksichtigt.<br />
Die Messfehler lagen bei einem Untersucher zu verschiedenen Zeitpunkten<br />
(„intrarater“) zwischen 17 und 26% und zwischen 24 und 38% bei Messungen durch unter-<br />
22
schiedliche Untersucher („interrater“). Daraus wurde gefolgert, dass eine Vermessung auf<br />
digitalen Röntgenaufnahmen in <strong>der</strong> Praxis dann sinnvoll ist, wenn es sich um große, eindeutige<br />
Bohrkanalerweiterungen handelt. Zurückhaltung und Vorsicht sind allerdings bei nur<br />
kleinen Verän<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Durchmesser geboten.<br />
2.3.5 Ätiologie<br />
Bis heute ist die Entstehung <strong>der</strong> femoralen und tibialen Bohrkanalerweiterung nicht vollständig<br />
geklärt. Viele Autoren gehen von einem multifaktoriellen Geschehen mit mechanischen<br />
und biologischen Ursachen aus (HOHER et al. 1998; KLEIN et al. 2003; WILSON et al.<br />
2004).<br />
2.3.5.1 Biologische Ursachen<br />
Frühere Studien zu dieser Thematik fokussierten sich auf allogene Transplantate und <strong>der</strong>en<br />
Sterilisation mit Ethylenoxid. In diesen Untersuchungen wurde eine rein biologische Ätiologie<br />
durch toxische Effekte vermutet (JACKSON et al. 1990; ROBERTS et al. 1991).<br />
Im gleichem Zug ist auch publiziert worden, dass ein hoher Chrom- und Titananteil <strong>der</strong> fixierenden<br />
Interferenzschrauben toxisch wirkt und eine Osteolyse induziert (MALONEY et al.<br />
1990). Da allerdings in <strong>der</strong> Literatur osteolytische Prozesse durch Einsatz von Interferenzschrauben<br />
nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz bisher nicht beschrieben worden sind, spielt dieses<br />
Konzept bei <strong>der</strong> Erklärung dieses Phänomens eine eher untergeordnete Rolle (VERGIS u.<br />
GILLQUIST 1995).<br />
FAHEY u. INDELICATO (1994) verglichen ein Jahr post op. die Tunneldurchmesser nach<br />
Verwenden von Patellarsehnen-Autografts und allogenen Patellarsehnen-Transplantaten mit<br />
klinischen Ergebnissen. Es zeigte sich, dass das TE in <strong>der</strong> Allograft-Gruppe eine wesentlich<br />
höhere Inzidenz hatte, als bei den autologen Transplantaten. Sie erklärten sich das „Tunnel<br />
Enlargement“ u.a. durch eine Abstoßungsreaktion des Körpers mittels einer Fremdkörper-<br />
Immunantwort gegen das allogene Transplantat. Einige an<strong>der</strong>e Autoren, die sich mit <strong>der</strong> Verwendung<br />
von allogenen Transplantaten („Allografts“) beschäftigt hatten, fanden in unterschiedlichen<br />
Tiermodellen jedoch keinen histologischen Nachweis einer immunbedingten<br />
23
Abstoßung mit folglicher Entzündung des umgebenden Gewebes (JACKSON et al. 1987;<br />
HARNER et al. 1996).<br />
Im Gegensatz dazu konnten SCHULTE et al. (1995) keine statistisch signifikanten Unterschiede<br />
zwischen diesen beiden Transplantat-Typen feststellen. Zum jetzigen Zeitpunkt kann<br />
noch keine eindeutige und einheitliche Aussage getroffen werden, dass die Wahl eines Allografts<br />
bei einer ACL-Rekonstruktion eine min<strong>der</strong>wertige Alternative im Vergleich zu den<br />
autologen Transplantaten darstellt.<br />
Als weitere biologische Ursache <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung wird eine unspezifische Cytokinvermittelte<br />
Entzündungsreaktion diskutiert. Cytokine sind lösliche Proteine, die als interzelluläre<br />
Botenstoffe die Zellproliferation und Proteinsynthese induzieren. Außerdem vermitteln<br />
sie Prozesse wie die Zerstörung, den Umbau und die Reparatur von Geweben (JIRANEK et<br />
al. 1993). In histologischen Untersuchungen stieß man auf eine <strong>der</strong> Synovialis ähnelnde<br />
Membran („synovial-like membrane“), die sich um das funktionell und morphologisch beeinträchtigte<br />
Transplantat gelegt hatte und massenhaft Makrophagen aufwies. Diese Makrophagen<br />
sind in <strong>der</strong> Lage, Cytokine, wie z.B. Interleukin 1 (IL-1), Interleukin 6 (IL-6), Interleukin<br />
8 (IL-8), Tumor Necrose Faktor Alpha (TNF-α) und Prostaglandin E2 (PGE2) freizusetzen<br />
(GOLDRING et al. 1983; JASTY 1993). Dieses führt dann zu einer lokalen Entzündung und<br />
in Folge dessen zu einer Knochenresorption, da die Cytokine auch die osteoklastische Aktivität<br />
beeinflussen. Die Freisetzung inflammatorischer Mediatoren wird stimuliert durch das<br />
akute Trauma <strong>der</strong> Kreuzbandverletzung, durch eine Transplantatnekrose, aber auch durch die<br />
Knochenzellnekrose in Folge <strong>der</strong> Hitzeeinwirkung beim Bohrprozess (AMIEL et al. 1986;<br />
FAHEY u. INDELICATO 1994).<br />
Hierdurch wird in <strong>der</strong> Synovia auch die Zunahme <strong>der</strong> induzierbaren Nitrit-Oxid-Synthase<br />
(iNOS) und die Produktion von Nitrit-Oxid (NO) in <strong>der</strong> Folge angeregt, welches als freies<br />
Radikal gewebeschädigend wirkt und den katabolen Einfluss <strong>der</strong> inflammatorischen Cytokine<br />
noch verstärkt (VAN'T HOF u. RALSTON 2001). Die stickstoffhaltige Verbindung NO wird<br />
häufig bei rheumatoi<strong>der</strong> Arthritis nachgewiesen (NOVAES et al. 1997; VAN'T HOF u.<br />
RALSTON 2001).<br />
In <strong>der</strong> physiologischen, nicht entzündlichen Gelenkflüssigkeit findet man beson<strong>der</strong>s hohe<br />
Konzentrationen an Interleukin 1 Rezeptor-Antagonist Protein und „Transforming Growth<br />
Factor beta“ (TGF-β) vor. Diese Proteine haben protektive Eigenschaften gegen die kataboli-<br />
24
sche Wirkungsweise an<strong>der</strong>er (inflammatorischer) Cytokine. Durch eine traumatische Einwirkung<br />
verän<strong>der</strong>t sich das Cytokin-Profil und die Konzentration <strong>der</strong> schützenden Botenstoffe<br />
sinkt zu Gunsten <strong>der</strong> inflammatorischen Mediatoren (CAMERON et al. 1994; CAMERON et<br />
al. 1997). In diesem Zusammenhang wird angenommen, dass die synoviale Flüssigkeit eine<br />
Rolle bei <strong>der</strong> Entstehung des „Bone Tunnel Enlargements“ spielt, da sie den Raum zwischen<br />
Transplantat und Bohrkanalwand ausfüllt (L'INSALATA et al. 1997). Die oben genannten<br />
schädigenden Botenstoffe und Nitrit-Verbindungen können auf den femoralen und tibialen<br />
Knochen einwirken. Dieses Geschehen wird auch als „synovial bathing effect“ bezeichnet. Je<br />
größer dieser Zwischenraum ist, je stärker ist auch die Exposition des Knochens mit diesen<br />
Mediatoren und die ausgelöste Entzündung und Osteolyse. Durch diesen Effekt ließ sich die<br />
hohe TE-Inzidenz bei <strong>der</strong> Verwendung eines autologen gleichseitigen Patellarsehnendrittels<br />
mit zwei anhängenden, größeren Knochenblöcken als Kreuzban<strong>der</strong>satz („Bone-Patella-Tendon-Bone“=<br />
BPTB) erklären (FAHEY u. INDELICATO 1994; L'INSALATA et al. 1997).<br />
An<strong>der</strong>e Studien belegen, dass dieser Totraum mit fibrösem Gewebe ausgefüllt ist und so anzunehmen<br />
ist, dass die Gelenkflüssigkeit bei <strong>der</strong> Ätiologie kaum von Bedeutung sein kann<br />
(JANSSON et al. 1999; YOSHIYA et al. 2000). Im Gegensatz dazu wiesen JACKSON et al.<br />
(1993) einen Zusammenhang zwischen Transplantatschwellung und Bohrkanalerweiterung<br />
nach. Sie stellten in einem Ziegenmodell eine Durchmesserzunahme <strong>der</strong> allogenen und autologen<br />
Transplantate um 50% fest, welches sich bis sechs Monate post op. nachweisen ließ.<br />
In einem Primatenmodell wurden ähnliche Beobachtungen hinsichtlich <strong>der</strong> Transplantatschwellung<br />
gemacht (BUTLER et al. 1989). In dieser Studie lag die mittlere Querschnittsfläche<br />
des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes bei 4,9 ± 0,3 mm² und die <strong>der</strong> autologen Transplantate bei<br />
8,9 ± 0,8 mm². Nach sieben Wochen betrug die mittlere Querschnittsfläche <strong>der</strong> Transplantate<br />
13,2 mm². Eine MRI-Studie am Menschen zeigte nach 12 Monaten allerdings nur einen Anstieg<br />
des Transplantatdurchmessers um 13% (HAMADA et al. 2005). JÜRGENSEN (2003)<br />
konnte in ihrem Schafmodell ebenfalls aufzeigen, dass die Dickenzunahme <strong>der</strong> Transplantate<br />
für die Bohrkanalaufweitung mitverantwortlich war. Allerdings konnte in dieser Studie nicht<br />
sicher unterschieden werden, ob es sich dabei um einen hypertrophischen o<strong>der</strong> hyperplastischen<br />
Vorgang gehandelt hat.<br />
25
2.3.5.2 Mechanische Faktoren<br />
Die vorherrschende Theorie zur Ursache und Entstehung des TE-Phänomens ist, dass jegliche<br />
Bewegung des Transplantatkonstruktes im Bohrkanal eine Tunnelerweiterung auslösen kann<br />
(FAHEY u. INDELICATO 1994; PEYRACHE et al. 1996; L'INSALATA et al. 1997).<br />
Bei <strong>der</strong> BPTB- Fixationstechnik mit Interferenzschrauben werden Bewegungen weitestgehend<br />
eingeschränkt. Doch durch die nicht „anatomische“ Positionierung des tibialen Knochenblocks<br />
weit distal im Bohrkanal liegt das Transplantat bei <strong>der</strong> „single-incision technique“<br />
über eine Länge von etwa 20 mm mit viel Bewegungsspielraum im tibialen Bohrtunnel. Auch<br />
die abgeflachte Form <strong>der</strong> Patellarsehne vergrößert im tibialen runden Bohrkanal den Zwischenraum<br />
und ermöglicht transverse Bewegungen. Der so entstehende Bewegungsablauf<br />
wird auch als „Scheibenwischer-Effekt“ („windshield-wiper effect“) bezeichnet<br />
(L'INSALATA et al. 1997). Die Autoren fanden zudem heraus, dass bei dieser Operationsbzw.<br />
Fixationsmethode ein ausgeprägtes tibiales „Tunnel Enlargement“ entsteht, welches auf<br />
<strong>der</strong> femoralen Seite nicht in diesem Ausmaß detektiert werden konnte. Eine weitere Erklärung<br />
für die Entstehung einer Bohrkanalerweiterung bei dieser Operations-/Fixationstechnik ist <strong>der</strong><br />
große Totraum zwischen Transplantat und tibialen Bohrkanal. In diesen druckentlasteten<br />
Tunnelarealen kommt es nach dem Wolff’schen Gesetz zu einer Inaktivitätsatrophie des Knochens<br />
(WOLFF 1892). Dieses als „stress shielding“ bezeichnete Phänomen wird als weitere<br />
mögliche mechanische Ursache diskutiert (FAHEY u. INDELICATO 1994; HOHER et al.<br />
1998). BUELOW et al. (2002) sahen außerdem einen Zusammenhang zwischen einer Bohrkanalaufweitung<br />
und <strong>der</strong> Verwendung großer Interferenzschrauben, die den Bohrkanal zum<br />
Zeitpunkt 0 stark vergrößern und zu einer iatrogenen Fortschreitung des „Enlargements“ beitragen.<br />
Im Vergleich von BPTB-Transplantaten mit autologen Hamstringsehnen konnten viele Wissenschaftler<br />
den Beweis dafür bringen, dass die TE-Rate bei dem Einsatz von Semitendinosus-<br />
bzw. Gracilissehnen wesentlich höher ist (L'INSALATA et al. 1997; CLATWORTHY<br />
et al. 1999; WEBSTER et al. 2001). Gemeinsam ist diesen Studien, dass die verwendeten<br />
Sehnen gelenkfern fixiert worden sind. Diese Tatsache begünstigt eine Elongation des Transplantates<br />
während <strong>der</strong> Flexion und Extension des Kniegelenks und somit die Ausbildung einer<br />
femoralen und tibialen Bohrkanalerweiterung.<br />
26
In <strong>der</strong> Literatur wird diese longitudinale Bewegung als „bungee-cord effect“ bezeichnet<br />
(HOHER et al. 1998). Dieser Effekt ist jedoch nicht spezifisch für Hamstringsehnen, denn er<br />
tritt auch z.B. bei <strong>der</strong> Nutzung von weichgewebigen, allogenen Achillessehnen als Kreuzban<strong>der</strong>satz<br />
auf (LINN et al. 1993). Der Ligamentisationsprozess des Transplantates spielt bei<br />
<strong>der</strong> Entstehung eines „Tunnel Enlargement“ ebenfalls eine Rolle. Das Granulationsgewebe<br />
zwischen Transplantat und knöcherner Bohrkanalwand wird zunächst durch lockeres Bindegewebe<br />
ersetzt, nach etwa 12 Wochen post op. wird dieses fibröse Gewebe dichter und es<br />
kommt zur vollkommenen Adhärenz <strong>der</strong> Sehne mit <strong>der</strong> Tunnelwand (CLATWORTHY et al.<br />
1999; YOSHIYA et al. 2000). Die sensitive Phase <strong>der</strong> biologischen Inkorporation kann durch<br />
mechanische Faktoren, wie z. B. Transplantatbewegungen gestört werden und so zu einer<br />
durch Osteoklasten vermittelten Knochenresorption mit dem radiologisch sichtbaren Phänomen<br />
<strong>der</strong> Bohrtunnelaufweitung führen (RODEO et al. 2006). Der Einfluss <strong>der</strong> osteoklastischen<br />
Aktivität auf die Einheilung ist von denselben Autoren in einer experimentellen Studie<br />
an Kaninchen untersucht und ein Jahr später publiziert worden (RODEO et al. 2007). Es wurde<br />
gezeigt, dass durch Inhibition <strong>der</strong> Osteoklasten-Aktivität z.B. durch Osteoprotegerin die<br />
Einheilung des Transplantates nach Kreuzbandrekonstruktion verbessert und damit eine Expansion<br />
des Bohrtunnels vermin<strong>der</strong>t werden kann.<br />
Ein weiterer ätiologischer Faktor ist die Art <strong>der</strong> Rehabilitation. Die als TE-Ursache angesehenen<br />
Mikromotionen werden auch durch eine zu frühe und zu starke Belastung des Knies (aggressive<br />
Rehabilitation) und die fehlende Formenkongruenz des Tunnels und Transplantates<br />
verstärkt (WILSON et al. 2004). Die Autoren leiten davon auch das vermehrte Auftreten von<br />
„Tunnel Enlargement“ innerhalb <strong>der</strong> ersten drei Monate post op. ab.<br />
In einer Studie aus dem Jahr 2004 wurde die tibiale Tunnelaufweitung bei 35 Patienten mit<br />
Beugesehnentransplantat und frühfunktioneller Rehabilitation mit <strong>der</strong> Erweiterung bei 20 Patienten<br />
mit additiver Meniskusnaht und Bewegungslimitierung mit Teilbelastung post op. verglichen<br />
(HANTES et al. 2004). Dabei ermittelten die Autoren eine größere tibiale Bohrkanalerweiterung<br />
bei <strong>der</strong> Gruppe mit frühzeitiger Bewegung des operierten Knies (46%) als bei<br />
den Patienten mit Bewegungseinschränkung (24%). Die Autoren vermuten, dass es einen Zusammenhang<br />
zwischen <strong>der</strong> erstmaligen Beschreibung des TE-Phänomens Anfang <strong>der</strong> 90’er<br />
Jahre und <strong>der</strong> im gleichen Zeitraum erfolgten Einführung <strong>der</strong> beschleunigten Rehabilitation<br />
gibt. Diese Rehabilitationsprotokolle beinhalten Übungen mit voller Extension des Knies,<br />
27
Gewichtsbelastung und frühzeitiger Rückkehr zur athletischen Aktivität (vier-sechs Monate<br />
post op.), was die Inzidenz von postoperativer Arthrofibrose, Bewegungseinschränkung und<br />
vor<strong>der</strong>em Knieschmerz signifikant senkte (SHELBOURNE u. NITZ 1990). Allerdings wurde<br />
die Mikromotion verstärkt und dadurch die Transplantatinkorporation gestört. BOHNSACK<br />
et al. (2006) konnten ebenfalls bestätigen, dass <strong>der</strong> postoperative Aktivitätsgrad und <strong>der</strong> Muskelstatus<br />
positiv mit <strong>der</strong> tibialen Bohrkanalerweiterung korrelierten, d.h. das Patienten mit TE<br />
einen signifikant höheren Aktivitätsgrad aufwiesen. Es wurde allerdings auch herausgestellt,<br />
dass die mit <strong>der</strong> Bewegung in Zusammenhang stehende größere Bohrkanalerweiterung keinen<br />
negativen Einfluss auf das Behandlungsergebnis und die Kniestabilität hatte. Die Autoren<br />
empfehlen vielmehr die frühfunktionelle Nachbehandlung aufgrund <strong>der</strong> besseren klinischen<br />
Ergebnisse. Als mechanischer Faktor <strong>der</strong> TE-Ätiologie wird auch die falsche Positionierung<br />
des Bohrkanals bzw. des Transplantates diskutiert (JAUREGUITO u. PAULOS 1996). Ein<br />
falsch platzierter Bohrtunnel kann erhöhte Transplantatkräfte, eine gesteigerte Mikromotion,<br />
eine gestörte Einheilung und ein Versagen <strong>der</strong> Kreuzbandplastik zur Folge haben. Die erhöhten<br />
Kräfte, die dadurch auf die Tunnelwand einwirken, verursachen eine Osteolyse mit dem<br />
Ergebnis des radiologisch darstellbaren „Tunnel Enlargement“ (HOHER et al. 1998).<br />
2.3.6 Operationstechnik und Fixation<br />
Als weitere entscheidende Faktoren bei <strong>der</strong> Entstehung <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung werden die<br />
Operationstechnik, die Herkunft und Morphologie des verwendeten Transplantates und die<br />
Art <strong>der</strong> Fixation und Bohrung erachtet. Zum jetzigen Zeitpunkt sind die autologen gleichseitigen<br />
Patellarsehnendrittel mit zwei anhängenden Knochenblöcken und die Hamstringsehnen<br />
(Semintendinosus- und Gracilissehnen) die am meisten eingesetzten Transplantate beim vor<strong>der</strong>en<br />
Kreuzban<strong>der</strong>satz (BENEDETTO 1995; FRANK u. JACKSON 1997). Im Vergleich von<br />
BPTB-Transplantaten mit autologen Hamstringsehnen haben einige Studien gezeigt, dass die<br />
TE-Rate bei dem Einsatz von Semitendinosus- bzw. Gracilissehnen wesentlich höher ist<br />
(L'INSALATA et al. 1997; CLATWORTHY et al. 1999; WEBSTER et al. 2001). Außerdem<br />
konnte in einer Studie von PETERSEN u. LAPRELL (2000) histologisch und immunhistochemisch<br />
dargestellt werden, dass die Einheilung des Transplantates bei <strong>der</strong> BPTB-Technik<br />
mit Inkorporation <strong>der</strong> Knochenblöcke <strong>der</strong> physiologischen chondralen Enthese ähnelt und so<br />
eine stärkere Verbindung mit dem Knochen eingeht als beim Einsatz von Hamstringsehnen.<br />
28
Die fibrokartilaginäre Zone <strong>der</strong> chondralen Ligament- bzw. Transplantatinsertion soll einen<br />
direkten Effekt auf die Verhin<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Knochenresorption haben und somit die Ausbildung<br />
eines „Tunnel Enlargements“ verhin<strong>der</strong>n bzw. min<strong>der</strong>n können (BENJAMIN u. EVANS<br />
1990). Außerdem wird den Knochenblöcken ein weiterer positiver Effekt nachgesagt, da sie<br />
durch die Freisetzung osteoinduktiver Faktoren („Bone Morphogenetic Protein“) das postoperative<br />
Aufweiten des Bohrkanals reduzieren (WEBSTER et al. 2001).<br />
Als „Goldstandard“ für die Wie<strong>der</strong>herstellung eines stabilen und belastbaren Kniegelenks<br />
eines adulten Patienten durch operative Rekonstruktion wird von vielen Autoren die Verwendung<br />
von autologen BPTB-Transplantaten mit metallischen Interferenzschrauben angesehen<br />
(WEBSTER et al. 2001; WILLIAMS, III et al. 2004). Bei gelenknaher Fixation mit Interferenzschrauben<br />
werden Bewegungen zwar weitestgehend eingeschränkt, doch auch bei Einsatz<br />
von metallischen o<strong>der</strong> bioabsorbierbaren Schrauben tritt das Phänomen „Tunnel Enlargement“<br />
auf. Wie beschrieben hat dies ihre Ursache hauptsächlich in transversen Bewegungen<br />
des Transplantates („windshield-wiper effect“) (L'INSALATA et al. 1997).<br />
BUELOW et al. (2002) berichteten, dass bei <strong>der</strong> Verwendung von Hamstringsehnen mit bioabsorbierbaren<br />
Interferenzschrauben die direkt postoperativ vermessene Knochentunnelfläche<br />
um 75% größer war als die initial gebohrte. Sie sahen außerdem einen Zusammenhang zwischen<br />
einer Bohrkanalaufweitung und <strong>der</strong> Verwendung großer Interferenzschrauben, die den<br />
Bohrkanal zum Zeitpunkt 0 stark vergrößern und zu einem Fortschreiten des „Enlargements“<br />
beitragen.<br />
Der Einsatz von Interferenzschrauben beim adulten Patienten ist, aufgrund <strong>der</strong> guten klinischen<br />
Nachuntersuchungsergebnisse v.a. die Kinematik betreffend, sehr verbreitet. Jedoch<br />
birgt gerade diese gelenknahe Fixation im Wachstumsalter die Gefahr <strong>der</strong> iatrogenen Schädigung<br />
<strong>der</strong> noch offenen Epiphysenfugen mit Wachstumsstörungen in <strong>der</strong> Folge (JÜRGENSEN<br />
2003). Aufgrund dessen mussten Operateure bei juvenilen Patienten auf eher gelenk- bzw.<br />
epiphysenfugenferne Fixationsmethoden wie z.B. mit Endobutton ® (Fa. Smith & Nephew,<br />
Andover, USA) ausweichen.<br />
Die femorale Transplantatfixation mittels Endobutton ® hat den Vorteil, dass sie aufgrund <strong>der</strong><br />
geringen Größenmaße einen periostalen Wachstumsreiz minimiert, obwohl sie die Wachstumsfuge<br />
tangiert. Nachteilig bei dieser gelenkfernen im Vergleich zur gelenknahen Befestigung<br />
ist, dass die primäre Belastungsstabilität bis zur knöchernen Einheilung des Kreuzband-<br />
29
ersatzes geringer ist (JÜRGENSEN 2003) und dass das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung<br />
weitaus häufiger ausgelöst wird (L'INSALATA et al. 1997; NEBELUNG et al. 1998;<br />
JANSSON et al. 1999; CLATWORTHY et al. 1999; ZYSK et al. 2000; WEBSTER et al.<br />
2001). Jedoch konnten MA et al. (2004) in ihrer Studie keine signifikanten Unterschiede zwischen<br />
<strong>der</strong> Endobutton ® - und Interferenzschrauben-Fixation von Hamstringsehnen hinsichtlich<br />
des Ausmaßes <strong>der</strong> Tunnelaufweitung und auch <strong>der</strong> klinischen Ergebnisse feststellen.<br />
Eine neuere Studie beschäftigte sich mit <strong>der</strong> Art <strong>der</strong> Bohrung in Hinblick auf eine postoperative<br />
Erweiterung des knöchernen Tunnels. Die Wissenschaftler konnten herausstellen, dass es<br />
bei knochenextrahieren<strong>der</strong> Hochgeschwindigkeits-Bohrung zu signifikant stärker ausgeprägtem<br />
„Tunnel Enlargement“ kommt, als z.B. bei <strong>der</strong> Dilatationsbohrungmethode („compaction<br />
drilling“). Dabei wurde mit Hilfe von Dilatatoren <strong>der</strong> Bohrkanal erweitert und so die Knochenmasse<br />
entlang <strong>der</strong> Tunnelwand erhöht und dadurch eine ungewollte postoperative Bohrkanalerweiterung<br />
verhin<strong>der</strong>t bzw. vermin<strong>der</strong>t (GOKCE et al. 2008). Eine an<strong>der</strong>e Studie, die<br />
sich mit dem Vergleich dieser zwei Bohrungstechniken beschäftigte, konnte allerdings nicht<br />
bestätigen, dass bei <strong>der</strong> Dilatationsbohrungsmethode die Ausbildung einer Tunnelerweiterung<br />
signifikant reduziert werden konnte (SIEBOLD et al. 2007).<br />
2.3.7 Femorale und tibiale Tunnelerweiterung<br />
Im Schrifttum gibt es unterschiedliche Ansichten darüber, welcher <strong>der</strong> beiden Knochen (Femur,<br />
Tibia) häufiger vom Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung betroffen ist.<br />
In <strong>der</strong> Studie von L'INSALATA et al. (1997) wurden zwei Patientengruppen zu je 30 Personen<br />
miteinan<strong>der</strong> verglichen. In <strong>der</strong> einen Gruppe wurde ein Kreuzban<strong>der</strong>satz mit BPTB- Operationstechnik<br />
und Interferenzschrauben, in <strong>der</strong> an<strong>der</strong>en Hamstringsehnen mit einer Endobutton<br />
® - Befestigung verwendet. Die tibialen Bohrkanäle wurden bei beiden Rekonstruktionsarten<br />
vermessen, hingegen <strong>der</strong> femorale Tunnel nur beim Kreuzban<strong>der</strong>satz mit Hamstringsehnen.<br />
Insgesamt stellte sich heraus, dass die Hamstring-Gruppe im Vergleich zur BPTB-<br />
Gruppe ein weitaus stärkeres TE entwickelte.<br />
30
Bei <strong>der</strong> BPTB- Fixationstechnik mit Interferenzschrauben wurde jedoch ein stärkeres tibiales<br />
TE radiologisch dargestellt. Der gemittelte prozentuale Tunneldurchmesseranstieg <strong>der</strong> Tibia<br />
betrug in <strong>der</strong> ap-Aufnahme 9,7% und in <strong>der</strong> lateralen Aufnahme 14,4%. Die Autoren interpretierten<br />
dies mit <strong>der</strong> nicht anatomischen Positionierung des tibialen Knochenblocks weit<br />
distal im Bohrkanal. Dort liegt das Transplantat mit viel Bewegungsspielraum im tibialen<br />
Bohrtunnel und ermöglicht das transverse Bewegungsmuster („windshield-wiper effect“)<br />
(L'INSALATA et al. 1997). Daraus wurde geschlossen, dass diese Operations- bzw. Fixationsmethode<br />
die Entstehung und Progression eines tibialen „Tunnel Enlargement“ för<strong>der</strong>t<br />
(AGLIETTI et al. 1998; FINK et al. 2001).<br />
Doch in <strong>der</strong>selben Studie konnte ebenfalls aufgezeigt werden, dass die Hamstring-Endobutton<br />
® -Methode die Ausbildung einer femoralen Bohrkanalerweiterung begünstigt<br />
(L'INSALATA et al. 1997). Hierbei war <strong>der</strong> prozentuale Anstieg des gemessenen femoralen<br />
Durchmessers in <strong>der</strong> ap-Aufnahme mit 30,2% wesentlich deutlicher ausgeprägt als die gemittelte<br />
Zunahme <strong>der</strong> tibialen Durchmesser (20,9%). Ähnliche Beobachtungen konnte in einer<br />
an<strong>der</strong>en TE-Studie mit 29 Patienten bei Verwendung von Semitendinosussehnen mit femoraler<br />
Endobutton ® -Fixation nachgewiesen werden. Eine Bohrkanalerweiterung von wenigstens<br />
2 mm konnte bei 72% <strong>der</strong> femoralen und nur bei 38% <strong>der</strong> tibialen Tunnel identifiziert werden<br />
(NEBELUNG et al. 1998).<br />
Diese Forschungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Ausbildung und Entwicklung<br />
eines „Tunnel Enlargements“ wesentlich auch von <strong>der</strong> Operations- bzw. Fixationstechnik beeinflusst<br />
wird.<br />
31
2.3.8 Formen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung<br />
In Hinblick auf Bohrkanalerweiterungen werden in <strong>der</strong> Literatur verschiedene Tunnelmorphologien<br />
differenziert.<br />
In einer Studie Mitte <strong>der</strong> neunziger Jahre wurden bei 44 Patienten Rekonstruktionen <strong>der</strong> vor<strong>der</strong>en<br />
Kreuzbän<strong>der</strong> mit BPTB-Transplantaten und Interferenzschrauben-Fixation durchgeführt<br />
(PEYRACHE et al. 1996). Die Forscher unterteilten die radiologisch abgebildeten Bohrkanäle<br />
in drei Typen (linear, kavernenartig und konisch), wobei als lineare Erweiterung eine gleichmäßige<br />
Vergrößerung des Bohrkanals auf <strong>der</strong> ganzen Tunnellänge gilt, während sich das kavernenartige<br />
„Enlargement“ höhlenartig ausbuchtet und sich <strong>der</strong> konische Typ kegelförmig<br />
darstellt. Innerhalb dieser Studie war <strong>der</strong> konische TE-Typ am häufigsten (57%), gefolgt vom<br />
kavernenartigen Typ mit 40%. Die lineare Tunnelmorphologie trat nur bei 3% <strong>der</strong> Fälle auf.<br />
Die unterschiedlichen Tunnelformen wurden des weiteren mit biomechanischen Parametern<br />
wie <strong>der</strong> Laxizität und des Gesamtbewegungsausmaßes bzw. eines Flexions- und Extensionsdefizits<br />
korreliert, jedoch konnten keine Zusammenhänge zwischen den Tunnelmorphologien<br />
und diesen Messergebnissen hergestellt werden. Allerdings konnte zwischen <strong>der</strong> residualen<br />
Laxizität und <strong>der</strong> Formmodifikation ein positiver Trend nachgewiesen werden, d.h. dass <strong>der</strong><br />
konische Typ häufiger bei Kniegelenken mit einer Laxizität von mehr als 3 mm auftrat.<br />
Die Formmodifikation <strong>der</strong> aufgeweiteten Bohrkanäle ist ein multifaktorielles Phänomen, welches<br />
nicht immer konstant ist, son<strong>der</strong>n sich im Verlauf <strong>der</strong> Zeit än<strong>der</strong>n kann (PEYRACHE et<br />
al. 1996). Biologische Faktoren wie z.B. Knochennekrose nach <strong>der</strong> Bohrung und die Resorption<br />
des nekrotisierten Gewebe spielen eine Rolle. Aber auch mechanische Faktoren, wie z.B.<br />
longitudinale („bungee-cord effect“) und transverse Bewegungen („windshield-wiper motion“)<br />
des Transplantates im Bohrkanal und die damit assozierte Fixationsart werden ätiologisch<br />
den verschiedenen Tunnelmodifikationen zugeordnet (KLEIN et al. 2003). In dieser<br />
Studie aus dem Jahr 2003 sind 29 Patienten erfasst, bei denen ihr gerissenes vor<strong>der</strong>es Kreuzband<br />
durch Hamstringsehnen mit gelenkferner Fixation ersetzt wurde. Radiologisch wurden<br />
dabei vier Tunnelformen differenziert (linear, kavernenartig, zystisch und konisch), wobei<br />
sich die Erweiterung beim zystischen Typ als pilzförmig auf dem Röntgenbild darstellte. Der<br />
lineare Typ lag mit Abstand am häufigsten vor (59%), danach folgte <strong>der</strong> kavernenartige Typ<br />
(22%) und <strong>der</strong> zystische Typ (15%). Die konische Tunnelform war mit 4% am seltensten anzutreffen<br />
(KLEIN et al. 2003). Die Autoren erklärten die Häufigkeitsverteilung <strong>der</strong> TE-<br />
32
Formen mit <strong>der</strong> Operations- und Fixationstechnik. Longitudinale Bewegungen entstehen<br />
meist bei gelenkferner Fixation und erzeugen eine lineare Bohrkanalerweiterung und transverse<br />
Bewegungen, die z.B. häufiger bei BPTB- Transplantaten mit gelenknaher Fixation<br />
auftreten, sind verantwortlich für ein konisches Aufweiten des Knochentunnels. Diese Erklärungsansätze<br />
konnten in einer an<strong>der</strong>en Studie nicht bestätigt werden, dort trat z.B. bei vorliegen<strong>der</strong><br />
longitudinaler Bewegung des Transplantates im Bohrtunnel kein lineares „Tunnel Enlargement“<br />
auf, wie es <strong>der</strong> Theorie nach zu erwarten gewesen wäre (CLATWORTHY et al.<br />
1999).<br />
2.3.9 Klinische Relevanz<br />
2.3.9.1 Revisionsoperationen<br />
Dem Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung kommt in Hinblick auf Revisionsoperationen eine<br />
hohe klinische Relevanz zu.<br />
Die Rekonstruktionen nach Verletzungen bzw. Rissen des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes werden in<br />
den USA jährlich an etwa 102 000 Patienten vorgenommen (OWINGS u. KOZAK 1998).<br />
Ein Versagen dieser primären Kreuzban<strong>der</strong>satzoperation tritt jährlich bei 3 bis 10% <strong>der</strong> USamerikanischen<br />
Patienten auf, was sehr häufig einen erneuten operativen Eingriff nach sich<br />
zieht. Eine an<strong>der</strong>e Studie aus dem Jahr 1996 schätzt die Revisionsrate 5-10 Jahre nach <strong>der</strong><br />
Erstoperation auf 8% (WETZLER et al. 1996), eine weitere deutsche Studie gibt gemäß ihrer<br />
Untersuchungsergebnisse den Revisionsanteil mit 13% an (WIRTH u. PETERS 1998). Kin<strong>der</strong><br />
und Jugendliche müssen sich wahrscheinlich weitaus häufiger einem erneuten operativen<br />
Eingriff am Knie unterziehen, da die Rerupturrate des Transplantates bei Heranwachsenden<br />
deutlich höher als bei erwachsenen Patienten ist (AICHROTH et al. 2002; BALES et al.<br />
2004). In einer Studie von MCINTOSH et. al. (2006), in <strong>der</strong> bei 16 jugendlichen Patienten ein<br />
Kreuzban<strong>der</strong>satz mit Hamstringsehnen durchgeführt wurde, lag die Revisionsrate bei 43,8%.<br />
Ein Fehlschlagen nach Kreuzbandrekonstruktion liegt dann vor, wenn eine postoperative Infektion<br />
aufgetreten ist, Schmerzen den freien Gebrauch des Gelenks verhin<strong>der</strong>n, eine erhebliche<br />
Bewegungseinschränkung vorliegt und das Knie instabil geblieben ist o<strong>der</strong> wie<strong>der</strong> wurde<br />
(KOHN u. RUPP 2000).<br />
33
Ätiologisch teilen die Autoren das Misslingen in drei Kategorien ein: Zum einen werden operationstechnische<br />
Fehler, zum an<strong>der</strong>en die mangelhafte Einheilung des Transplantates und ein<br />
erneutes Trauma als Ursachen angesehen. An<strong>der</strong>e Autoren beschreiben eine fehlerhafte Bohrkanalpositionierung,<br />
eine erneute traumatische Einwirkung und eine posterolaterale Defizienz<br />
als Hauptfaktoren des Scheiterns des primären Kreuzban<strong>der</strong>satzes (NOYES u. BARBER-<br />
WESTIN 2001).<br />
Das Vorliegen einer Bohrkanalerweiterung kann die Revisionsoperation erheblich erschweren.<br />
Die Schwere <strong>der</strong> Komplikationen ist abhängig von <strong>der</strong> Art <strong>der</strong> Fehlpositionierungen <strong>der</strong><br />
initial gebohrten Knochentunnel. Diese fehlerhaften Bohrkanalplatzierungen treten sehr häufig<br />
bei Doppelbündelrekonstruktionen mit insgesamt drei gebohrten Knochenkanälen auf.<br />
Diese Doppelbündelrekonstruktionen werden von vielen Autoren als die überlegenere Kreuzbandoperationsmethode<br />
erachtet, da sie im Vergleich zur Einbündel-Technik <strong>der</strong> anatomischen<br />
Komplexität und Stabilität des nativen Kreuzbandes mit zwei Bandanteilen sehr nah<br />
kommen (RADFORD u. AMIS 1990). Allerdings konnten dieselben Autoren einige Jahre<br />
später diese Hypothese durch einen erneuten Vergleich <strong>der</strong> unterschiedlichen OP-Techniken<br />
im Schafmodell nicht mehr bestätigen (RADFORD et al. 1994). Es zeigte sich, dass bei <strong>der</strong><br />
DB-Technik die Bohrkanalwände und <strong>der</strong> Gelenkknorpel verstärkt degenerierten (ossäre Resorption)<br />
und in Folge dessen die Kniegelenke instabiler wurden.<br />
Da diese diffizile operative Technik sehr oft durchgeführt wird, spielt sie vor dem Hintergrund<br />
<strong>der</strong> Fehlpositionierungsfrequenz <strong>der</strong> Bohrtunnel und <strong>der</strong> Revisionen mit dem erheblichen<br />
Einfluss des Phänomens <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung eine bedeutende Rolle.<br />
Die Erschwerung von Revisionen bei vorhandenem „Tunnel Enlargement“ hängt von <strong>der</strong> Art<br />
<strong>der</strong> fehlerhaften Kanalplatzierung ab. Eine komplette Fehllage des primär gebohrten Tunnels<br />
deutlich zu weit ventral ist unproblematisch: <strong>der</strong> neue Kanal kann dorsal ohne Überlappung<br />
des alten angelegt werden. Schwierig wird es bei einer inkompletten Fehllage, hierbei wird<br />
ein neuer Kanal gebohrt, <strong>der</strong> sich mit dem alten überschneidet, wobei eine Fixation mit Interferenzschrauben<br />
nicht mehr möglich ist, da diese auf die Integrität <strong>der</strong> Knochenwand angewiesen<br />
sind. Bei gleichzeitig vorhandenen Kanalaufweitungen ist eine korrekt anatomische<br />
Positionierung des Transplantates äußerst problematisch. Deswegen muss in diesem Fall <strong>der</strong><br />
Defekt durch Kürettage mit autologem Knochen z.B. aus dem Tibiakopf o<strong>der</strong> Beckenkamm<br />
aufgefüllt werden (KOHN u. RUPP 2000).<br />
34
Nach diesem ersten Eingriff muss die Einheilung dieser Knochenplastik abgewartet werden,<br />
wobei die Angaben über diesen Zeitraum sehr verschieden sind. So empfehlen einige Autoren<br />
eine Karenzzeit von sechs bis 12 Wochen (GETELMANN u. FRIEDMANN 1999) und an<strong>der</strong>e<br />
vier bis sechs Monate bis zur eigentlichen Revision (OETTEL u. IMHOFF 1998). Auch<br />
bei an<strong>der</strong>en Faktoren, die eine korrigierende Operation notwendig machen, etwa ein erneutes<br />
Trauma des Gelenkbandes, muss bei einem erweiterten Bohrkanal trotz korrekter Platzierung<br />
des alten Kanals ein zweizeitiges Vorgehen erfolgen.<br />
Wenn das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nicht auftritt, kann die Durchführung dieser<br />
aufwändigen zweizeitigen Prozeduren in ihrer Zahl verringert werden. Deshalb sollte in Hinblick<br />
auf Revisionsoperationen die Ausbildung eines „Tunnel Enlargements“ vermieden o<strong>der</strong><br />
minimiert werden (KLEIN et al. 2003). Außerdem wird die Revision mit Doppelbündel-<br />
Transplantaten und drei Bohrkanälen bei gleichzeitigem Vorliegen einer stark ausgeprägten<br />
Bohrkanalerweiterung nicht angeraten (ZANTOP u. PETERSEN 2007).<br />
2.3.9.2 Kniestabilität und Bohrkanalerweiterung<br />
Von sehr großem Interesse ist auch <strong>der</strong> Zusammenhang einer postoperativ auftretenden Bohrkanalaufweitung<br />
mit <strong>der</strong> Stabilität des Kniegelenks. Diverse ältere Studien konnten keinen<br />
Beweis dafür liefern, dass es eine Abhängigkeit zwischen klinischen Messergebnissen, wie<br />
etwa <strong>der</strong> AP-Translation als wichtiger Stabilitätsparameter und einer Erweiterung des Bohrkanals<br />
nach vor<strong>der</strong>er Kreuzbandrekonstruktion gibt (AGLIETTI et al. 1998; CLATWORTHY<br />
et al. 1999; FINK et al. 2001; KLEIN et al. 2003). In einer Publikation aus dem Jahr 2005<br />
wurde zwar beschrieben, dass die Laxizität und auch <strong>der</strong> Anteil von TE (≥ 2mm) bei extrakortikaler<br />
Fixation (Gruppe B) deutlich häufiger auftritt als bei gelenknaher Befestigung<br />
(Gruppe A), aber eine Abhängigkeit konnte jedoch nicht bewiesen werden. So traten auch bei<br />
Ausschluss <strong>der</strong> Patienten mit Stabilitätsproblematik signifikant mehr TE in Gruppe B auf<br />
(FAUNO u. KAALUND 2005). Allerdings konnte eine an<strong>der</strong>e Studie erstmalig und bisher<br />
alleinig eine signifikante Beziehung zwischen einem tibialen „Tunnel Enlargement“ und <strong>der</strong><br />
anterioren Laxizität des Kniegelenks aufzeigen (WEBSTER et al. 2005). In <strong>der</strong> Studie von<br />
FAUNO u. KAALUND (2005) wurde außerdem die These aufgestellt, dass die ansteigende<br />
Steifigkeit des Transplantates bei gelenknaher transkondylärer Fixation einen Einfluss auf das<br />
Transplantatverhalten hat. Eine weitere Studie hob hervor, dass die funktionelle und ge-<br />
35
wünscht hohe Steifigkeit weitgehend abhängig von <strong>der</strong> Fixation und in Hinblick darauf die<br />
gelenknahe Befestigung im Vergleich zum Endobutton ® die überlegenere Methode ist (TO et<br />
al. 1999).<br />
2.4 Ziele und Hypothesen dieser Studie<br />
Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, grundlegende <strong>Informationen</strong> über das radiologische<br />
Auftreten <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung im Rahmen einer Kreuzban<strong>der</strong>satzoperation bei Individuen<br />
mit noch offenen Wachstumsfugen zu gewinnen.<br />
Wir haben Kreuzbandrekonstruktionen an juvenilen Schafen mit gelenkferner Fixation mittels<br />
Endobutton ® durchgeführt, da die gelenknahe Befestigung die Gefahr des frühzeitigen Wachstumsfugenschlusses<br />
birgt (JÜRGENSEN 2003). Diese gelenkferne Fixationsmethode kann<br />
die Ausbildung einer femoralen Bohrkanalerweiterung begünstigen (L’INSALATA et al.<br />
1997), so dass wir unser Augenmerk auf die femoralen Bohrkanäle gelegt haben.<br />
Es sollte untersucht werden, ob bzw. welche Zusammenhänge mit Parametern aus biomechanischen,<br />
histologischen und osteodensitometrischen Untersuchungen bestehen.<br />
Die erste Hypothese dieser Arbeit ist, dass ein „Tunnel Enlargement“ (TE) Auswirkung auf<br />
die Stabilität des Gelenks hat.<br />
Zweitens wird vermutet, dass die Querschnittsfläche des Transplantates mit einem TE in Zusammenhang<br />
steht.<br />
Ein beson<strong>der</strong>es Augenmerk wird auch auf die beiden diagnostischen, bildgebenden Systeme<br />
Röntgen und Computertomographie hinsichtlich <strong>der</strong> Sensitivität bei <strong>der</strong> Feststellung dieser<br />
postoperativen Erscheinung gelegt. Hierzu wird drittens vermutet, dass das Röntgen weniger<br />
sensitiv in <strong>der</strong> Diagnose ist und tendenziell kleinere Durchmesserwerte misst.<br />
Es wird viertens angenommen, dass das TE durch die Prädominanz von knochenabbauenden<br />
Osteoklasten bedingt ist.<br />
Die gewonnenen Daten können mit bereits durchgeführten Studien am Schafmodell verglichen<br />
werden. Sie sind potentiell von erheblicher Relevanz in Hinblick auf postoperative<br />
Komplikationen nach Sehnen- und Bandverletzungen bei Kin<strong>der</strong>n und Jugendlichen in <strong>der</strong><br />
Humanmedizin.<br />
36
3 Material und Methoden<br />
3.1 Studienaufbau<br />
3.1.1 Allgemeines<br />
In dieser interdisziplinären Studie wurde bei 32 weiblichen Schwarzköpfigen Fleischschafen<br />
im Alter von vier Monaten ein operativer Ersatz des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes durchgeführt.<br />
Die Schafe wurden in vier Gruppen aufgeteilt, so dass jeweils 8 Tiere sequentiell nach drei,<br />
sechs, 12 und 24 Wochen euthanasiert worden sind. Sechs weitere Referenztiere wurden zum<br />
Zeitpunkt 0 direkt post operationem getötet.<br />
Alle Eingriffe wurden durch denselben Operateur und mit <strong>der</strong>selben Operationstechnik<br />
durchgeführt. Die nicht operierte, kontralaterale linke Seite diente als Kontrollgruppe bei den<br />
biomechanischen Untersuchungen, d.h. nach <strong>der</strong> Euthanasie wurden die Hintergliedmaßen im<br />
Hüftgelenk abgetrennt und die linken und rechten Kniegelenke einer biomechanischen Untersuchung<br />
unterzogen. Die operierten rechten Gelenke wurden für die vorliegende Dissertation<br />
radiologisch, histologisch und knochendensitometrisch untersucht.<br />
Der Tierversuch wurde von <strong>der</strong> zuständigen Behörde, dem Nie<strong>der</strong>sächsischen Landesamt für<br />
Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES) unter <strong>der</strong> Tierversuchsnummer<br />
05/933 genehmigt.<br />
3.1.2 Zeitpunkt-Null-Tiere<br />
Es wurden Kreuzbandrekonstruktionen an den Kniegelenken von sechs weiblichen juvenilen<br />
(vier Monate alten) durchgeführt. Die im Hüftgelenk abgesetzten Hintergliedmaße <strong>der</strong> Tiere<br />
entstammten dem Nie<strong>der</strong>sächsischen Schafverwertungsdienst. Da <strong>der</strong> Kreuzban<strong>der</strong>satz und<br />
die Tötung <strong>der</strong> Schafe am selben Tag stattfand, konnte man so Referenzproben zum „Zeitpunkt<br />
Null“ gewinnen. Die Operationen erfolgten durch denselben Chirurgen und nach <strong>der</strong> im<br />
folgenden beschriebenen Methode.<br />
Nach den Eingriffen wurden die Gliedmaßen mit in isotoner Kochsalzlösung getränkten<br />
Kompressen umwickelt, in luftdichte Plastikhüllen verschweißt und zur Lagerung bei –20°C<br />
eingefroren.<br />
37
3.1.3 Nomenklatur<br />
Die insgesamt 38 Tiere wurden zu Beginn <strong>der</strong> Studie in fünf Zeitgruppen mit jeweils acht<br />
bzw. sechs Tieren eingeteilt. Je nach Zugehörigkeit zu einer Zeitgruppe stand an erster Stelle<br />
<strong>der</strong> Nomenklatur die Woche (0, 3, 6, 12 bzw. 24 Wochen). Die zweite Angabe nach dem<br />
Schrägstrich ist die individuelle numerische Identifikation eines jeden Schafes innerhalb ihrer<br />
Wochengruppe, d.h. es fand pro Wochengruppe eine Durchnummerierung von 1-8 statt bzw.<br />
von 1-6 <strong>der</strong> Tiere vom „Zeitpunkt Null“. Die dritte Nomenklaturstelle beinhaltete die Kennzeichnung<br />
<strong>der</strong> Zugehörigkeit des vorliegenden Präparates zu <strong>der</strong> intakten o<strong>der</strong> operierten<br />
Gliedmaße, dabei stand ein „i“ für die intakte und ein „o“ für die operierte Seite (Tab.1).<br />
Tab. 1: Nomenklatur <strong>der</strong> Schafe mit den operierten rechten Kniegelenken und Anzahl <strong>der</strong> Tiere pro<br />
Wochengruppe und Gesamtanzahl innerhalb <strong>der</strong> Studie.<br />
Nomenklatur/Anzahl <strong>der</strong> operierten Schafe (rechte Kniegelenke)<br />
0-Wochengruppe 0/1/o; 0/2/o; 0/3/o; 0/4/o; 0/5/o; 0/6/o = 6<br />
3-Wochengruppe 3/1/o; 3/2/o; 3/3/o; 3/4/o; 3/5/o; 3/6/o; 3/7/o; 3/8/o = 8<br />
6-Wochengruppe 6/1/o, 6/2/o; 6/3/o; 6/4/o; 6/5/o; 6/6/o; 6/7/o, 6/8/o = 8<br />
12-Wochengruppe 12/1/o; 12/2/o; 12/3/o; 12/4/o; 12/5/o; 12/6/o; 12/7/o; 12/8/o = 8<br />
24-Wochengruppe 24/1/o; 24/2/o; 24/3/o; 24/4/o; 24/5/o; 24/6/o; 24/7/o; 24/8/o = 8<br />
Gesamtanzahl = 38<br />
3.2 Tierhaltung<br />
3.2.1 Prä operationem<br />
Die 32 juvenilen weiblichen Schafe wurden vom Nie<strong>der</strong>sächsischen Schafverwertungsdienst<br />
nach Erhalt <strong>der</strong> Genehmigung des Tierversuchs zum Zentralen Tierlabor <strong>der</strong> Medizinischen<br />
Hochschule Hannover geliefert und dort eingestallt. Vor <strong>der</strong> Einstallung wurden alle Tiere<br />
einer klinischen Allgemeinuntersuchung und Gewichtskontrolle unterzogen und mit Albendazol<br />
(Valbazen ® , Pfizer, Karlsruhe, Deutschland) o<strong>der</strong> Moxidectin (Cydectin ® , Fort Dodge,<br />
Würselen) gegen Endoparasiten behandelt. Es wurden nur Schafe in einwandfreiem Gesundheitszustand<br />
eingestallt. Das Körpergewicht betrug vor <strong>der</strong> Operation zwischen 28,0 und 35,8<br />
38
kg. Zur Gewöhnung an die Laborumgebung wurden die Schafe die ersten 14 Tage in Gruppen<br />
zu je vier Tieren in einem Quarantäne-Stall (2,5 x 3 m) auf Stroh gehalten. Heu und Wasser<br />
standen den Tieren ad libitum zur Verfügung. Die Schwarzkopfschafe bekamen zusätzlich<br />
eine tägliche Fütterungsration von 100-200 g pelletiertem Mischfutter (Ergänzungsfuttermittel<br />
für Zuchtschafe (Hg 58 S; Raiffeisen) pro Tier. Zusätzlich wurde ein Mineralleckstein (Mineralleckmasse<br />
für Schafe, KAWO, Hildesheim, Deutschland) zur Deckung des Mineralstoffbedarfs<br />
angeboten. Darüber hinaus wurde auf den täglichen menschlichen Kontakt, die<br />
Betreuung und die medizinische Überwachung geachtet. Das zu operierende Tier wurde 24<br />
Stunden prä operationem in eine nicht eingestreute Box mit freiem Zugang zu Wasser umgestallt,<br />
um die notwendige Nüchternheit zu gewährleisten.<br />
3.2.2 Post operationem<br />
Während <strong>der</strong> Aufwachphase und in <strong>der</strong> ersten Nacht nach <strong>der</strong> Operation verweilten die Schafe<br />
in einer Einzelbox mit den Maßen 1,2 m x 1,6 m. Die operierte Gliedmaße wurde danach<br />
nicht immobilisiert, so dass sie uneingeschränkt belastet werden konnte. In <strong>der</strong> mit Stroh eingestreuten<br />
Box wurde Wasser über Selbsttränken ad libitum angeboten. Wegen <strong>der</strong> Gefahr<br />
<strong>der</strong> Schlundverstopfung wurde Heu und Kraftfutter erst nach dem ersten Tag post operationem<br />
angeboten. In den darauf folgenden sieben bis zehn Tagen waren die Schafe jeweils in<br />
einer Gruppe von 2-8 Tieren in einem 12 m² großen, mit Stroh eingestreuten Stall untergebracht.<br />
Täglich wurde eine Wundkontrolle, eine Schmerzbewertung und eine Lahmheitskontrolle<br />
bzw.-gradeinteilung nach HUNT et al. (2005) vorgenommen. Nach weiteren 7-<br />
10 Tagen wurde die Gruppe in die Außenanlage des Zentralen Tierlabors <strong>der</strong> Medizinischen<br />
Hochschule Hannover umgestallt. Diese besteht aus einem dreiseitig geschlossenen, 3,5 m x 5<br />
m großen Offenstall, <strong>der</strong> mit Stroh eingestreut ist und einem betonierten Auslauf mit <strong>der</strong> Größe<br />
10 m x 3,5 m, zu welchem die Tiere tagsüber freien Zugang hatten (Abb. 2). Dort wurde<br />
die Wundkontrolle im wöchentlichen Rhythmus durchgeführt. Post operationem wurden die<br />
Futterrationen den Standzeiten <strong>der</strong> Schafe angepasst und das pelletierte Mischfutter mit<br />
Quetschfutter (Raiffeisen) im Verhältnis 1:4 gemischt. Die Rationen begannen bei ca. 300g<br />
und diese wurden dann im Wachstumsverlauf auf ca. 700g pro Tier und Tag gesteigert. Die<br />
Heuration erhöhte sich bis zum Ende <strong>der</strong> 24-wöchigen Standzeit von 1 kg auf ca. 3 kg pro<br />
Schaf und Tag.<br />
39
Während <strong>der</strong> gesamten Standzeit wurde das Allgemeinbefinden und <strong>der</strong> Gesundheitszustand<br />
<strong>der</strong> Schafe täglich kontrolliert.<br />
Abb. 2: Tiergruppe im dreiseitig geschlossenen, 3,5 m x 5 m großen Offenstall in <strong>der</strong> Außenanlage<br />
des Zentralen Tierlabors <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover. Die operierten Gliedmaßen wur-<br />
den nicht immobilisiert, so dass sie uneingeschränkt belastet werden konnten.<br />
3.3 Operation<br />
3.3.1 Prämedikation und Narkose<br />
Die Narkose <strong>der</strong> Tiere wurde mit einer Bolusinjektion des Injektionsnarkotikums Propofol<br />
(Propofol-Lipuro ® 1%, B.Braun Melsungen AG, Deutschland) in einer Dosierung von 6<br />
mg/kg KGW über eine Venenverweilkanüle (BD Adsyte Pro ® , 1,3 x 45 mm, Becton Dickinson<br />
SA, Madrid, Spanien) in <strong>der</strong> Vena cephalica antebrachii eingeleitet. Danach wurden die<br />
Schafe mit einem Endotrachealtubus (Medos Medizintechnik GmbH, Stolberg, Deutschland),<br />
<strong>der</strong> einen Innendurchmesser von 8 mm aufwies, orotracheal intubiert. Desweiteren wurde<br />
eine Pansensonde geschoben und auf die Bindehaut Dexpanthenol (Bepanthen Roche; Hoffmann-La<br />
Roche AG, Grenzach-Wyhlen, Deutschland) zum Schutz <strong>der</strong> Augen aufgetragen.<br />
Als Prämedikation erhielten die Schafe eine Sedation mit Midazolam (Midazolam-Curamed ® -<br />
40
Injektionslösung; CuraMED Pharma GmbH, Deutschland) i.v. in einer Dosis von 0,15 mg/kg<br />
Körpergewicht. Zur intra- und postoperativen Analgesie wurden 0,01 mg/kg Burprenorphin<br />
(Temgesic ® , Essex Pharma GmbH, Deutschland) i.m. und Carprofen (Rimadyl ® , Pfizer<br />
GmbH, Karlsruhe, Deutschland) je zur Hälfte s.c und i.v., in einer Initialdosis von 4 mg/kg,<br />
verwendet. Die Tiere wurden in den Operationssaal verbracht und zur Aufrechterhaltung <strong>der</strong><br />
Narkose an ein halbgeschlossenes System (Fabius Beatmungsgerät, Dräger Medical Deutsch-<br />
land GmbH, Lübeck, Deutschland) angeschlossen (Abb. 3). Als Inhalationsnarkotikum zur<br />
Erhaltung wurde in einer durchschnittlichen Konzentration von 2,4 Vol % in <strong>der</strong> endtidalen<br />
Expirationsluft Isofluran (Forene ® , Abbott GmbH & Co. KG, Deutschland) mit Sauerstoff als<br />
Trägergas eingesetzt. Die Schafe sind während <strong>der</strong> Operation mit Hilfe von intermittieren<strong>der</strong><br />
positiver Druckbeatmung ventiliert worden. Die regelmäßige Kontrolle <strong>der</strong> Normokapnie und<br />
des Blutdrucks über eine Blutdruckmanschette an <strong>der</strong> rechten Vor<strong>der</strong>gliedmaße (small adult,<br />
Nr. 572472, Datex-Ohmeda GmbH, Freiburg, Deutschland) erfolgte durch das Überwachungssgerät<br />
Cardiocap 3 (Datex-Ohmeda GmbH, Freiburg, Deutschland). Das Opioidanalgetikum<br />
Fentanyl (Fentanyl-Janssen ® , Janssen-Cilag GmbH, Deutschland) wurde zur<br />
zusätzlichen Analgesie jeweils 5 Minuten vor <strong>der</strong> Entnahme des Sehnensplits und Eröffnung<br />
des Kniegelenks in einer Dosierung von 1-2 µg/kg KGW i.v. injiziert. Wenn die Notwendigkeit<br />
bestand, wurde mit dem Ataraktikum/Sedativum Midazolam (Midazolam-Curamed ® -<br />
Injektionslösung, CuraMED Pharma GmbH, Deutschland) mit 4-8 mg die Narkose vertieft.<br />
Die Schafe erhielten während <strong>der</strong> Operation 5-10 ml/kg/h Ringer-Laktat-Lösung über einen<br />
venösen Zugang. Die perioperative Antibiose erfolgte unmittelbar vor dem operativen Eingriff<br />
mit Procain-Benzylpenicillin (Langzeitpenicillin und Dihydrostreptomycin, aniMedica,<br />
Deutschland) i.m. mit einer Dosierung von 5 mg/kg KGW. Am 2. und 4. Tag nach <strong>der</strong> Operation<br />
wurde diese Medikation in gleicher Dosierung subkutan wie<strong>der</strong>holt. Zur Schmerztherapie<br />
wurde Buprenorphin (0,01 mg/kg KGW) 6-8 Stunden nach <strong>der</strong> ersten Gabe am Tag <strong>der</strong> Operation<br />
und am ersten postoperativen Tag s.c., sowie 2 mg/kg KGW Carprofen täglich bis zu<br />
drei Tage post op. verabreicht. Die Applikation von Carprofen in <strong>der</strong> oben genannten Dosierung<br />
wurde in Abhängigkeit von Allgemeinbefinden und Ausprägung <strong>der</strong> Lahmheit individuell<br />
verlängert bzw. auch wie<strong>der</strong>holt.<br />
41
Abb. 3: Vorbereitung des Schafs im Operationssaal. Das Tier wurde in linksseitiger Rückenlage an<br />
drei Beinen fixiert, wobei das rechte Hinterbein frei beweglich blieb. Die rechte Hinterextremität wurde<br />
rasiert, gewaschen und mit Brauno<strong>der</strong>m ® (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert<br />
und zur Aufrechterhaltung <strong>der</strong> Narkose an ein halbgeschlossenes System (Fabius Beatmungsgerät,<br />
Dräger Medical Deutschland GmbH, Lübeck, Deutschland) angeschlossen.<br />
3.3.2 Operationstechnik<br />
Alle Eingriffe wurden von demselben Chirurgen und mit <strong>der</strong>selben Operationstechnik durchgeführt.<br />
Die Tiere wurden in linksseitiger Rückenlage an drei Beinen fixiert, wobei das rechte<br />
Hinterbein frei beweglich blieb. Die rechte Hinterextremität wurde rasiert, gewaschen und mit<br />
Brauno<strong>der</strong>m ® (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert (Abb. 3). Anschließend<br />
erfolgte die sterile Abdeckung, um ein keimfreies Operationsfeld zu gewährleisten.<br />
Eine 40 mm lange Hautinzision unmittelbar proximal des Tuber calcanei <strong>der</strong> rechten Hintergliedmaße<br />
ermöglichte den Zugang zur gemeinsamen Sehnenscheide <strong>der</strong> Endsehnen des<br />
M. flexor digitalis superficialis und des M. gastrocnemius. Nach Eröffnung <strong>der</strong> Sehnenscheide<br />
wurden beide Sehnen freipräpariert und unter Schonung <strong>der</strong> Bursa calcanei von beiden<br />
Sehnen ein 60 mm langer und im Querschnitt 2 x 3 mm dicker Split <strong>der</strong> Sehnen entnommen.<br />
Diese Sehnensplits lagerten bis zur Transplantatpräparation in NaCl getränkten Kom-<br />
42
pressen. Anschließend wurde die Sehnenscheide mit einem 2-0 PDS ® -Faden wie<strong>der</strong> verschlossen,<br />
bevor ein fortlaufen<strong>der</strong> subkutaner Wundverschluss mit einem 3-0 Vicryl Plus ® -<br />
Faden, eine Hautnaht durch Einzelhefte mit einem 3-0 Monocryl ® -Faden und eine sterile<br />
Wundabdeckung folgte. Für die Präparation des Transplantates wurden die beiden Sehnenanteile<br />
in einer dafür entsprechenden Vorrichtung eingespannt (Graft Master II ® , Smith &<br />
Nephew, Andover, USA). Um ein im Querschnitt rundes Transplantat mit einem Durchmesser<br />
von 4,5 mm herzustellen, wurden die beiden Sehnensplits längs aneinan<strong>der</strong> gelegt und an<br />
ihren Enden über eine Länge von je 20 mm mit einem nicht resorbierbaren Faden (Ethibond<br />
Excel ® Stärke 0) über sogenannte „baseball stitches“ miteinan<strong>der</strong> vernäht (Abb. 4). Das<br />
Transplantat blieb bis zum Einziehen im Graft Master ® mit einer definierten Kraft von 15<br />
pounds eingespannt und wurde durch NaCl getränkte Gazen feucht gehalten.<br />
Abb 4. Transplantat mit oberer Fadenadaptation („baseball stitches“) und Fadenschlinge zwischen<br />
Endobutton ® und Transplantat. Flipfaden (links) und Zugfaden (rechts) sind in den Endobutton ® eingezogen.<br />
In <strong>der</strong> linken Bildhälfte befindet sich ein Fixationsknopf (Suture Washer ® ), mit dem <strong>der</strong><br />
Kreuzban<strong>der</strong>satz tibial verankert wurde.<br />
43
Die Arthrotomie erfolgte über einen anteromedialen Zugang, die Schnittführung begann 3 cm<br />
proximal des oberen Patellapols und endete distal in <strong>der</strong> Höhe <strong>der</strong> medialen Kante <strong>der</strong> Tuberositas<br />
tibiae. Es folgte die ansatznahe Durchtrennung des Retinaculum parapatellare mediale<br />
und die partielle Resektion des Hoffa’schen Fettkörpers und im Anschluss daran die Luxation<br />
<strong>der</strong> Patella nach lateral. Das vor<strong>der</strong>e Kreuzband wurde freipräpariert und ansatznah reseziert.<br />
Nach Entfernung des Periosts medial und distal <strong>der</strong> Tuberositas tibiae konnte mit Hilfe eines<br />
im 45° Winkels angesetzten Zielgeräts (ACL Tip Aimer ® , Smith & Nephew, Andover, USA)<br />
gebohrt werden (Abb. 5). Die Bohrung erfolgte zuerst mit einem 2,4 mm starken Bohrdraht<br />
und anschließend mit dem 4,5 mm starken Endobutton ® -Bohrer. Der femorale Tunnel wurde<br />
mit <strong>der</strong> gleichen Technik transtibial und unter Schonung des hinteren Kreuzbandes angelegt.<br />
Bei dieser Vorgehensweise wurden sowohl die femorale als auch die tibiale Epiphysenfuge<br />
perforiert.<br />
Abb. 5: Skizze des rechten Kniegelenks mit Platzierung des Zielgeräts (A, B) in <strong>der</strong> Aufsicht von<br />
kranial (A) und in <strong>der</strong> Aufsicht von medial (B). Schematische Darstellung des operierten rechten<br />
Kniegelenks mit Kreuzban<strong>der</strong>satz und tibialer Fixation durch den Suture Washer ® bzw. femoraler<br />
Befestigung durch den Endobutton ® (C).<br />
44
Die Tunnellängen (femoral, tibial, Gesamtlänge) wurden mit einer Messlehre bestimmt, wobei<br />
die Gesamttunnellänge im Bereich von 65 bis 80 mm lag. Aufgrund dieser Abmessungen<br />
ließ sich die notwendige Fadenlänge <strong>der</strong> Fadenschlinge zwischen Transplantat und Verknüpfungsstelle<br />
am Endobutton ® berechnen, um zu gewährleisten, dass jeweils 15-20 mm autologes<br />
Sehnenmaterials femoral und tibial im Knochentunnel zu liegen kamen. In den Endobutton<br />
® wurde nun ein Zugfaden, ein Ethibond Excel ® -Faden <strong>der</strong> Stärke 5 und ein sogenannter<br />
Flipfaden (Ethibond Excel ® -Faden <strong>der</strong> Stärke 2) eingezogen. Mit Hilfe eines Bohrdrahts mit<br />
Öse, an dessen Ende Zug- und Flipfaden befestigt waren, wurde das Transplantatkonstrukt<br />
orthograd so weit vorgeschoben, bis <strong>der</strong> Bohrdraht samt Fäden am lateralen Oberschenkel<br />
wie<strong>der</strong> zum Vorschein kamen. Durch den Zugfaden konnte das Transplantat nun auch durch<br />
den Tunnel geleitet werden. Sobald <strong>der</strong> Endobutton ® den femoralen Anteil des Tunnels passiert<br />
hatte, ist er durch den Flipfaden quergestellt und in Folge dessen auf <strong>der</strong> lateralen Femurkortikalis<br />
positioniert worden. Im weiteren Verlauf wurden die autologen Sehnenpräparate<br />
mittels 20 Bewegungszyklen des Kniegelenks und Zug durch ein Tensiometer auf<br />
die endgültige Spannung von 20 N präkonditioniert. Das nun ausreichend vorgespannte<br />
Transplantat wurde schließlich mit einem Fixationsknopf (Suture Washer ® ) über die Haltefäden<br />
tibial befestigt (Abb. 4). Der Wundverschluss erfolgte schichtweise. Zuerst wurde die<br />
Muskulatur und dann das Retinaculum parapatellare mediale und die Gelenkkapsel jeweils<br />
mit einem 3-0 Vicryl Plus ® -Faden adaptiert. Die Oberschenkelfaszie wurde in fortlaufen<strong>der</strong><br />
Naht mit einem 2-0 PDS ® -Faden und die Unterhaut mit einem 3-0 Vicryl Plus ® -Faden verschlossen.<br />
Zum Schluss wurde die Haut mit Einzelheften mit einem 3-0 Monocryl ® -Faden<br />
vernäht und die Wunde mit einem transparenten Sprühverband (Hansaplast ® ) geschützt. Am<br />
Versuchsende wurden die Tiere entsprechend <strong>der</strong> Gruppeneinteilung zu den verschiedenen<br />
Zeitpunkten (3, 6, 12, 24 Wochen) durch intravenöse Injektion von Propofol (Propofol-Lipuro<br />
® 1%, B.Braun Melsungen AG, Deutschland) mit 6 mg/kg KGW und Pentobarbital mit<br />
einer Dosierung von 50-60 mg/kg KGW (Eutha 77 ® ; Essex Pharma GmbH, München,<br />
Deutschland) getötet.<br />
Für die vorliegende Studie zum Thema <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz<br />
wurden die operierten Gliedmaße radiologisch, biomechanisch, histologisch und knochendensitometrisch<br />
untersucht. Die biomechanischen Daten <strong>der</strong> intakten, linken Extremität<br />
dienten als Referenz.<br />
45
3.4 Postoperativer Verlauf<br />
Von den insgesamt 32 Schwarzköpfigen Fleischschafen starben zwei Tiere (3/3; 6/7) post op.<br />
an Pneumonie und mussten von <strong>der</strong> Evaluation ausgeschlossen werden. So waren innerhalb<br />
dieser Studie 30 Tiere für Forschungszwecke verfügbar. Pro Zeitgruppe (3, 6, 12 und 24 Wochen)<br />
waren es 8 Tiere, wobei jeweils zwei Schafe für histologische Untersuchungen in Dissertationen<br />
mit an<strong>der</strong>er Fragestellung verwendet wurden und deshalb für die vorliegende Dissertation<br />
nicht genutzt werden konnten und sich so die Gruppengröße auf sechs Tiere reduzierte.<br />
Damit standen für die in <strong>der</strong> Folge beschriebenen Untersuchungen dieser Dissertation insgesamt<br />
28 Tiere d.h. sechs Tiere pro Zeitgruppe (0, 12 und 24 Wochen) bzw. fünf Tiere aufgrund<br />
des jeweils verstorbenen Schafes in <strong>der</strong> 3- und <strong>der</strong> 6-Wochengruppe für die durchzuführenden<br />
Untersuchungen zur Verfügung.<br />
Es folgt eine tabellarische Auflistung, welche Tiere in die Auswertung <strong>der</strong> jeweiligen Untersuchungen<br />
gelangten und schlussfolgernd daraus welche Probanden aus technischen, methodischen<br />
und materialbedingten Gründen ausfielen (Tab. 2, 3, 4).<br />
Tab. 2: Auflistung <strong>der</strong> Tiere, welche im CT und Röntgen nach VKB-Ersatz radiologisch untersucht<br />
und anschließend ausgewertet wurden, indem Durchmesser (Röntgen) bzw. Durchmesser und Fläche<br />
(CT) des Bohrkanals gemessen wurde. Aufgrund vereinzelt schlechter Bildqualität <strong>der</strong> Röntgen-/CT-<br />
Aufnahmen fielen Tiere aus <strong>der</strong> Auswertung.<br />
Tieranzahl CT Tieranzahl Röntgen<br />
0-Wochengruppe 0/1; 0/2; 0/3; 0/4; 0/5; 0/6 = 6 keine Röntgenaufnahmen = 0<br />
3-Wochengruppe 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5<br />
6-Wochengruppe 6/3; 6/4; 6/5; 6/6 = 4 6/3; 6/4; 6/5; 6/6 = 4<br />
12-Wochengruppe 12/3; 12/5,12/6; 12/7; 12/8 = 5 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7; 12/8 = 6<br />
24-Wochengruppe 24/1; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 5 24/1; 24/3; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 6<br />
Gesamtanzahl Tiere = 25 = 21<br />
46
Tab. 3: Auflistung <strong>der</strong> Tiere, welche knochendensitometrisch (DXA) und histologisch untersucht<br />
wurden und in die Auswertung gelangten. Aufgrund vereinzelt schlechter Bildqualität in <strong>der</strong> knochendensitometrischen<br />
Untersuchung fielen einzelne Tiere aus <strong>der</strong> Evaluierung.<br />
Tieranzahl DXA Tieranzahl Histologie<br />
0-Wochengruppe 0/1; 0/2; 0/3; 0/4; 0/5; 0/6 = 6 0/1; 0/2; 0;3; 0/4, 0/5; 0/6 = 6<br />
3-Wochengruppe 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5<br />
6-Wochengruppe 6/3; 6/4; 6/5; 6/6; 6/8 = 5 6/3; 6/4; 6/5; 6/6; 6/8 = 5<br />
12-Wochengruppe 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7 = 5 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7; 12/8 = 6<br />
24-Wochengruppe 24/1; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 5 24/1; 24/3; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 6<br />
Gesamtanzahl Tiere = 26 = 28<br />
Tab. 4: Auflistung <strong>der</strong> Tiere, welche biomechanisch untersucht und ausgewertet worden sind, wobei<br />
die Kniegelenke <strong>der</strong> rechten Gliedmaße eines jeden Tieres operiert wurden und die <strong>der</strong> linken Gliedmaße<br />
als Kontrolle intakt blieben.<br />
Tieranzahl Biomechanik (intakte/operierte Kniegelenke)<br />
0-Wochengruppe 0/1; 0/2; 0/3; 0/4; 0/5; 0/6 (nur operierte Kniegelenke) = 6<br />
3-Wochengruppe 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5<br />
6-Wochengruppe 6/3; 6/4; 6/5; 6/6; 6/8 = 5<br />
12-Wochengruppe 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7;12/8 = 6<br />
24-Wochengruppe 24/1;24/3; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 6<br />
Gesamtanzahl Tiere = 28<br />
47
3.5 Untersuchungen<br />
In den folgenden Abschnitten werden die vier Untersuchungen (Radiologie, Biomechanik,<br />
Knochendichte und Histologie) vorgestellt, die für die Diagnostik des „Tunnel Enlargements“<br />
und die Beschreibung dieses Phänomens maßgeblich sind (Abb. 6).<br />
Abb. 6: Übersicht, <strong>der</strong> im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten vier Untersuchungen (Radiologie,<br />
Biomechanik, Knochendichte und Histologie) zur Detektierung und Beschreibung des Phänomens<br />
<strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung.<br />
48
3.5.1 Radiologie<br />
3.5.1.1 Konventionelles Röntgen<br />
Nach den Operationen und den Euthanasien wurde zu den verschiedenen Wochenzeitpunkten<br />
die exartikulierte Hintergliedmaße des jeweiligen Tieres mit einem mobilen isozentrischen C-<br />
Bogen Schnittbild-/Durchleuchtungsgeräts (ISO-C-3D, Siemens AG Erlangen) in zwei Ebenen<br />
konventionell geröntgt. Als Marker für die Referenzierung wurde eine Stahlkugel mit<br />
einem Durchmesser von 30 mm verwendet. Dabei wurden von den rechten Hinterextremitäten<br />
eines jeden Tieres eine anterior/posterior (ap) und eine mediolaterale Aufnahme (m/l) angefertigt.<br />
3.5.1.2 Computerassistierte Auswertung des Röntgenbildes<br />
Die Durchmesser <strong>der</strong> femoralen Bohrkanäle auf dem konventionellen Röntgenbild wurden<br />
mittels <strong>der</strong> Software „mediCAD Version 2.02“ <strong>der</strong> Firma Hectec GmbH, Nie<strong>der</strong>viehbach,<br />
Deutschland mit einer Messgenauigkeit von 1 mm bzw. 1° computerassistiert vermessen . Der<br />
femorale Bohrkanal wurde in beiden Ebenen (ap und mediolateral) vermessen. Beim Vermessen<br />
des femoralen Bohrkanals wurde eine gelenknahe, eine mittige und eine gelenkferne proximale<br />
Ebene festgelegt. Die gelenknahe Position wurde als „femur artikulär“ („fa“), die mittige<br />
mit „femur mittig“ („fm“) und die gelenkferne mit „femur proximal“ („fp“) benannt. Für<br />
diese Festlegung wurde zuerst mit Hilfe <strong>der</strong> mediCAD II-Software eine Hilfslinie vom Tunneleingang<br />
bis zum Tunnelausgang gezogen. Nach digitalem Ausmessen <strong>der</strong> Länge dieser<br />
Linie wurde die Mitte bzw. die mittlere Ebene bestimmt. Die jeweiligen fa- und fp-Ebenen<br />
wurden mit gleichem Abstand zur Mitte festgesetzt. Die Durchmesser des TEs wurden rechtwinklig<br />
zur genannten Achsenhilfslinie an diesen drei genannten Stellen digital eingezeichnet<br />
und digital vermessen (Abb. 7).<br />
Anhand <strong>der</strong> computerassistierten Auswertungen des Röntgenbildes ergaben sich Daten zum<br />
Vorliegen bzw. Ausmaß einer Bohrtunnelerweiterung („Tunnel Enlargement“).<br />
49
Abb. 7: Zur Vermessung des femoralen „Tunnel Enlargement“ im Röntgenbild wurde eine gelenknahe<br />
(femur artikulär), eine mittige (femur mittig) und eine gelenkferne proximale Ebene (femur proximal)<br />
jeweils rechtwinklig zur Achsenhilfslinie festgelegt. Die Durchmesser des TEs wurden entlang<br />
<strong>der</strong> drei Ebenenachsen mit einer speziellen Software bestimmt. Zur Veranschaulichung <strong>der</strong> Begrenzungen<br />
des erweiterten Bohrkanals wurden in dieser Abbildung pro Ebene jeweils zwei schwarze<br />
Hilfslinien eingezeichnet. Die drei Ebenen und die Achsenhilfslinie sind in dieser mediolateralen<br />
Röntgenaufnahme des ovinen Kniegelenks mit Femur (obere Bildhälfte) und Tibia (untere Bildhälfte)<br />
gelb eingezeichnet. Die Metallimplantate sind am Ende des femoralen (Endobutton®) und tibialen<br />
Bohrkanals (Suture Washer®) gut zu erkennen.<br />
3.5.1.3 Formenbestimmung<br />
Anhand <strong>der</strong> digitalisierten anterior-posterior Röntgenaufnahmen des femoralen TEs <strong>der</strong> operierten<br />
Hintergliedmaßen wurde die Einteilung in die vier Formen des „Tunnel Enlargements“<br />
(KLEIN et al. 2003) durchgeführt, es lagen vier verschiedene Tunnelmorphologien (linear,<br />
konisch, kavernenartig und zystisch) vor.<br />
50
3.5.2 Computertomographie<br />
Die Hinterextremitäten bzw. Kniegelenke <strong>der</strong> Versuchstiere wurden post operationem et mortem<br />
mit einem mobilen isozentrischen C-Bogen Schnittbild-/Durchleuchtungsgeräts (ISO-C-<br />
3D, Siemens AG Erlangen) in <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover radiologisch untersucht<br />
(Abb. 8).<br />
Aus diesen 3D-Daten werden Hochkontrastschnittbil<strong>der</strong> als zweidimensionale und multiplanare<br />
Rekonstruktionen in allen drei Raumebenen (axial, sagittal, und coronar) errechnet und<br />
visualisiert. Die computertomographische (CT) Untersuchung wurde bei voller Extension <strong>der</strong><br />
Gliedmaße durchgeführt. Aus dem DICOM Datensatz wurden multiplanare Reformationen<br />
generiert.<br />
Zur Vermessung des femoralen TEs wurde eine Parasagittale <strong>der</strong>art eingestellt, dass das TE in<br />
seiner vollen kraniokaudalen Ausdehnung zu erkennen war.<br />
Anhand <strong>der</strong> bildlichen Darstellung erfolgte analog zur Vorgehensweise bei <strong>der</strong> Röntgenauswertung<br />
die Festlegung einer proximalen, mittleren und gelenknahen Ebene.<br />
Abb. 8: Computertomographische Untersuchung <strong>der</strong> ovinen rechten Kniegelenke mit einem mobilen<br />
isozentrischen C-Bogen (ISO-C-3D, Siemens AG Erlangen) in <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover.<br />
51
3.5.2.1 Computerassistierte Auswertung <strong>der</strong> CT-Aufnahmen<br />
Die Auswertung des computertomographischen Bilddatensatzes erfolgte in <strong>der</strong> radiologischen<br />
Abteilung <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover. Die computerassistierte Analyse und<br />
Vermessung <strong>der</strong> radiologisch dargestellten, digitalisierten Bohrkanäle wurde mittels <strong>der</strong> diagnostischen<br />
Software „Volume Viewer Plus Voxtool 5.4.39“ <strong>der</strong> Firma General Electric Medical<br />
Systems, Buc Cedex, Frankreich durchgeführt.<br />
Die computertomographisch dargestellten femoralen Bohrkanäle einschließlich Tunnelerweiterung<br />
wurden nach den Parametern Durchmesser und Fläche vermessen. Dabei ähnelt<br />
die Vorgehensweise <strong>der</strong> Analyse <strong>der</strong> CT-Bil<strong>der</strong> stark <strong>der</strong> röntgenologischen Auswertung. Ein<br />
multiplanares schräges Schnittbild (sogenannte „oblique Reformation“) wurde mit Hilfe <strong>der</strong><br />
vier-Quadranten-Ansicht bestimmt. Zuerst wurden wie<strong>der</strong> die drei Ebenen mit <strong>der</strong>selben Nomenklatur<br />
(fa, fm, fp) bestimmt, rechtwinklig zu <strong>der</strong> digital gezogenen Hilfslinie, die <strong>der</strong><br />
Länge des Bohrtunnels entsprach. Im parasagittalen Schnittbild fand pro Ebene die Vermessung<br />
des Durchmessers (mm) und in <strong>der</strong> axialen Aufnahme die Bestimmung <strong>der</strong> Fläche<br />
(mm²) statt (Abb. 9). Der Parameter Fläche ist in <strong>der</strong> Nomenklatur mit einem „a“ abgekürzt<br />
worden (faa, fma, fpa). So erhielt man pro Tier sechs Werte zur Charakterisierung des femoralen<br />
Bohrkanals und des TEs.<br />
Abb. 9: Im parasagittalen Schnittbild (linkes Bild) erfolgte pro Ebene die Vermessung des Durchmessers<br />
(mm). Anhand <strong>der</strong> axialen Aufnahme (rechtes Bild) wurde die Fläche (mm²) des TEs (A=<br />
schwarze rundliche Struktur) bestimmt. Die drei femoralen Ebenen und die Achsenhilfslinie (linkes<br />
Bild) sind gelb eingezeichnet.<br />
52
3.5.2.2 Gradeinteilung<br />
Die in <strong>der</strong> CT-Auswertung gewonnenen Durchmesser- und Flächenabmessungen <strong>der</strong> mittleren<br />
Ebene (fm) aller Tiere wurden dann arbiträr in einem „Tunnel Enlargement“ Klassifikationsschema<br />
geordnet. Dabei wurden je nach Ausprägung <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung vier Grade<br />
unterschieden: Grundlage <strong>der</strong> Klassifikation ist die Zunahme des Durchmessers bzw. <strong>der</strong> Fläche<br />
in Relation zum ursprünglich gebohrten Kanaldurchmesser. Grad 0 entsprach keiner Tunnelvergrößerung,<br />
Grad 1 bedeutete mildes, Grad 2 eindeutiges und Grad 3 massives „Tunnel<br />
Enlargement“. Die TE-Klassifikation berücksichtigt bei <strong>der</strong> Einteilung <strong>der</strong> Abmessungen<br />
nach <strong>der</strong> prozentualen Vergrößerung, dass die beiden metrischen Angaben Durchmesser und<br />
Fläche gemäß <strong>der</strong> Formel r² * π im Verhältnis zueinan<strong>der</strong> stehen (Tab. 5).<br />
Tab. 5: Einteilung <strong>der</strong> computertomographisch detektierten Bohrkanalerweiterung (TE) in vier Grade<br />
anhand <strong>der</strong> Durchmesser- und Flächenmessdaten bzw. aufgrund <strong>der</strong> Zunahmen dieser zwei Werte,<br />
wobei Grad 0 keine, Grad 1 milde, Grad 2 eindeutige und Grad 3 massive Bohrkanalerweiterung bedeutet.<br />
Durchmesserzunahme Flächenzunahme<br />
Grad 0 (kein TE) 0-10% (= 0- 4,95mm) 0-21%(= 0- 19,24mm 2 )<br />
Grad 1 (mildes TE) 10-25% (= 4,95- 5,63mm) 21-56% (= 19.24- 24,85mm 2 )<br />
Grad 2 (eindeutiges TE) 25-50% (= 5,63- 6,75mm) 56-125%(= 24,85- 35,18mm 2 )<br />
Grad 3 (massives TE) >50% (= >6,75mm) >125% (= >35,18mm 2 )<br />
53
3.5.3 Biomechanik<br />
Im Rahmen <strong>der</strong> Gesamtstudie erfolgte eine eingehende Untersuchung <strong>der</strong> Schafknochen<br />
(DREYMANN 2007)<br />
In <strong>der</strong> vorliegenden Arbeit zum Thema <strong>der</strong> Bohrtunnelerweiterung wurden diese Ergebnisse<br />
vor allem in Hinblick auf Korrelationen mit den Resultaten <strong>der</strong> radiologischen, knochendensitometrischen<br />
und histologischen Untersuchungen verwendet.<br />
3.5.3.1 Vorbereitung<br />
Für die biomechanischen Untersuchungen wurden die Kniegelenke von sechs bzw. fünf Tieren<br />
pro Wochengruppe sowie die „Zeitpunkt-Null-Tiere“ (n = 6) verwendet. Nach <strong>der</strong> Euthanasie<br />
<strong>der</strong> zu untersuchenden Tiere wurden die Hintergliedmaßen im Hüftgelenk exartikuliert.<br />
Anschließend wurde die Haut abpräpariert und die Hinterextremitäten in mit isotoner Kochsalzlösung<br />
getränkten Kompressen umwickelt. Die Proben wurden in luftdichten Plastikhüllen<br />
eingeschweißt gelagert und im Labor für Biomechanik und Biomaterialien (LBB) bei –20°C<br />
eingefroren.<br />
Zwölf Stunden vor <strong>der</strong> jeweiligen biomechanischen Testung wurden diese Proben wie<strong>der</strong><br />
aufgetaut. Danach folgte die Entfernung bzw. Abtrennung des proximalen Drittels des Femurs<br />
und des distalen Drittels <strong>der</strong> Tibia mit einer Handsäge.<br />
Bis auf die Kniegelenkskapsel wurde das gesamte Weichteilgewebe abpräpariert sowie die<br />
Knochenhaut (Periost) mit einem Raspatorium entfernt. Während <strong>der</strong> vorbereitenden Maßnahmen<br />
und <strong>der</strong> eigentlichen Testungen wurden die Kniegelenkspräparate regelmäßig mittels<br />
in isotoner Kochsalzlösung getränkten Gaze befeuchtet. Die freien Knochenenden wurden<br />
dann in Metallzylin<strong>der</strong> eingebettet, dafür verwendete man einen Drei-Komponenten-Kunstharz<br />
(Rencast). Vorher wurden in diese Zylin<strong>der</strong> 3-6 Löcher gebohrt, in die das erst noch flüssige<br />
Kunstharz hineinfließen konnte und nach Aushärtung dadurch eine stabilere Verankerung<br />
des Knochen in dieser Metallvorrichtung gewährleistete. Desweiteren wurden die Zylin<strong>der</strong><br />
mit Vaseline eingefettet und jeweils eine Öffnung des Metalltunnels mit einem breiten Klebeband<br />
verschlossen und in die an<strong>der</strong>e Öffnung mittig die Tibia platziert. Vorsichtig wurde nun<br />
<strong>der</strong> nach Herstelleranweisung zu gleichen Gewichtsanteilen vermengte Drei-Komponenten-<br />
Kleber in den schmalen Raum zwischen Knochen und Metall gegossen, bis dieser nach ca. 15<br />
54
Minuten aushärtete. In gleicher Weise wurde mit dem femoralen Anteil des Kniegelenkpräparats<br />
verfahren. Die im folgenden beschriebenen biomechanischen Testungen fanden alle<br />
in den Räumen des Labors für Biomechanik und Biomaterialien <strong>der</strong> Orthopädischen Klinik<br />
<strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover statt.<br />
3.5.3.2 Anterior-Posterior-Translation<br />
Die Stabilität des Knies wurde anhand des Parameters <strong>der</strong> Anterior-Posterior-Translation<br />
(AP-Translation) in einem Robotersystem (KUKA KR 15/1) getestet (Abb. 10).<br />
Der Roboter ist in <strong>der</strong> Lage externe Kräfte in sechs Freiheitsgraden entlang eines kartesischen<br />
Koordinatensystems auf das Gelenk auszuüben und ermöglicht u.a. die Simulation einer klinischen<br />
Untersuchung (Schubladentest). Das System arbeitet in zwei Modi, wobei entwe<strong>der</strong> <strong>der</strong><br />
Faktor Kraft o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Faktor Weg am Anfang <strong>der</strong> Testung definiert wird. Die Anterior-Posterior<br />
Stabilität ist bei operierten und intakten Kniegelenken in Millimetern (mm) bestimmt<br />
worden und ist als mögliche tibiale Translation nach anterior und posterior bei einer Maximalkraft<br />
von ± 50 Newton (N) definiert.<br />
Das zu testende Knie wurde mittels <strong>der</strong> Metallzylin<strong>der</strong> in 90° Flexion im Roboter eingespannt.<br />
Zuerst ist die Neutralposition bestimmt worden, d.h. in <strong>der</strong> das vor<strong>der</strong>e Kreuzband<br />
(intaktes Gelenk) bzw. das Transplantat (operiertes Gelenk) nicht belastet wurde. Danach<br />
folgte die Erstellung eines Koordinatensystems für das jeweilige Knie, wobei das Zentrum<br />
dieses Systems durch Extensions-/Außenrotations- und Innenrotationsbewegungen von jeweils<br />
2,5° ermittelt worden ist. Die Tibia wurde dann entlang <strong>der</strong> entsprechenden Achse mit<br />
einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s in Relation zum Femur nach anterior und posterior bewegt<br />
bis die Maximalkraft von ± 50 N erreicht war (5 Freiheitsgrade).<br />
Pro Versuchsdurchlauf fanden unter simultaner Messung von Kraft und Weg drei <strong>der</strong>artige<br />
Bewegungszyklen statt. Bestimmt wurde die AP-Translation zunächst an den Kniepräparaten<br />
mit vorhandener Gelenkkapsel, danach wurden für denselben Test Kapsel, Kollateralbän<strong>der</strong><br />
und Menisken direkt am Roboter entfernt.<br />
Nach Abschluss <strong>der</strong> Translationsprüfung wurden die Gelenkpräparate mit Zylin<strong>der</strong> aus ihrer<br />
Verankerung am Roboter gelöst und für die weiteren Untersuchungen erfolgte die Entfernung<br />
des hinteren Kreuzbandes mittels eines Skalpells.<br />
55
3.5.3.3 Steifigkeit<br />
Die funktionelle Steifigkeit wurde im Rahmen <strong>der</strong> AP-Translationsmessung bestimmt. Das<br />
für die Testung <strong>der</strong> AP-Verschiebbarkeit erstellte Koordinatensystem für das jeweilige Knie<br />
diente auch <strong>der</strong> Ableitung <strong>der</strong> Steifigkeit. Das Zentrum dieses Systems wurde durch Extensions-/Außenrotations-<br />
und Innenrotationsbewegungen von jeweils 2,5° ermittelt. Die Tibia<br />
wurde dann entlang <strong>der</strong> entsprechenden Achse mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s in<br />
Relation zum Femur nach anterior und posterior bewegt bis die Maximalkraft von ± 50 N<br />
erreicht war (5 Freiheitsgrade). Pro Versuchsdurchlauf fanden unter simultaner Messung von<br />
Kraft (N) und Weg (mm) drei <strong>der</strong>artige Bewegungszyklen statt. Die Steifigkeit (N/mm), die<br />
als Steigung aus dem jeweiligen Kraft-Weg-Diagramm abgeleitet wurde, repräsentiert die<br />
Fähigkeit des Kreuzbandes bzw. des Transplantates zur Kraftaufnahme im „Anschlagpunkt“<br />
bei <strong>der</strong> Bewegung nach anterior. Je höher die Steifigkeit, desto steiler die Kurve und desto<br />
kürzer <strong>der</strong> Weg bis zur Maximalkraft von 50 N bzw. bis zum „Anschlag“, d.h. bis zum Endpunkt<br />
<strong>der</strong> Kurve.<br />
56
3.5.3.4 Querschnittsflächenmessung<br />
Zur Messung des Querschnitts des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes bzw. des Transplantates bestand das<br />
Kniegelenkspräparat nur noch aus Femur, Tibia und <strong>der</strong> verbindenen Bandstruktur. Die Bestimmung<br />
<strong>der</strong> Querschnittsfläche erfolgte an einem Lasermikrometer im Labor für Biomechanik<br />
und Biomaterialien <strong>der</strong> Orthopädischen Klinik <strong>der</strong> MHH. Dafür wurde das Gelenk<br />
über eine zwischen den Femurkondylen proximal angebrachte Schraube in <strong>der</strong> entsprechend<br />
dafür vorgesehenen Vorrichtung des Lasermikrometers fixiert (Abb. 10).<br />
Die Tibia wurde wie<strong>der</strong>um mit formbaren Kunststoffmaterial im unteren Teil des Mikrometers<br />
positioniert und befestigt. Die Probe war im Bereich des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes bzw.<br />
des Transplantates zentriert und <strong>der</strong> Umriss und die Querschnittsfläche dieser Struktur wurde<br />
im intraartikulären Bereich nach einer Gesamtrotation von 360° in Einzelschritten von 3° bestimmt.<br />
Abb. 10: Seitenansicht eines ovinen rechten Kniegelenks mit Gelenkkapsel bei <strong>der</strong> Testung <strong>der</strong> AP-<br />
Translation mit dem Roboter (linkes Bild); Im Lasermikrometer fixiertes rechtes Kniegelenk im Rahmen<br />
<strong>der</strong> intraartikulären Querschnittsflächenmessung (rechtes Bild).<br />
57
3.5.3.5 Geräte und Materialien<br />
Folgende Geräte und Materialien wurden für die biomechanischen Untersuchungen verwendet:<br />
Geräte und Materialien Herkunft<br />
Einmalspritze 5 ml, Injekt, B. Braun Melsungen AG, Melsungen<br />
Kanüle 0,9 x 40 mm, BD Microlance TM3, Becton<br />
Dickinson S.A., Spanien<br />
Lasermikrometer Laser Micro Diameter, Takikawa Engineering<br />
Materialtestmaschine Zwick, Typ 144570, Ulm<br />
Rencast FC 53<br />
Isocyanate + Polyol + Aluminiumoxidpulver,<br />
(Drei-Komponenten-Kunstharz)<br />
Gößl & Pfaff GmbH, Karlskron/Brautlach<br />
Roboter ( siehe ap.Translationstestung) KUKA KR 15/1, KUKA Roboter GmbH,<br />
Augsburg<br />
Schlauchfolie Omnilab GmbH & Co. KG, Bremen<br />
sterile isotone Kochsalzlösung 0,9% B. Braun Melsungen AG, Melsungen<br />
Videokamera Handycam DCR-HC17E, Sony ® , Japan<br />
58
3.5.4 Knochendichtemessung<br />
Die Knochendichtemessung <strong>der</strong> Femurknochen erfolgte nach den radiologischen und biome-<br />
chanischen Untersuchungen in <strong>der</strong> Orthopädischen Klinik <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule<br />
Hannover. Die in Plastikhüllen eingeschweißten, mit <strong>der</strong> Nomenklatur gekennzeichneten und<br />
bei –20°C eingefrorenen Proben wurden in einer Kühlbox dorthin transportiert. Die Messung<br />
<strong>der</strong> Knochendichte (Osteodensitometrie) erfolgte mit dem Verfahren <strong>der</strong> Zwei-Energie-<br />
Röntgen-Absorptiometrie (Dual Energy X-Ray Absorptiometry bzw. DXA).<br />
Die distalen kondylären und metaphysären Anteile <strong>der</strong> Femora <strong>der</strong> Gruppentiere wurden mittels<br />
eines Hologic QDR Discovery A 4500 X-ray Knochen-Densitometers (Hologic, USA)<br />
radiologisch gescannt und osteodensitometrisch vermessen (Abb. 11). Mit Hilfe <strong>der</strong> zugehörigen<br />
Software „QDR for Windows“ (Hologic, USA) wurden die Aufnahmen anschließend<br />
computerassistiert graphisch dargestellt und ausgewertet. Zur Qualitätskontrolle wurde das<br />
DXA-Gerät zunächst nach Anleitung des Herstellers mit einem humanen lumbalen Wirbelkörperphantom<br />
(Model DPA/QDR-1 Anthropomorphic Spine Phantom, Hologic) kalibriert.<br />
Dabei wird das Wirbelkörpermodell so auf dem Untersuchungstisch positioniert, dass es parallel<br />
zur Rückseite des Untersuchungstisches liegt, <strong>der</strong> weiße Punkt auf dem Phantom links<br />
des Tisches zu liegen kommt und das Fadenkreuz des Lasers auf diesen zentriert ist. Erst nach<br />
erfolgreicher Qualitätskontrolle und bestandener Systemtestung kann dann die eigentliche<br />
Probenmessung beginnen.<br />
Die Kniegelenkspräparate wurden dafür auf dem Messtisch platziert und am Fadenkreuz des<br />
Lasers, welcher dem Startpunkt <strong>der</strong> Messung entspricht, ausgerichtet. Nach Eingabe <strong>der</strong> Präparatedaten,<br />
Auswahl des Scan-Typs („small animal“) und Einstellung <strong>der</strong> Auflösung (regional<br />
high resolution) am Computer, wurde die Messung gestartet. Die Röntgenstrahlen wurden<br />
fächerförmig unidirektional über das Präparat geleitet, die die Probe fixierende Person war<br />
dabei durch Bleischürze und –handschuhe geschützt. Die resultierenden Bil<strong>der</strong> wurden im<br />
Anschluss mit <strong>der</strong> QDR-Software computerassistiert ausgewertet. Pro Tier und Aufnahme<br />
wurden drei flächenbegrenzende „Regions Of Interests“ (ROI) bestimmt. Die erste (ROI 1)<br />
ermittelte dabei die Knochendichte im Bereich <strong>der</strong> medialen Femurkondyle, die zweite (ROI<br />
2) rund um den femoralen Bohrkanal und die dritte (ROI 3) im Areal <strong>der</strong> Metaphyse. Gemessen<br />
wurde <strong>der</strong> Knochenmineralgehalt in Gramm (g) (BMC, Bone Mineral Content) in <strong>der</strong><br />
„Region Of Interest“, welche mit <strong>der</strong> Flächeneinheit Quadratzentimeter (cm²) angegeben ist.<br />
59
Aus diesen zwei Parametern (BMC und ROI) ermittelt <strong>der</strong> Computer die Knochendichte<br />
(BMD, Bone Mineral Density) in g/cm². Die ROI ist ein <strong>der</strong> Aufnahme individuell angepasstes<br />
Rechteck, welches in den jeweiligen Abmessungen 7 Mal kopiert wird und überlappend in<br />
dem Areal <strong>der</strong> medialen Kondyle, des Tunnels o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Metaphyse zu liegen kommt. Die<br />
Knochendichte pro rechteckförmiges Areal wird automatisch durch die Software bestimmt<br />
bzw. berechnet und die Knochendichte <strong>der</strong> jeweiligen ROI <strong>der</strong> Knochenprobe wird danach<br />
durch Mittelwertsbestimmung berechnet (Abb. 11).<br />
Im Anschluss an die Knochendichtebestimmung wurden die Präparate gekühlt in das Labor<br />
für Biomechanik und Biomaterialien transportiert, erneut in Plastikhüllen eingeschweißt, mit<br />
<strong>der</strong> Nomenklatur versehen und bei –20°C wie<strong>der</strong> eingefroren.<br />
Abb. 11: Linkes Bild: Knochendichtemessung mit dem Hologic QDR Discovery A 4500 X-ray Knochen-Densitometers<br />
(Hologic, USA); Rechtes Bild: Anwen<strong>der</strong>oberfläche <strong>der</strong> computerassistierten<br />
Auswertung mittels <strong>der</strong> Software „QDR for Windows“ (Hologic, USA) am Beispiel <strong>der</strong> ROI 2 (femoraler<br />
Bohrkanal).<br />
60
3.5.5 Histologische Untersuchung<br />
3.5.7.1 Probenmaterial<br />
Nach den radiologischen, biomechanischen und knochendensitometrischen Untersuchungen<br />
wurden aus den femoralen Anteilen <strong>der</strong> Kniegelenke <strong>der</strong> Schafe histologische Präparate angefertigt,<br />
die im Hinblick auf das Vorliegen bzw. das Ausmaß einer Bohrkanalerweiterung mit<br />
drei speziellen Techniken gefärbt und anschließend analysiert und bewertet wurden.<br />
3.5.7.2 Präzisionsbohrung<br />
Als erster Schritt <strong>der</strong> histologischen Präparation wurde in den zentralen Forschungswerkstätten<br />
<strong>der</strong> Medizinischen Hochschule eine zylindrische Bohrung an den femoralen Knochenanteilen<br />
<strong>der</strong> Proben mit einem zentral gelegenen Tunnel vorgenommen.<br />
Speziell für dieses Projekt zum Thema <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz<br />
wurde dort ein gezahnter Hohlbohrer entworfen und angefertigt. Dieser Hohlbohrer<br />
(Werkstoff-Nr. 1.4301/V2A) bestand aus rost- und säurebeständigem, hochlegiertem V2A-<br />
Stahl (Krupp, Deutschland). Das fertige V2A-Rohr hatte an seinem oberen Ende einen gezahnten<br />
Rand (Zähnezahl: 24, Zahntiefe: 1,7 mm, Zahnteilung: 3,46 mm), bei einer Gesamtlänge<br />
von 62 mm und einem Innendurchmesser von 22 und einem Außendurchmesser von 25<br />
mm (Abb. 12).<br />
Dieser Hohlbohrer wurde in eine Bohrmaschine vom Typ FP 2 (Deckel Aktiengesellschaft,<br />
München, Deutschland) eingespannt. Unter <strong>der</strong> Leitung eines Feinmechanikermeisters wurde<br />
die Zylin<strong>der</strong>bohrung <strong>der</strong> Knochenpräparate durchgeführt. Die in Plastikfolien eingeschweißten<br />
Knochenproben wurden nach einer Auftauzeit von einer Stunde in die zentralen<br />
Forschungswerkstätten <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule transportiert und vor Ort mit Hilfe von<br />
Pinzette und Skalpell vom anhaftenden Weichteilgewebe getrennt.<br />
Nach vorheriger genauer Begutachtung <strong>der</strong> jeweiligen Probe und <strong>der</strong> Abschätzung <strong>der</strong> Lage<br />
des femoralen Bohrkanals mit einem K-Draht führte <strong>der</strong> Feinmechanikmeister die maschinelle<br />
Präzisionsbohrung durch. Das Resultat war ein jeweils ca. 5-6 cm langer Knochenzylin<strong>der</strong><br />
mit dem zentral gelegenen femoralen Tunnel und einer deutlich erkennbaren Wachs-<br />
61
tumsfuge (Abb. 13). Diese Knochenproben wurden danach in verschließbare, mit <strong>der</strong> entsprechenden<br />
Nomenklatur versehene Hartplastikbecher umgesetzt und mit neutral gepuffertem<br />
3,5%igem Formaldehyd bedeckt und fixiert.<br />
Abb. 12: Der gezahnte Hohlbohrer (Werkstoff-Nr. 1.4301/V2A) besteht aus rost- und säurebeständigem,<br />
hochlegiertem Stahl (Krupp, Deutschland) und diente <strong>der</strong> Zylin<strong>der</strong>bohrung im Bereich des femoralen<br />
Bohrkanals.<br />
Abb. 13: Ansicht des femoralen Knochens nach <strong>der</strong> maschinellen Zylin<strong>der</strong>bohrung (linkes Bild). Das<br />
Resultat war ein jeweils ca. 5-6 cm langer Knochenzylin<strong>der</strong> mit dem zentral gelegenen femoralen<br />
Tunnel und einer deutlich erkennbaren Wachstumsfuge (rechtes Bild).<br />
62
3.5.7.3 Erste Einbettung <strong>der</strong> Proben mit Methylmetacrylat<br />
Der Transport <strong>der</strong> Proben von den Zentralen Forschungswerkstätten zum Labor für Biomechanik<br />
und Biomaterialien <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule erfolgte direkt im Anschluss an<br />
die Präzisionsbohrung. Zunächst erfolgte eine Korrektur <strong>der</strong> Länge <strong>der</strong> Knochenpräparate mit<br />
einer Handsäge in <strong>der</strong> biomechanischen Werkstatt des Labor für Biomechanik und Biomaterialien<br />
<strong>der</strong> Orthopädischen Klinik <strong>der</strong> MHH. Dazu wurden vom jeweiligen 5-6 cm langen Knochenstück<br />
an beiden Enden ca. 1,5 cm abgesetzt, weil dies für das Einbetten <strong>der</strong> Proben mit<br />
Methylmetacrylat (Technovit 9100 Neu ®, Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG, Wehrheim,<br />
Deutschland) in die entsprechend dafür vorgesehenen Hartplastikformen (Höhe 3 cm, Innendurchmesser<br />
4 cm) erfor<strong>der</strong>lich war. Der zeitliche Verlauf <strong>der</strong> Kunstoffeinbettung wurde<br />
durch das Protokoll von <strong>der</strong> Fa. Heraeus Kulzer (Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG, Wehrheim,<br />
Deutschland) vorgegeben. Zunächst erfolgte nun die Fixierung <strong>der</strong> Proben in den Plastikbechern<br />
in neutral gepuffertem 3,5% Formaldehyd bei Raumtemperatur für fünf Tage, danach<br />
eine Dehydrierung mittels einer aufsteigenden Alkoholreihe (70%iger Alkohol, 96%iger<br />
Alkohol, 2-Isopropanol) jeweils für fünf Tage, wobei die Medien dreimal täglich gewechselt<br />
wurden. Während <strong>der</strong> Alkoholschritte führte die Aufbewahrung auf einem Rüttler zu einer<br />
vollständigen Durchmischung. Anschließend lagerten die Proben zur Entfettung für weitere<br />
fünf Tage unter dem Abzug in Xylol (Intermedium), das ebenfalls regelmäßig 3 x täglich gewechselt<br />
wurde. Luftansammlungen in den Knochenproben wurden nach jedem Lösungsmittelwechsel<br />
mit dem Exsikkator unter Vakuumeinfluss entfernt.<br />
Die anschließende Lagerung <strong>der</strong> Proben in <strong>der</strong> Präinfiltrationslösung in den schon erwähnten<br />
Einbettförmchen fand für 8 Tage ohne Erneuerung dieser Flüssigkeit bei 4° C im Kühlschrank<br />
statt, die Einlegung bzw. Aufbewahrung in <strong>der</strong> Infiltrationslösung erfolgte für weitere 21 Tage<br />
bei gleicher Temperatur. Während <strong>der</strong> Prä-/ bzw. Infiltrationsphase wurde täglich mit dem<br />
Exsikkator Vakuum gezogen, um störende Luftblasen aus den Knochenpräparaten zu entfernen.<br />
Die Erneuerung des Infiltrationsmediums erfolgte einmalig nach 14 Tagen.<br />
Die Polymerisation <strong>der</strong> Proben bzw. des infiltrierten Mediums dauerte nur zwei Tage bei einer<br />
Lagerung von –4° C, sie fand am 22. Tag nach Einbettungsbeginn statt. Hierfür wurden<br />
die angemischten Technovit 9100 New ® -Stammlösungen A und B nach dem mitgelieferten<br />
Protokoll im Verhältnis 9:1 vermischt und zu den in Einbettförmchen (Innendurchmesser 4<br />
cm) ausgerichteten Proben gegeben (Abb. 14). Nach vollständiger Polymerisation nach ca.<br />
63
zwei Tagen bei – 4° C wurden die Proben anschließend manuell aus den Förmchen gedrückt<br />
und einige Tage unter dem Abzug aufbewahrt (Abb. 14).<br />
Abb. 14: Knochenzylin<strong>der</strong> in Einbettförmchen (Innendurchmesser 4 cm), welche mit Technovit 9100<br />
New ® -Stammlösungen A und B im Mischverhältnis 9:1 aufgefüllt waren (linkes Bild); Knochenzylin<strong>der</strong><br />
nach vollständiger Polymerisation bzw. Aushärtung des Kunststoffs (rechtes Bild).<br />
3.5.7.4 Sägen <strong>der</strong> Proben<br />
Die in Methylmetacrylat (Technovit 9100 Neu ® ) ausgehärteten Proben wurden schließlich aus<br />
den Hartplastikformen gedrückt, mit wasserfestem Stift beschriftet und mit einer wasserbetriebenen<br />
Bandsäge vom Typ 310 CP (Exakt Apparatebau GmbH, Nor<strong>der</strong>stedt, Deutschland)<br />
im LBB weiterbearbeitet. Durch Abmessen mit einem Lineal wurde die Mitte des Knochenzylin<strong>der</strong>s<br />
bestimmt und aus diesem mittleren Bereich eine 6 mm dicke Scheibe mit <strong>der</strong><br />
Bandsäge herausgesägt. Hierfür wurde das entsprechende Areal mit einem wasserfesten<br />
schwarzen Stift gekennzeichnet, in die Fixationsvorrichtung <strong>der</strong> Bandsäge geschraubt und<br />
schließlich nach <strong>der</strong> markierten Vorgabe mit einem 300 Mikrometer dicken diamantbeschichteten<br />
Bandsägeblatt in seiner Form entsprechend verän<strong>der</strong>t.<br />
Auf die nun vorliegende 6 mm dicke Knochenscheibe wurde wie<strong>der</strong>um eine 12 x 9 mm große<br />
Rechteckschablone aus Pappe gesetzt, mit einem wasserfesten Stift umfahren und entlang<br />
dieser Markierung erneut zugesägt. Dabei wurde darauf geachtet, dass <strong>der</strong> Bohrkanal <strong>der</strong> knöchernen<br />
Scheibe zentral unter <strong>der</strong> Schablone zu liegen kam (Abb. 15).<br />
64
Abb. 15: Heraussägen einer 6 mm dicken Scheibe aus dem mittleren Bereich des Knochenzylin<strong>der</strong>s<br />
mittels einer wasserbetriebenen Bandsäge und Aufsetzen einer rechteckigen Schablone, die mit<br />
schwarzem Stift umfahren wurde (linkes Bild); Anhand dieser Markierung wurde die Knochenscheibe<br />
in Rechteckform (12 x 9 mm) mit zentralem Bohrkanal und Transplantat (Fadengewebe: bläulich)<br />
erneut zurechtgesägt (rechtes Bild).<br />
3.5.7.5 Zweite Einbettung <strong>der</strong> Proben mit Methylmetacrylat<br />
Diese zugesägten 12 x 9 mm großen rechteckigen Knochenproben wurden dann unter Verwendung<br />
des Technovit 9100 New ® Systems (Methylmetacrylat) nach dem Schema von Kulzer<br />
eingebettet.<br />
Hierfür wurden kleinere Einbettformen mit einem Innendurchmesser von 2,5 cm und einer<br />
Höhe von 3 cm genutzt. Im unteren Teil dieser Formen war ein Hartplastikaufsatz mit einer<br />
hexagonalen Vertiefung aufgesetzt. In diese Vertiefung wurde das kleine rechteckige Knochenstück<br />
gelegt, dort polymerisierte es im letzten Schritt <strong>der</strong> Kunststoffeinbettung durch den<br />
Kontakt mit <strong>der</strong> Stammlösungenmischung innerhalb von 2 Tagen bei – 4° C aus.<br />
Das Resultat war ein ausgehärteter bräunlicher Zylin<strong>der</strong> aus Methylmetacrylat, an dessen Ende<br />
sich ein hexagonaler Vorsprung mit innenliegendem Knochenrechteck befand (Abb. 16).<br />
65
Abb. 16: Seitenansicht des ausgehärteten Kunststoffblöckchens mit innenliegendem Knochenrechteck<br />
(linkes Bild); Aufsicht des polymerisierten Kunststoffblöckchens, wobei <strong>der</strong> Bohrkanal mit Transplantat<br />
und Fadenmaterial (bläulich) gut zu erkennen ist (rechtes Bild).<br />
3.5.7.6 Schneiden<br />
Diese sechseckigen Kunststoffblöcke wurden danach in ein Rotationsmikrotom vom Typ RM<br />
21 55 (Leica, Bensheim, Deutschland) eingespannt. Daran wurden pro Tier bzw. Knochenprobe<br />
30 Schnitte mit einer Dicke von 5 Mikrometer angefertigt und auf beschichtete Objektträger<br />
(Mischung aus Ponal/Poly-L-Lysin ® , Sigma) aufgebracht. Vor jedem Schnitt wurde das<br />
Probenblöckchen mit 30%igen Ethanol befeuchtet, um ein Zerreißen <strong>der</strong> Schnitte zu vermeiden.<br />
Zur Streckung fand eine Benetzung <strong>der</strong> Schnitte mit 96%igen Ethanol direkt auf dem<br />
Objektträger statt. Anschließend bedeckte eine durchsichtige Kisolfolie die Schnitte und die<br />
fertiggestellten Objektträger wurden dann im Folgenden in einer Objektträgerpresse für 2 Tage<br />
im Wärmeschrank getrocknet.<br />
3.5.7.7 Histologische Färbungen<br />
Als histologische Färbungen wurden die von-Kossa-Färbung, die Toluidin-Blau-Färbung und<br />
die TRAP (Tartrat Resistente Acide Phosphatase)-Färbung ausgewählt.<br />
Dabei wurden mindestens zwei Schnitte im Abstand von 100 µm (aus <strong>der</strong> oberflächlichen und<br />
aus <strong>der</strong> tiefen Schnittebene) pro Probe bzw. Tier <strong>der</strong> jeweiligen Färbung unterzogen. Hierfür<br />
wurde zunächst die Kisolfolie von <strong>der</strong> Objektträgeroberfläche entfernt, die Schnitte dann mit<br />
66
Xylol (zweimal für jeweils 20 Minuten) und Methoxyethylacetat (MEA; einmalig für 20 Mi-<br />
nuten) entplastet. Danach wurden die Schnitte in einer absteigenden Alkoholreihe rehydriert,<br />
d.h. für je 2 Minuten zweimal durch Isopropanol, einmal für jeweils 2 Minuten durch 96%<br />
igen und 70%igen Alkohol geführt und schließlich für zwei Minuten in destilliertes Wasser<br />
gestellt.<br />
3.5.7.8 Von-Kossa-Färbung<br />
Die von-Kossa-Färbung dient zur Untersuchung von Knochengewebe, wobei Kalzium in den<br />
Karbonaten und Phosphaten gegen Silberionen ausgetauscht wird, die anschließend durch<br />
Lichteinstrahlung zu metallischem Silber reduziert werden. Kalzium färbt sich in dieser Färbung<br />
braun-schwarz an und Zellkerne stellen sich rot dar (ROMEIS 1989).<br />
Die Schnitte wurden zunächst 30 Minuten in einer 5%igen Silbernitratlösung (Fa. Merck)<br />
gelagert, wobei sie dem starken Lichteinfall einer UV-Lichtlampe ausgesetzt waren.<br />
Nach Ablauf dieser Zeit folgte eine mikroskopische Kontrolle und die Objektträger wurden<br />
dreimal in destilliertem Wasser gespült. Danach erfolgte die Reduktionsreaktion mit 1%igen<br />
Pyrogallol (Fa. Merck) und nach <strong>der</strong> anschließenden erneuten mikroskopischen Kontrolle<br />
wurden die Schnitte ein weiteres Mal in drei Durchgängen mit destilliertem Wasser gespült.<br />
Zur Fixierung wurden die Schnitte nun mit Na-Thiosulfat (Fa. Merck) fünf Minuten lang inkubiert<br />
bzw. gefärbt. Um eine möglichst geringe Hintergrundfärbung zu erreichen, wurden<br />
die Schnitte im Folgenden mit Leitungswasser gespült, wobei innerhalb von fünf Minuten das<br />
Wasser 3x gewechselt wurde. Zum Abschluss folgten erneut drei Spüldurchgänge mit destilliertem<br />
Wasser und danach wurden die Deckgläschen auf die Objektträger mit Hilfe des Eindeckmedium<br />
Aquatex ® (Fa. Merck) aufgebracht und fixiert. Dieser Vorgang geschah unter<br />
dem Abzug bei Raumtemperatur.<br />
3.5.7.9 Toluidin-Blau-Färbung<br />
Die Toluidin-Blau-Färbung ist eine metachromatische Färbung. Mineralisiertes Knochengewebe<br />
färbt sich blassblau, während Zellen und Weichgewebe blau und Knorpelmatrix und<br />
Mastzellgranula metachromatisch violett gefärbt werden. Die Färbung eignet sich zur Darstellung<br />
von Osteoblasten und Osteoidsäumen, aber auch als generelle Übersichtsfärbung<br />
(ROMEIS 1989).<br />
67
Nach Entplastung (2 x 20 Minuten Xylol, 1 x 20 Minuten MEA) und Rehydrierung mittels<br />
einer absteigenden Alkoholreihe erfolgte die Färbung mit Toluidinblau 0,1% für 20 Sekunden<br />
und anschließend <strong>der</strong> dreimalige Spülvorgang mit destilliertem Wasser. Zur Entwässerung <strong>der</strong><br />
gespülten Schnitte wurde eine aufsteigende Alkoholreihe (jeweils kurze Verweilzeit in 70<br />
%igen und 96%igen Alkohol, danach einminütige Lagerung in 100%igem Isopropanol) verwendet.<br />
Nach zweimaliger Inkubation in Xylol unter dem Abzug, wurden die Deckgläschen<br />
auf die Objektträger bzw. die Schnitte mit Hilfe des Eindeckmedium Eukitt ® (Fa. Merck) aufgebracht<br />
und fixiert.<br />
3.5.7.10 TRAP-Färbung<br />
Die histochemische TRAP-Färbung dient durch Anfärbung des zellspezifischen Enzyms<br />
TRAP (Tartrat Resistente Acide Phosphatase) zum Nachweis von Osteoklasten und <strong>der</strong>en<br />
Vorstufen, welche sich bei enzymatischer Aktivität unter dem Mikroskop rötlich darstellen<br />
(MINKIN 1982).<br />
Im ersten Schritt wurden die Schnitte zunächst wie<strong>der</strong> entplastet und rehydriert und danach 20<br />
Minuten in 0,2 molarem Acetat-Puffer vorinkubiert. Anschließend erfolgte die Färbung mit<br />
<strong>der</strong> nach Protokoll hergestellten Lösung bestehend aus Naphthol-Aminosäuren-Gemisch,<br />
Acetat-Puffer und dem Farbstoff Fast Red bei 37 °C im Wärmeschrank. Dieser Vorgang dauerte<br />
zunächst in einem ersten Durchlauf zwei Stunden. Die Osteoklasten <strong>der</strong> dabei mitgeführten<br />
Kontrolle eines Knochengewebeschnittes (Röhrenknochen, New Sealand White Rabbit)<br />
färbten sich im Gegensatz zu denen <strong>der</strong> Schafproben intensiv rot. Auch mit einer später erfolgten<br />
Nachfärbung mit Erhöhung <strong>der</strong> Einwirkdauer des Reaktionsgemisches auf 3,5 Stunden<br />
wurde die rötliche Färbung nur unwesentlich verstärkt. Nach mikroskopischer Kontrolle<br />
<strong>der</strong> Färbung wurden die Objektträger dreimal mit destillierten Wasser gespült und dann mit<br />
Aquatex ® eingedeckelt.<br />
3.5.7.11 Mikroskopie, Fotografie und Digitalisierung <strong>der</strong> histologischen Schnitte<br />
Die im Rahmen dieser Studie gewonnenen histologischen Schnitte wurden für die Auswertung<br />
mikroskopiert, digital abfotografiert und gespeichert. Hierfür wurden das Zeiss Imager<br />
M1 Mikroskop und die Zeiss Farbkamera (Axio Cam MRc) <strong>der</strong> Klinik für Kleintiere <strong>der</strong><br />
68
<strong>Tierärztliche</strong>n Hochschule Hannover und die dazugehörige Software AxioVision Rel. 4.5<br />
verwendet.<br />
Von den mit den von-Kossa gefärbten Schnitten wurden Gesamtansichten in 50facher Vergrößerung<br />
abfotografiert. Die Bil<strong>der</strong> <strong>der</strong> Toluidin-Blau-Färbung und <strong>der</strong> TRAP-Färbung sind<br />
in 100facher Vergrößerung aufgenommen worden. Die entstandenen Daten wurden im ZVI-<br />
Format gespeichert.<br />
3.5.7.12 Auswertung <strong>der</strong> histologischen Schnitte<br />
Die vergrößerten und abfotografierten histologischen Schnitte wurden im Labor für Biomechanik<br />
und Biomaterialien <strong>der</strong> Orthopädischen Klinik <strong>der</strong> MHH mit <strong>der</strong> Software AxioVision<br />
Rel. 4.5 ausgewertet (Abb. 17).<br />
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die histologischen Vorgänge in einem 500 μm breiten Ellipsensaum<br />
rund um den femoralen Bohrkanal untersucht. Die Festlegung, Messung und Berechnung<br />
<strong>der</strong> histomorphometrischen Parameter orientierten sich an <strong>der</strong> von Parfitt 1987 festgelegten<br />
Nomenklatur und an <strong>der</strong>en histologischen Bewertungsschema (PARFITT et al.<br />
1987).<br />
Zur Auswertung wurde ein von einer an<strong>der</strong>en Studiengruppe (Dissertation Janning, 2008 zum<br />
Thema „Auswirkungen von Magnesiumkorrosionsprodukten aus degradierbaren Magnesiumimplantaten<br />
auf den umliegenden, spongiösen Knochen im Kaninchenmodell“ unter <strong>der</strong><br />
Betreuung von Dr. Frank Witte) entwickeltes, standardisiertes Auswerteskript <strong>der</strong> Firma Carl<br />
Zeiss Microimaging GmbH verwendet.<br />
3.5.7.13 Auswertung <strong>der</strong> von-Kossa-Färbung<br />
In den Gesamtansichten <strong>der</strong> von-Kossa gefärbten Schnitte wurde zunächst eine den femoralen<br />
Bohrkanal umfahrende Ellipse digital eingezeichnet und anschließend um 500 µm nach außen<br />
in den angrenzenden spongiösen Knochenanteil ausgedehnt (Abb. 17).<br />
Diese 500 µm breite, probenspezifisch angepasste und farblich markierte Ellipse wurde als<br />
Standard für die Auswertung aller gefärbten Schnitte (von-Kossa, Toluidin-Blau, TRAP) dieser<br />
Knochenprobe des speziellen Tieres verwendet.<br />
69
Es folgte an den von-Kossa gefärbten und fotografisch dokumentierten Gewebeschnitten in-<br />
nerhalb <strong>der</strong> Ellipsenregion die Bestimmung <strong>der</strong> Knochenoberfläche Bone Surface, BS, (µm) ,<br />
<strong>der</strong> Knochenfläche Bone Volume, BV (µm 2 ) und <strong>der</strong> Gesamtfläche Tissue Volume, TV,<br />
(µm 2 ).<br />
Das Auswerteskript ermöglichte außerdem innerhalb <strong>der</strong> Ellipse den Ausschluss nicht rele-<br />
vanter, miterfasster Anteile <strong>der</strong> Wachstumsfuge o<strong>der</strong> kleinerer knochenfreier Bereiche von<br />
<strong>der</strong> Auswertung.<br />
Abb. 17: Linkes Bild: Auswertungseinheit <strong>der</strong> histologischen Untersuchung mit Zeiss Axioskop 40,<br />
Zeiss Axiocam MRc und Computerbearbeitung mit <strong>der</strong> Software AxioVision Rel. 4.5. Rechtes Bild:<br />
Fotografie eines 50-fach vergrößerten mit von-Kossa gefärbten Histologieschnitts mit digital eingezeichneter,<br />
500 µm breiter Ellipse (gelbe Markierung, nicht maßstabsgetreu).<br />
Über die Berechnung des BV/TV-Quotienten mit Prozentangabe als relative Einheit kann eine<br />
vergleichende Aussage über den knöchernen Anteil des Gewebes getroffen werden<br />
(PARFITT et al. 1987).<br />
Die Bestimmung <strong>der</strong> Knochenoberfläche Bone Surface, BS (µm) diente hauptsächlich <strong>der</strong><br />
Kombination mit Daten an<strong>der</strong>er Färbungen, indem z.B. die Osteoidoberfläche Osteoid Surface,<br />
OS (µm), welche in <strong>der</strong> Toluidin-Blau-Färbung bestimmt wurde, auf die Knochenoberfläche<br />
BS (µm) bezogen wurde.<br />
Es wurden jeweils 2-3 Schnitte nach diesen drei Parametern vermessen und <strong>der</strong>en Daten jeweils<br />
pro Tier gemittelt.<br />
70
3.5.7.14 Auswertung Toluidin-Blau-Färbung<br />
Innerhalb <strong>der</strong> tier- bzw. probenspezifischen Ellipse wurde an den Toluidin-Blau gefärbten<br />
Schnitten die Länge des Osteoidsaums bestimmt. Die manuell markierten Osteoidsaumlängen<br />
wurden summiert und als Osteoidoberfläche (OS in µm) auf die Knochenoberfläche (BS in<br />
µm) bezogen (OS/BS) (PARFITT et al. 1987).<br />
Das Ergebnis verdeutlichte den prozentualen Anteil des Osteoids auf den Knochenoberflächen<br />
und ermöglichte als relativer Wert den Vergleich <strong>der</strong> Proben miteinan<strong>der</strong>. Zusätzlich<br />
wurde die Toluidin-Blau-Färbung zur allgemeinen Beurteilung <strong>der</strong> Bohrkanalwand und des<br />
angrenzenden Knochengewebes genutzt.<br />
3.5.7.15 Auswertung <strong>der</strong> TRAP-Färbung<br />
Die rot angefärbten Osteoklasten wurden pro Probe in zwei bis drei TRAP gefärbten Schnitten<br />
innerhalb <strong>der</strong> spezifischen Ellipse gezählt. Von <strong>der</strong> gewonnenen Anzahl TRAP-positiver<br />
Zellen wurde pro Probe bzw. Tier ein Mittelwert berechnet.<br />
Außerdem wurde die mit Osteoklasten besetzte Knochenoberfläche durch den Quotienten<br />
Osteoklastenanzahl/Knochenoberfläche (Osteoclasts/Bone Surface = Ocl/BS in %) bestimmt,<br />
wobei die unterschiedliche Größe <strong>der</strong> Osteoklasten vernachlässigt wurde.<br />
71
Geräte und Verbrauchsmaterialien für die histologischen Untersuchungen:<br />
Geräte und Verbrauchsmaterialien Herkunft<br />
Abzug Typ 2-453-DAHD, Fa. Köttermann Uelz-Häningsen,<br />
Germany<br />
Rüttler Typ 3005, Gesellschaft für Labortechnik<br />
mbH, Burgwedel<br />
Exsikkator Duran ® , Fa. Omnilab GmbH & Co. KG,<br />
Bremen<br />
Einbettformen Fa. Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG,<br />
Wehrheim<br />
Hartschnittrotationsmikrotom Leica RM 2155, Leica Instruments GmbH,<br />
Nussloch<br />
Mikrotommesser Leica Instruments GmbH, Nussloch<br />
Objektträger SuperFrost ® Menzel GmbH + Co KG, Braunschweig<br />
Kisolfolie Kettenbach GmbH & Co. KG, Eschenburg<br />
Objektträgerpresse Fa. Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG,<br />
Wehrheim<br />
Trockenschrank Typ T5042E, Fa. Heraus<br />
Deckgläser Menzel GmbH & Co KG, Braunschweig<br />
Mikroskop TIHO Axioskop M1,<br />
Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen<br />
Mikroskop LBB Axioskop 40<br />
Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen<br />
Kamera AxioCam MRc,<br />
Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen<br />
Auswertungssoftware Axiovision Rel. 4.5, Bildanalysesystem, Carl<br />
Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen<br />
72
Für die histologische Untersuchung verwendete Chemikalien:<br />
Chemikalien Herkunft<br />
Xylol Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe<br />
2-Methoxyethyl-acetat (MEA) Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn<br />
2-Propanol/ Isopropanol ≥ 99,5 % Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe<br />
Aqua dest. Wasseraufbereitungssystem Rios und<br />
Elix ; Fa. Millipore GmbH, Schwalbach<br />
Silbernitrat Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn<br />
Pyrogallol Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn<br />
Natriumthiosulfat Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn<br />
Essigsäure Konz. mind. 99,8 % Honeywell-Riedel de-Haën, Seelze<br />
Ethanol Fa. J.T.Baker, Deventer<br />
Aquatex Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn<br />
Eukitt O. Kindler GmbH & Co, Freiburg<br />
Formaldehyd 3,5-3,7 %, neutral gepuffert<br />
Otto Fischer GmbH & Co KG, Saarbrücken<br />
HCl, Konz. 32 % Riedel-de Haën, Seelze<br />
Poly-L-Lysin Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München<br />
Ponal Express Leim Fa. Henke KGaA, Düsseldorf<br />
L(+) Tartaric acid Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München<br />
Fast red TR salt Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München<br />
Naphtol AS-MX Phosphate Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München<br />
Sodium Acetat Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München<br />
Technovit 9100 Neu ® Fa. Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG,<br />
Wehrheim<br />
Toluidin Blau Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München<br />
73
3.6 Statistische Auswertung<br />
In Kooperation mit dem Hochschulrechenzentrum <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover<br />
wurde eine Datenbank zur Erfassung sämtlicher untersuchter Parameter erstellt.<br />
Mit Hilfe von Mitarbeitern dieses Instituts erfolgte auch die statistische Auswertung mittels<br />
des Softwareprogramms SPSS (SPSS, Version 14 Inc., Chicago, IL, USA).<br />
Die radiologischen Messwerte <strong>der</strong> beiden Diagnostiksysteme CT und Röntgen wurden mit<br />
einem gepaarten t-Test verglichen. Es wurden Korrelationen innerhalb <strong>der</strong> radiologischen<br />
Untersuchungen vorgenommen, wobei die Messwerte <strong>der</strong> röntgenologischen Auswertung<br />
denen <strong>der</strong> CT- Untersuchung gegenübergestellt wurden, d.h. die Werte wurden jeweils paarweise<br />
mit dem Korrelationskoeffizienten nach Pearson berechnet. Die CT- Daten (Durchmesser<br />
bzw. Fläche) bilden die Grundlage für eine Gradeinteilung des „Tunnel Enlargements“.<br />
Diese CT-Daten (Durchmesser bzw. Fläche) und die davon abgeleiteten TE-Grade sind wie<strong>der</strong>um<br />
mit den Parametern <strong>der</strong> biomechanischen, knochendensitometrischen (DXA) und histologischen<br />
Analysen nach Pearson korreliert worden. Die gewonnenen Messwerte aus <strong>der</strong><br />
Radiologie, Biomechanik, Histologie und <strong>der</strong> Knochendichtebestimmung wurden wochenweise<br />
gemittelt und Standardabweichungen wurden mit deskriptiver Statistik berechnet. Die<br />
histologischen Parameter Bone Volume/Tissue Volume (BV/TV in %), Osteoid Surface<br />
(OS/BS in %) und Osteoclasts Surface (Ocl/BS in %) mussten zunächst für die Berechnungen<br />
pro Tier und Probe gemittelt werden. Ebenfalls wurden vor <strong>der</strong> Bestimmung <strong>der</strong> Wochenmittelwerte<br />
bei den drei femoralen Ebenen im konventionellen Röntgenbild die Durchmesserwerte<br />
und im CT die Durchmesser-/und Flächenwerte pro Tier gemittelt. Die Vergleiche zwischen<br />
den Mittelwerten <strong>der</strong> Wochen wurden mit einer einfachen Varianzanalyse (one-way<br />
ANOVA) durchgeführt, sie wurden komplettiert durch post-hoc Tests für paarige Vergleiche<br />
und t-Tests für zwei unabhängige Stichproben. Eine weitere einfache Varianzanalyse (oneway<br />
ANOVA) wurde durchgeführt, wobei einmal die Tiergruppen (0, 3, 6, 12, 24 Wochen)<br />
und ein an<strong>der</strong>es Mal die TE-Gradeinteilung den Faktor darstellen. Alle Daten wurden mit dem<br />
Shapiro-Wilk-Test und dem Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung geprüft. Die<br />
Normalverteilung liegt bei den Werten vor und somit ist die Vorraussetzung für Varianzanalysen<br />
(ANOVA) gegeben und <strong>der</strong> Einsatz dieser gerechtfertigt. Die Unterschiede bei allen<br />
statistischen Berechnungen wurden bei P ≤ 0,05 als signifikant eingestuft.<br />
74
4 Ergebnisse<br />
4.1 Radiologie<br />
4.1.1 Konventionelles Röntgen<br />
Der femorale Tunneldurchmesser stieg im zeitlichen Verlauf tendenziell an, d.h. dass die Tiere,<br />
die nach drei Wochen euthanasiert wurden, einen geringeren Tunneldurchmesser (5,53<br />
mm ± 0,96 mm) aufwiesen als die 24-Wochen-Tiere (6,56 mm ± 0,66 mm). Nach einem zwischenzeitlichen<br />
Anstieg in <strong>der</strong> 6-Wochengruppe (5,92 mm ± 0,96 mm) sank <strong>der</strong> femorale<br />
Durchmesser in <strong>der</strong> 12-Wochengruppe leicht auf 5,50 ± 0,69 mm.<br />
Die Unterschiede zwischen Woche 24 zu Woche 3 und Woche 12 waren signifikant.<br />
Diese Durchmesserwerte aus dem mittleren Bereich des femoralen Bohrkanals wurden anschließend<br />
mit den Ergebnissen <strong>der</strong> histologischen und histomorphometrischen Untersuchung<br />
verglichen, da die histologischen Korrelate aus dem mittleren Teil des Knochenzylin<strong>der</strong>s mit<br />
zentralem Tunnel hergestellt wurden. Hierbei zeigte sich, dass <strong>der</strong> Durchmesser von <strong>der</strong> 3. bis<br />
zur 6. Woche von 6 mm ± 1 mm auf 7 mm ± 1,41 mm anstieg, dann auf 5,83 mm ± 0,75 mm<br />
in <strong>der</strong> 12-Wochengruppe absank und sich schließlich wie<strong>der</strong> auf einen Messwert von 6,83<br />
mm ± 0,75 nach 24 Wochen erhöhte.<br />
Es ließen sich allerdings keine Signifikanzen im Wochenvergleich <strong>der</strong> Durchmesser <strong>der</strong> mittleren<br />
Ebene nachweisen.<br />
4.1.1.1. Formenbestimmung<br />
Der lineare Typ des „Tunnel Enlargements“ war mit 62% <strong>der</strong> mit Abstand häufigste Typ. Die<br />
kavernenartige und zystische Form kamen etwa ähnlich häufig vor (19 und 14%), am seltensten<br />
traten die konisch zulaufenden Bohrkanäle mit 5% in Erscheinung (Abb. 18).<br />
75
Abb. 18: Schematische Darstellung <strong>der</strong> Operationstechnik (A) und die vier unterschiedlichen Tunnelformen<br />
bei Auftreten einer Bohrkanalerweiterung samt <strong>der</strong>en Häufigkeit: B) konische Form (5%), C)<br />
lineare Form (62%), D) kavernöse Form (19%) und E) zystische Form (14%)<br />
76
4.1.2 Computertomographie<br />
Die computertomographisch dargestellten femoralen Bohrkanäle wurden nach Durchmesser<br />
und Fläche vermessen.<br />
Bei den femoralen Bohrkanälen wurde nachgewiesen, dass die Durchmesser und Flächen im<br />
zeitlichen Verlauf d.h. vom Operationstag (Durchmesser: 4,52 mm ± 0,21 mm, Fläche: 17,46<br />
mm² ± 3,32 mm²) bis zu 24 Wochen post operationem (7,91 mm ± 1,67 mm, 41,28 mm² ±<br />
10,67 mm²) anstiegen. Es gab signifikante Unterschiede <strong>der</strong> Messwerte zwischen den einzelnen<br />
Wochengruppen, d.h. bei den Durchmesserwerten gab es zum Zeitpunkt 0 und <strong>der</strong> 24-<br />
Wochengruppe Signifikanzen zu jeweils allen an<strong>der</strong>en Gruppen. Bei den Vergleichen <strong>der</strong><br />
Flächenwerte unterschieden sich Woche 0 zu Woche 12 und 24 und Woche 3 zu Woche 24<br />
signifikant.<br />
Wie auch im konventionellen Röntgenbild wurde bei <strong>der</strong> CT-Untersuchung ein beson<strong>der</strong>es<br />
Augenmerk auf die mittlere Bohrtunnelebene (fm) gelegt. Die Analyse <strong>der</strong> computertomographischen<br />
Darstellungen zeigte, dass <strong>der</strong> mittlere Tunneldurchmesser (fm) im zeitlichen<br />
Verlauf von 4,66 mm ± 0,71 mm direkt post operationem auf 7,26 mm ± 1,16 mm in <strong>der</strong> 24-<br />
Wochengruppe anstieg. Es war insgesamt eine steigende Entwicklung <strong>der</strong> Durchmesserwerte<br />
zu beobachten: in <strong>der</strong> 3-Wochengruppe wurde ein Mittelwert von 5,66 mm ± 0,72 mm berechnet,<br />
in <strong>der</strong> 6-Wochengruppe lag <strong>der</strong> Wert bei 6,15 mm ± 0,65 mm und nach 12 Wochen<br />
bei 6,62 mm ± 1,52 mm. Die Unterschiede waren zwischen <strong>der</strong> 0-Wochengruppe zu allen<br />
an<strong>der</strong>en Zeitpunkten signifikant, es ergaben sich auch Signifikanzen zwischen Woche 3 zu<br />
Woche 24 (Abb. 19).<br />
Die Flächenwerte <strong>der</strong> mittleren femoralen Ebene erhöhten sich ebenfalls im zeitlichen Verlauf<br />
von 20,18 mm² ± 0,75 mm² direkt post op. auf 24,80 mm² ± 4,45 mm² in <strong>der</strong> 3-Wochengruppe<br />
und 25,63 mm² ± 6,77 mm² in <strong>der</strong> 6-Wochengruppe und weiter auf 35,50 mm² ± 21,70<br />
mm² und 36,96 mm² ± 8,09 mm² nach 12 und 24 Wochen. Die Unterschiede waren vom Zeitpunkt<br />
0 zu Woche 12 und 24 signifikant (Abb. 19).<br />
77
Abb. 19: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. in <strong>der</strong><br />
CT-Auswertung gemessenen A) Tunneldurchmesser (mm) und B) Tunnelflächen (mm²) <strong>der</strong> mittleren<br />
femoralen Ebene (durchgezogene Kurvenlinien mit Rechtecken). Es bestanden signifikante Unterschiede<br />
(∗) hinsichtlich des Tunneldurchmessers u.a. von <strong>der</strong> 0-Wochengruppe zu Woche 6, 12 und 24<br />
und hinsichtlich <strong>der</strong> Tunnelfläche u.a. von <strong>der</strong> 0-Wochengruppe zu Woche 12 und 24.<br />
78
4.1.2.1 Gradeinteilung<br />
Die in <strong>der</strong> CT-Auswertung gewonnenen Durchmesser- und Flächenabmessungen <strong>der</strong> mittleren<br />
Ebene (fm) aller Tiere wurden nach einem „Tunnel Enlargement“-Klassifikationsschema<br />
geordnet.<br />
Gemäß des Berechnungsschemas und bei <strong>der</strong> Annahme Grad 1/Grad 2/Grad3 = Tunnel Enlargement<br />
wiesen 76% <strong>der</strong> Tiere bezogen auf den gemessenen Durchmesser und 80% <strong>der</strong><br />
Tiere bezogen auf die Fläche eine Bohrkanalerweiterung auf (Tab. 6).<br />
Tab. 6: Anzahl und prozentualer Anteil <strong>der</strong> Tiere mit dem entsprechenden TE-Grad. Definition einer<br />
Bohrkanalerweiterung (TE) bei Vorliegen von Grad 1, 2 und/o<strong>der</strong> 3.<br />
Durchmesserzunahme<br />
( Anzahl/ Prozent )<br />
Grad 0 6 = 24% 5 = 20%<br />
Grad 1 4 = 16% 8 = 32%<br />
Grad 2 10 = 40% 7 = 28%<br />
Grad 3 5 = 20% 5 = 20%<br />
79<br />
Flächenzunahme<br />
( Anzahl/ Prozent )<br />
Gesamt 25 = 100% 25 = 100%<br />
TE Inzidenz =<br />
Grad 1+Grad 2+Grad 3<br />
19 = 76% 20 = 80%<br />
Für die weiteren Auswertungen wurden die Grad 2 und Grad 3- Tiere selektiert, d.h. alle Tiere<br />
mit mindestens einem eindeutigen „Tunnel Enlargement“ wurden auf die Parameter <strong>der</strong> biomechanischen,<br />
histologischen und knochendensitometrischen Untersuchungen bezogen, um<br />
den Einfluss <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung auf diese Daten zu erkunden. Bezüglich dieser Parameter<br />
wurde zum Vergleich stets die gesamte Tiergruppengröße verwendet.<br />
4.1.3 Statistischer Vergleich Röntgen und Computertomographie<br />
Die Auswertung <strong>der</strong> Röntgenaufnahmen ergab zunächst größere Durchmesserwerte (Woche 3<br />
und 6), später (Woche 12 und 24) jedoch kleinere Werte als die <strong>der</strong> Computertomographie<br />
(Abb. 20).
Die in <strong>der</strong> CT-Evaluation ermittelten Durchmesserwerte unterschieden sich zwischen Woche<br />
3 und Woche 24 signifikant (P ≤ 0,05).<br />
Abb. 20: Wochenvergleich <strong>der</strong> gemittelten Tunneldurchmesser inklusive Standardabweichungen <strong>der</strong><br />
mittleren femoralen Ebene (fm) aller Tiere. Die ermittelten Werte aus den Röntgenbil<strong>der</strong>n (weiße Balken)<br />
wurden den Messergebnissen <strong>der</strong> CT-Auswertung (schwarze Balken) gegenübergestellt. Es gab<br />
signifikante Unterschiede (∗) bei <strong>der</strong> computertomographischen Evaluation zwischen <strong>der</strong> 3- und <strong>der</strong><br />
24-Wochengruppe.<br />
4.2 Biomechanik<br />
Im Rahmen <strong>der</strong> Gesamtstudie erfolgte eine eingehende Untersuchung <strong>der</strong> Schafknochen<br />
(DREYMANN 2007)<br />
In <strong>der</strong> vorliegenden Arbeit zum Thema <strong>der</strong> Bohrtunnelerweiterung wurden diese Ergebnisse<br />
vor allem in Hinblick auf Korrelationen mit den Resultaten <strong>der</strong> radiologischen, knochendensitometrischen<br />
und histologischen Untersuchungen verwendet.<br />
80
4.2.1 Anterior-Posterior-Translation<br />
Für die Überprüfung <strong>der</strong> Anterior-Posterior-Beweglichkeit wurde jedes Kniegelenk mit Gelenkkapsel<br />
getestet. Die Ergebnisse <strong>der</strong> AP-Translationbestimmung an den Gelenken ohne<br />
Kapsel fließen nicht mit in die Bewertung ein.<br />
Die AP-Verschiebbarkeit <strong>der</strong> 22 getesteten intakten Kniegelenke bei vorhandener Gelenkkapsel<br />
zeigte zwischen den miteinan<strong>der</strong> verglichenen Untersuchungszeitgruppen (3, 6, 12 und<br />
24 Wochen) keine signifikanten Unterschiede und betrug im Mittel 3,24 ± 0,39 mm. Zum<br />
Zeitpunkt 0 wurden die intakten Gelenke nicht biomechanisch untersucht, so dass diese Mittelwerte<br />
in den Abbildungen nur vom Gesamtmittelwert abgeleitet wurden.<br />
Die AP-Translation stieg von <strong>der</strong> 0-Wochengruppe (3,2 ± 0,45 mm) leicht auf 3,32 ± 0,55<br />
mm (3-Wochengruppe) und weiter auf 3,38 ± 0,23 mm zum Untersuchungszeitpunkt 6 Wochen<br />
post op. Danach sanken die Werte auf 3,30 ± 0,30 mm und 3,00 ± 0,42 mm in <strong>der</strong> 12und<br />
24-Wochengruppe.<br />
Die AP-Verschiebbarkeit <strong>der</strong> 28 operierten Kniegelenke mit Gelenkkapsel stieg zunächst<br />
vom Zeitpunkt 0 (7,47 ± 0,71 mm) bis zur 3-Wochengruppe (8,52 ± 1,04 mm) an und nahm<br />
bis zur 24-Wochengruppe (6,72 ± 1,8 mm) tendenziell (P = 0,08) ab. Der Mittelwert nach<br />
sechs Wochen betrug 7,78 ± 1,5 mm und nach 12 Wochen 7,55 ± 1,4 mm (Abb. 21).<br />
Der Vergleich <strong>der</strong> intakten und operierten Kniegelenke jeweils mit Gelenkkapsel zeigte, dass<br />
die Verschiebbarkeit bei allen Transplantaten signifikant höher war (P < 0,005) als bei den<br />
nativen Kreuzbän<strong>der</strong>n <strong>der</strong> entsprechenden Zeitgruppe. Auch nach 24 Wochen war <strong>der</strong> gemessene<br />
Weg noch mehr als doppelt so groß wie bei den nicht operierten Kniegelenken.<br />
Bei isolierter Betrachtung <strong>der</strong> Tiere mit einem eindeutigen und massiven „Tunnel Enlargement“<br />
(Grad 2/3-Tiere), ließen sich nur minimalste Verän<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> AP-Werte verglichen<br />
mit den Ergebnissen <strong>der</strong> gesamten Tiergruppe feststellen.<br />
81
Abb. 21: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Anterior-Posterior Translation (mm) aller intakten Kniegelenke (unterbrochene Kurvenlinie<br />
mit Dreiecken) und aller operierten Gelenke (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken).<br />
4.2.2 Steifigkeit<br />
Die funktionelle Steifigkeit in N pro mm repräsentiert die Fähigkeit des Kreuzbandes bzw.<br />
Transplantates zur Kraftaufnahme bei <strong>der</strong> Bewegung nach anterior. Der Gesamtmittelwert <strong>der</strong><br />
Steifigkeit <strong>der</strong> intakten vor<strong>der</strong>en Kreuzbän<strong>der</strong> betrug 33,38 ± 4,7 N/mm. Die Werte <strong>der</strong> intakten<br />
Gelenke betrugen direkt post op. im Mittel 33,40 ± 3,68 N/mm, 33,37 ± 3,57 N/mm nach<br />
3 Wochen, 33,35 ± 6,69 N/mm nach 6 Wochen, 33,97 ± 5,13 N/mm nach 12 Wochen und<br />
32,81 ± 4,42 N/mm nach 24 Wochen, wobei diese Unterschiede zwischen den Wochen nicht<br />
signifikant waren. Die Steifigkeit <strong>der</strong> Transplantate erhöhte sich signifikant von 16,0 ± 2,20<br />
N/mm zum Zeitpunkt 0 auf 21,41 ± 4,29 N/mm (3 Wochen), 27,8 ± 4,94 N/mm (6 Wochen),<br />
29,4 ± 3,46 N/mm (12 Wochen) bis auf 30,87 ± 1,46 N/mm nach 24 Wochen (P = 0,0006).<br />
Somit waren bei den ältesten Tieren 94% <strong>der</strong> Steifigkeit <strong>der</strong> nativen Bän<strong>der</strong> in dieser Altersgruppe<br />
erreicht und es ließ sich kein signifikanter Unterschied mehr zu diesen feststellen<br />
(Abb. 22).<br />
82
Abb. 22: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. in <strong>der</strong><br />
Roboter-Testung bestimmten Steifigkeit (N/mm) <strong>der</strong> nativen vor<strong>der</strong>en Kreuzbän<strong>der</strong> (unterbrochene<br />
Kurvenlinie mit Dreiecken) und <strong>der</strong> Transplantate (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) aller<br />
Tiere. Signifikante Unterschiede (∗) bei den Gelenken mit Kreuzban<strong>der</strong>satz u.a. zwischen Zeitpunkt 0<br />
und Woche 6, 12 und 24.<br />
Bei Betrachtung <strong>der</strong> Steifigkeit <strong>der</strong> operierten Tiere mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung<br />
(Grad 2/3), stellte sich heraus, dass alle Wochenmittelwerte höher als die <strong>der</strong> gesamten<br />
Tiergruppe waren. Die Steifigkeit <strong>der</strong> Transplantate erhöhte sich signifikant von 16,96<br />
± 0,00 N/mm zum Zeitpunkt 0 auf 25,61 ± 2,10 N/mm (3-Wochengruppe), 30,25 ± 5,07<br />
N/mm (6-Wochengruppe), 30,72 ± 3,44 N/mm (12-Wochengruppe) bis auf 31,06 ± 1,54<br />
N/mm in <strong>der</strong> 24-Wochengruppe (Abb. 23). Es gab signifikante Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen<br />
<strong>der</strong> Woche 0 und Woche 6, 12 und 24 und Signifikanzen zwischen <strong>der</strong> Woche 3 zu<br />
Woche 12 und 24.<br />
83
Abb. 23: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. in <strong>der</strong><br />
Roboter-Testung bestimmten Steifigkeit (N/mm) <strong>der</strong> nativen vor<strong>der</strong>en Kreuzbän<strong>der</strong> (unterbrochene<br />
Kurvenlinie mit Dreiecken) und <strong>der</strong> Transplantate (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) nur<br />
von den TE-Grad 2/3-Tieren abgeleitet. Signifikante Unterschiede (∗) bei den Gelenken mit Kreuz-<br />
ban<strong>der</strong>satz u.a. zwischen Zeitpunkt 0 und Woche 6, 12 und 24.<br />
4.2.3 Querschnittsflächenmessung<br />
Bei <strong>der</strong> Bestimmung <strong>der</strong> Querschnittsfläche mit einem Lasermikrometer wurden für jedes<br />
Kreuzband bzw. Transplantat mindestens zwei Messungen vollzogen und anschließend die<br />
Messwerte gemittelt.<br />
Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Zeitgruppen bei den<br />
intakten Kniegelenken. Die Wochenmittelwerte betrugen 23,16 ± 3,98 mm² (zum Zeitpunkt 0<br />
= vom Gesamtmittelwert abgeleitet), 24,30 ± 5,68 mm² (3-Wochengruppe), 23,74 ± 1,79 mm²<br />
(6-Wochengruppe), 23,82 ± 2,35 (12-Wochengruppe) und 21,93 ± 3,75 mm² bei den 24- Wochen<br />
alten Schafen. Bei den intakten vor<strong>der</strong>en Kreuzbän<strong>der</strong>n betrug die Querschnittsfläche im<br />
Gesamtmittel 23,39 ± 3,51 mm². Die Fläche <strong>der</strong> Transplantate nahm von <strong>der</strong> 0-Wochengruppe<br />
ausgehend (17,0 ± 3,92 mm²) bis zur 24-Wochengruppe (51,07 ± 14,9 mm²) signifi-<br />
84
kant zu (p = 0,003). Drei Wochen nach <strong>der</strong> Operation wurde eine Querschnittsfläche von<br />
25,11 ± 7,25 mm² im Mittel gemessen und die Werte stiegen dann auf mehr als das Doppelte<br />
des Ausgangswerts an (Abb. 24). Am deutlichsten war die Zunahme zwischen <strong>der</strong> 3. Woche<br />
(25,11 ± 7,25 mm²) und <strong>der</strong> 6. Woche (36,60 ± 14,80 mm²) und dann wie<strong>der</strong> zwischen <strong>der</strong> 12.<br />
Woche (39,50 ± 13,40) und 24. Woche (51,07 ± 14,9 mm²) zu erkennen. Es gibt signifikante<br />
Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen <strong>der</strong> Woche 0 und Woche 6, 12 und 24 und Signifikanzen<br />
zwischen <strong>der</strong> Woche 3 und 6 zu Woche 24.<br />
Abb. 24: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Querschnittsfläche (mm²) <strong>der</strong> Transplantate aller Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit<br />
Rechtecken). Signifikante Unterschiede (∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24.<br />
Ein ähnlicher Verlauf zeigte sich bei isolierter Betrachtung <strong>der</strong> Grad 2/3 Tiere.<br />
Der Transplantatquerschnitt erhöhte sich signifikant von 12,79 ± 0,00 mm² zum Zeitpunkt 0<br />
auf 30,47 ± 8,46 mm² (3-Wochengruppe), 37,75 ± 19,50 mm² (6-Wochengruppe), 40,30 ±<br />
14,53 mm² (12-Wochengruppe) bis auf 48,31 ± 12,04 mm² in <strong>der</strong> 24-Wochengruppe (Abb.<br />
25).<br />
85
Abb. 25: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post operationem<br />
bestimmten Querschnittsfläche (mm²) <strong>der</strong> Transplantate <strong>der</strong> Grad 2/3-Tiere mit mindestens eindeutiger<br />
Bohrkanalerweiterung (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede<br />
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24.<br />
4.3 Knochendichtemessung<br />
Bei <strong>der</strong> Knochendichtemessung wurde <strong>der</strong> Knochenmineralgehalt (BMC, Bone Mineral Content)<br />
in Gramm (g) in <strong>der</strong> „Region Of Interest“ bestimmt, welche mit <strong>der</strong> Flächeneinheit<br />
Quadratzentimeter (cm²) angegeben ist. Daraus (BMC und ROI) errechnete <strong>der</strong> Computer die<br />
Knochendichte in g/cm² (Abb. 26 ).<br />
86
Abb. 26: Bestimmung <strong>der</strong> Parameter Fläche (Area), Knochenmineralgehalt (Bone Mineral Content/<br />
BMC) und Knochendichte (Bone Mineral Density/ BMD) in den 7 gleichgroßen, überlappend formierten,<br />
gelblichen Auswertungsrechtecken (R1 bis R7) im Bereich des femoralen Bohrkanals (ROI<br />
2). Diese Parameterwerte sind jeweils pro Auswertungsrechteck (R1 bis R7) aufgelistet und die Knochendichte<br />
(BMD) wurde pro Tier und ROI, in diesem Fall ROI 2, gemittelt (NETAVG=Mittelwert<br />
<strong>der</strong> Knochendichte/BMD).<br />
Zum Zeitpunkt 0 lag die Knochendichte im Bereich des medialen Kondylus (ROI 1) bei 0,84<br />
± 0,11 g/cm² und stieg dann bei den 3-Wochen-Tieren auf 1,02 ± 0,14 g/cm² relativ stark an.<br />
Der gemittelte Wert <strong>der</strong> Knochendichte (Bone Mineral Density/ BMD) in diesem Areal sank<br />
zwischenzeitlich bei den 6-Wochen-Tieren auf 0,86 ± 0,06 g/cm und stieg ab <strong>der</strong> 12-Wochengruppe<br />
von 0,92 ± 0,07 g/cm² auf einen Mittelwert von 1,05 ± 0,11 g/cm² nach 24 Wochen<br />
wie<strong>der</strong> an. Es gab signifikante Unterschiede zwischen den 0-Wochenwerten und den Mittelwerten<br />
aus Woche 3 und 24. Außerdem unterschied sich Woche 6 zu Woche 3 und 24 signifikant<br />
(P ≤ 0,05).<br />
87
Die Knochendichtemessung rund um den femoralen Bohrkanal (ROI 2) startete bei den 0-<br />
Wochentieren mit einem gemittelten Wert von 0,83 ± 0,08 g/cm² und erhöhte sich auf einen<br />
Wert von 0,92 ± 0,10 g/cm² (3-Wochengruppe). Danach sank die Knochendichte auf 0,875 ±<br />
0,05 g/cm² bei den nach 6 Wochen euthanasierten Schafen und weiter auf 0,866 ± 0,05 g/cm²<br />
bei den Probanden aus <strong>der</strong> 12-Wochengruppe. Jedoch stieg die Knochendichte bei den 24-<br />
Wochen-Tieren wie<strong>der</strong> stark auf 1,03 ± 0,09 g/cm² an. Signifikant waren die Unterschiede<br />
zwischen Woche 24 zu allen an<strong>der</strong>en Zeitgruppen (Abb. 27).<br />
Abb. 27: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Knochendichte (g/cm²) in den „Regions Of Interests“ <strong>der</strong> femoralen Schafknochen: ROI 1 =<br />
medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2 = Bohrkanalumgebung (schwarz-weiß-gemusterte Balken),<br />
ROI 3 = Metaphyse (weiße Balken) <strong>der</strong> gesamten Tiergruppe.<br />
Die BMD im Bereich <strong>der</strong> Metaphyse (ROI 3) zeigte im zeitlichen Verlauf nur geringe Abweichungen<br />
und Tendenzen im Vergleich <strong>der</strong> gemittelten Wochenmesswerte. Die Knochendichte<br />
betrug in <strong>der</strong> 0-Wochengruppe 0,73 ± 0,05 g/cm² und stieg dann leicht bei den 3-Wochen-<br />
Tieren im Mittel auf 0,85 ± 0,07 g/cm². Danach sanken die Werte geringfügig auf 0,78 ± 0,08<br />
g/cm² und 0,76 ± 0,12 g/cm² (6- und 12- Wochengruppe) und stiegen dann wie<strong>der</strong> leicht auf<br />
0,83 ± 0,03 g/cm² bei den nach 24 Wochen untersuchten Tieren an. Es gab im Metaphysenareal<br />
(ROI 3) keine auffälligen Beziehungen zwischen den Zeitgruppen (Abb. 27).<br />
88
Bei selektiver Evaluation <strong>der</strong> TE-Grad 2/3-Tiere (Abb. 28) zeigte sich, dass in <strong>der</strong> ROI 1 und<br />
ROI 2 die Knochendichte in Woche 0 höher war und in Woche 24 ungefähr gleich geblieben<br />
ist, hingegen waren die Mittelwerte <strong>der</strong> Woche 3, 6, 12 geringer als die Mittelwerte <strong>der</strong> gesamten<br />
Tiergruppe, d.h. die Knochendichte bei den TE-Tieren war zu diesen Zeitpunkten im<br />
Mittel geringer. In <strong>der</strong> ROI 3 sind die Knochendichtewerte <strong>der</strong> Woche 0, 3, 6, 12 im Vergleich<br />
zur Gesamtgruppe höher und in <strong>der</strong> 24-Wochengruppe gleich (Abb. 27 und 28).<br />
Abb. 28: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Knochendichte (g/cm²) in den „Regions Of Interests“ <strong>der</strong> femoralen Schafknochen: ROI 1 =<br />
medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2 = Bohrkanalumgebung (schwarz-weiß-gemusterte Balken),<br />
ROI 3 = Metaphyse (weiße Balken) <strong>der</strong> TE-Grad 2/3-Tiere.<br />
89
4.4 Histologie<br />
Durch die mit von-Kossa und Toluidin-Blau gefärbten knöchernen Präparate ließ sich <strong>der</strong><br />
spatio-temporale Zusammenhang erkennbar machen:<br />
Die Vergrößerung des Tunneldurchmessers bzw. <strong>der</strong> Tunnelfläche über die Zeit wird in den<br />
histologischen Darstellungen veranschaulicht (Abb. 29). Zu keinem Zeitpunkt konnte ein entzündlicher<br />
o<strong>der</strong> nekrotischer Prozess histologisch detektiert werden.<br />
Bei den Tieren, die direkt post operationem euthanasiert worden sind, zeigte sich im histologischen<br />
Bild, dass die Tunnelwände sehr zerklüftet waren. Sie zeichneten sich weiterhin<br />
durch Trümmer einzeln stehen<strong>der</strong> Knochenbälkchen aus, die in keiner Verbindung zueinan<strong>der</strong><br />
standen. Osteoblasten und Osteoklasten waren nur vereinzelt anzutreffen.<br />
Nach 12 Wochen konnte eine Zunahme des Durchmessers und <strong>der</strong> Fläche des Bohrkanals<br />
festgestellt werden und es wurde deutlich, dass durch eine Dickenzunahme des Transplantates<br />
<strong>der</strong> gesamte Tunnelraum ausgefüllt wurde. Die Wand des Bohrtunnels hatte sich stark verdickt<br />
und formte nun einen soliden Knochenring, <strong>der</strong> nur vereinzelt von Lücken und Ausbuchtungen<br />
unterbrochen wurde. Auf diesen Vorwölbungen befanden sich vermehrt knochenabbauende<br />
Osteoklasten, aber es reihten sich auch gehäuft osteoidproduzierende Osteoblasten<br />
auf.<br />
Nach 24 Wochen hatte sich <strong>der</strong> Bohrkanal weiter vergrößert und die Tunnelwand weiter verdickt.<br />
Die Tunnelwand bildete eine zusammenhängende, kompakte knöcherne Struktur. Zahlreiche<br />
Knochentrabekel stabilisierten und fixierten den Tunnel, osteoidproduzierende Osteoblasten<br />
und knochenabbauende Osteoklasten wurden in dieser Umgebung hingegen seltener<br />
als nach 12 Wochen nachgewiesen.<br />
90
Abb. 29: Histologische Darstellung <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung in <strong>der</strong> von-Kossa Färbung (A,C,E) und<br />
<strong>der</strong> Toluidin-Blau-Färbung (B, D,F) nach 0 (A,B), 12 (C,D) und 24 Wochen (E,F). Die 500 µm dicke<br />
Auswertungsellipse ist zur Veranschaulichung allerdings nicht maßstabsgetreu eingezeichnet (A).<br />
91
4.5 Histomorphometrie<br />
4.5.1 Von-Kossa-Färbung<br />
Für die Auswertung <strong>der</strong> von-Kossa gefärbten Schnitte wurde eine den femoralen Bohrkanal<br />
umfahrende Ellipse digital eingezeichnet und anschließend um 500 µm nach außen in den<br />
angrenzenden spongiösen Knochenanteil ausgedehnt. Innerhalb dieses Interessengebietes<br />
wurden die histomorphometrischen Parameter BV (Bone Volume), TV (Total Volume) und<br />
die BS (Bone Surface) gemessen. Für die Auswertung wurde ein Mittelwert dieser Parameter<br />
aus zwei bis drei Schnitten herangezogen.<br />
4.5.1.1 Entwicklung des Bone Volume/Total Volume-Quotienten<br />
Der BV/TV- Quotient ist ein relativer Wert und spiegelt den knöchernen Anteil, d.h. das prozentuale<br />
Verhältnis von Knochenfläche zu Gesamtfläche wi<strong>der</strong>.<br />
Der BV/TV- Quotient <strong>der</strong> Kontrollgruppe zum Zeitpunkt 0 lag bei 35,70 ± 7,10%, stieg dann<br />
auf 42,62 ± 8,76% nach Woche 3 und sank bei <strong>der</strong> 6-Wochen-Gruppe geringfügig auf 42,24 ±<br />
9,23%. Danach stieg die prozentuale Knochenfläche zunächst nur leicht auf 48,35 ± 14,19%<br />
nach 12 Wochen und im weiteren Verlauf kam es zu einem sprunghaften Anstieg auf 70,98 ±<br />
13,86% bei den 24-Wochen-Tieren.<br />
Es ließen sich signifikante Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen <strong>der</strong> Woche 0 und 24 und Signifikanzen<br />
zwischen <strong>der</strong> Woche 3, 6 und 12 zur Woche 24 feststellen (Abb. 30).<br />
4.5.1.2 Entwicklung <strong>der</strong> BV/TV-Werte <strong>der</strong> TE-Tiere<br />
Bei <strong>der</strong> Selektion <strong>der</strong> Schafe mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3-<br />
Tiere) zeigte sich, dass sich die BV/TV-Werte in <strong>der</strong> 0-, 6-, 12- und 24-Wochengruppe erhöht<br />
hatten (37,98 ± 0,0 %, 43,31 ± 10,29%, 50,21 ± 6,41 und 74,34 ± 12,46), während <strong>der</strong> Wert<br />
bei Woche 3 (40,75 ± 6,63 %) leicht gesunken war (Abb. 31).<br />
92
Abb. 30: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von-Kossa gefärbten histologischen Präparaten<br />
<strong>der</strong> gesamten Tiergruppe (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede<br />
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24.<br />
Abb. 31: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von-Kossa gefärbten histologischen Präparaten<br />
<strong>der</strong> TE-Grad 2/3- Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede<br />
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24.<br />
93
4.5.1.3 Entwicklung <strong>der</strong> Bone Surface im zeitlichen Verlauf.<br />
Die Knochenoberfläche (BS = Bone Surface) war bei <strong>der</strong> Kontrollgruppe zum Zeitpunkt 0<br />
mit 135495,90 µm mit Abstand am höchsten. Die Werte nahmen im zeitlichen Gesamtverlauf<br />
von <strong>der</strong> 3-Wochengruppe mit 97341,26 µm bis auf 71529,76 µm nach 24 Wochen stetig ab.<br />
Nach 6 Wochen betrug die gemittelte Knochenoberfläche 90301,67 µm und fiel dann stark<br />
bei <strong>der</strong> 12-Wochen-Gruppe auf 73158,13 µm ab.<br />
Die Bestimmung <strong>der</strong> Knochenoberfläche (BS) diente hauptsächlich <strong>der</strong> Kombination mit Daten<br />
an<strong>der</strong>er Färbungen, indem z.B. die Osteoidoberfläche (OS in µm) auf die Knochenoberfläche<br />
(BS in µm) bezogen wurde.<br />
4.5.2 Toluidin-Blau-Färbung<br />
Mit <strong>der</strong> Toluidin-Blau-Färbung wurden die Längen <strong>der</strong> Osteoidsäume auf den Knochenoberflächen<br />
innerhalb des ellipsenförmigen Interessenbereiches gemessen und pro<br />
Schnitt/Ellipse summiert. Diese Osteoidoberfläche (OS= Osteoid Surface in µm) wurde auf<br />
die Knochenoberfläche (BS = Bone Surface in µm) desselben Tieres bezogen (OS/BS in %).<br />
Über die Berechnung des OS/BS Quotienten mit Prozentangabe als relative Einheit konnte<br />
eine vergleichende Aussage über den Anteil des knochenbildenden Osteoids getroffen werden.<br />
4.5.2.1 Osteoidsaumlänge<br />
Die Längen <strong>der</strong> Osteoidsäume innerhalb des Interessengebietes nahmen ab Woche 3 stetig ab.<br />
Die gemittelte Osteoidsaumlänge zum Zeitpunkt Null betrug 6610,89 µm und nach Woche 3<br />
waren die Osteoidsäume 23292,95 µm lang. Danach sanken sie von 18220,78 µm (6-Wochen-<br />
Tiere) auf 14164,42 µm (12-Wochen-Tiere) und schließlich bis auf 12962,28 µm bei <strong>der</strong> 24-<br />
Wochengruppe.<br />
4.5.2.2 Entwicklung <strong>der</strong> Osteoid Surface/ Bone Surface<br />
Der OS/BS-Mittelwert <strong>der</strong> Tiere, die direkt nach <strong>der</strong> Operation zum Zwecke <strong>der</strong> Untersuchungen<br />
euthanasiert wurden, lag bei 4,94 ± 1,90%. Ähnlich wie auch bei <strong>der</strong> Verän<strong>der</strong>ung<br />
<strong>der</strong> Osteoidsaumlängen zeigte sich, dass die Werte des OS/BS- Quotienten (Osteoid Surface/<br />
94
Bone Surface) nach einem steilen Anstieg von Woche 0 zu Woche 3 wie<strong>der</strong> leicht sanken.<br />
Der prozentuale Anteil <strong>der</strong> Osteoidsäume bezogen auf die Knochenoberfläche betrug 3 Wochen<br />
post op. 25,56 ± 8,19%, fiel dann auf 20,03 ± 6,26% (6-Wochen-Gruppe), und 20,24 ±<br />
5,80% (12-Wochen-Gruppe) und sank weiter geringfügig auf 18,43 ± 0,062% bei den 24-Wochen-Tieren.<br />
Es gab signifikante Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen <strong>der</strong> Woche 0 und den Wochen 3, 6, 12<br />
und 24 (Abb. 32).<br />
Abb. 32: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den Toluidin-Blau gefärbten histologischen<br />
Präparaten aller Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (∗) u.a.<br />
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24.<br />
4.5.2.3 OS/BS –Werte <strong>der</strong> TE-Tiere<br />
Bei <strong>der</strong> Selektion <strong>der</strong> Schafe mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3-<br />
Tiere) zeigte sich, dass die OS/BS-Werte in <strong>der</strong> 0-, 3- ,6- und 12-Wochengruppe höher waren<br />
(5,9 ± 0,0%, 27,95 ± 9,72%, 21,70 ± 7,66 und 22,22 ± 6,33), während <strong>der</strong> Wert bei Woche 24<br />
(17,39 ± 6,28%) geringfügig niedriger war (Abb. 33).<br />
95
Abb. 33: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den Toluidin-Blau gefärbten histologischen<br />
Präparaten <strong>der</strong> TE-Grad 2/3- Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede<br />
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24.<br />
4.5.3 TRAP-Färbung<br />
Im Rahmen <strong>der</strong> Auswertung <strong>der</strong> TRAP-Färbung wurden die innerhalb des Interessenbereiches<br />
liegenden Osteoklasten gezählt und so die Osteoklastenanzahl für die jeweilige Ellipse ermittelt.<br />
Die Zahlenwerte eines jeden Schnittes sind wochenweise gemittelt worden. Außerdem<br />
wurde die mit Osteoklasten besetzte Knochenoberfläche durch den Quotienten (Osteoklastenanzahl/Knochenoberfläche<br />
= Ocl/BS in %) bestimmt, wobei die unterschiedliche Größe <strong>der</strong><br />
Osteoklasten vernachlässigt wurde.<br />
4.5.3.1 Osteoklastenzahl innerhalb des Interessensbereichs<br />
Die Anzahl an Osteoklasten zum Zeitpunkt Null betrug 25,055 und stieg auf 53,333 Osteoklasten<br />
in Woche 3 an. Es folgte ein weiterer Anstieg bis auf 64,833 Zellen bei <strong>der</strong> 6-<br />
Wochengruppe. Danach fiel <strong>der</strong> Mittelwert dieser knochenabbauenden Zellen auf 43 (12-<br />
Wochengruppe) und weiter bis auf 33,638 Osteoklasten bei den 24-Wochen-Tieren ab.<br />
96
4.5.3.2 Osteoclasts/ Bone Surface<br />
Der Quotient Osteoclasts/ Bone Surface (Ocl/BS), <strong>der</strong> eine relative Aussage über die mit<br />
Osteoklasten besetzte Knochenoberfläche trifft, lag direkt post op. (0 Wochen) bei 0,028 ±<br />
0,018%. Der Quotient stieg weiter von <strong>der</strong> 3-Wochengruppe mit 0,057 ± 0,0% auf 0,067 ±<br />
0,039% bei den 6-Wochen-Tieren an. Danach sank <strong>der</strong> prozentuale Anteil von 0,065 ±<br />
0,054% (12-Wochen-Tiere) auf 0,056 ± 0,04% 24 Wochen post operationem.<br />
Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Wochen (Abb. 34).<br />
Abb. 34: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den TRAP gefärbten histologischen<br />
Präparaten aller Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken).<br />
4.5.3.3 Ocl/BS- Werte bei den Tieren mit TE-Grad 2/3<br />
Bei <strong>der</strong> Auswahl <strong>der</strong> Tiere mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3) zeigte<br />
sich, dass <strong>der</strong> Wert bei Woche 0 (0,064 ± 0,0%) angestiegen war, <strong>der</strong> Wert bei Woche 3<br />
(0,057 ± 0,039%) gleich blieb und dass sich die Werte in <strong>der</strong> 6-, 12- und 24-Wochengruppe<br />
erniedrigt hatten (0,061 ± 0,034%, 0,056 ± 0,051% und 0,046 ± 0,043%) (Abb. 35).<br />
97
Abb. 35: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten<br />
Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den TRAP gefärbten histologischen<br />
Präparaten <strong>der</strong> TE-Grad 2/3-Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken).<br />
4.6 Korrelationen und Varianzanalyse<br />
4.6.1 Korrelationen<br />
4.6.1.1 Biomechanik versus CT bzw. CT-Gradeinteilung<br />
Die gemessenen femoralen Durchmesser und Flächen in <strong>der</strong> computertomographischen Darstellung<br />
korrelierten nicht mit <strong>der</strong> Anterior-Posterior-Translation. Allerdings bestanden Beziehungen<br />
zwischen diesen metrischen Daten und <strong>der</strong> Steifigkeit und dem Transplantatquerschnitt<br />
mit einer Signifikanz von P ≤ 0,05. Bei Betrachtung <strong>der</strong> Tunnel Enlargement-<br />
Gradeinteilung mit den biomechanischen Parametern stellte sich heraus, dass je höher <strong>der</strong><br />
98
Grad <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung war, umso größer auch <strong>der</strong> Transplantatquerschnitt ausfiel. Es<br />
gab signifikante Unterschiede in Bezug auf den Querschnitt von Grad 0 zu Grad 2 und 3.<br />
Des weiteren nahm auch die Steifigkeit mit steigendem TE-Grad zu, bei <strong>der</strong> Steifigkeit gab es<br />
signifikante Unterschiede von Grad 0 zu allen an<strong>der</strong>en und Grad 0 und 1 zu Grad 3. Das bedeutet,<br />
dass sich die Steifigkeit z.B. zwischen Grad 0-Tieren und Grad 3-Tieren signifikant<br />
unterschied. Zwischen <strong>der</strong> AP-Translation und den TE-Graden ließ sich allerdings kein Zusammenhang<br />
herstellen.<br />
4.6.1.2 Knochendichte versus CT bzw. CT-Gradeinteilung<br />
Die gemittelten CT-Flächenangaben korrelierten mit allen drei „Regions Of Interests“ (ROI)<br />
signifikant. Die Durchmesser-Werte aus <strong>der</strong> CT-Auswertung korrelierten mit <strong>der</strong> Tunnelumgebung<br />
(ROI 2) und mit <strong>der</strong> Metaphyse (ROI 3).<br />
Unter Einbezug <strong>der</strong> TE-Gradeinteilung ließ sich feststellen, dass mit steigendem Grad auch<br />
die Werte <strong>der</strong> Knochendichte bei ROI 1 (medialer Kondylus) und ROI 2 angestiegen sind. Es<br />
lagen signifikante Unterschiede von Grad 3 zu allen an<strong>der</strong>en Graden vor, wobei Grad 3-Tiere<br />
die mit Abstand größte Knochendichte aufwiesen.<br />
4.6.1.3 Histologie versus CT bzw. CT-Gradeinteilung<br />
Zwischen den gemittelten BV/TV-Werten (Bone Volume/ Total Volume) aus <strong>der</strong> von-Kossa-<br />
Färbung und den Flächen- und Durchmesserangaben aus <strong>der</strong> computertomographischen Auswertung<br />
bestand ein signifikanter Zusammenhang.<br />
Je höher <strong>der</strong> Grad <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung, desto höher auch die BV/TV-Werte, jedoch<br />
unterschieden sich die Grade auf diesen Parameter nicht signifikant voneinan<strong>der</strong>.<br />
Es ließ sich kein signifikanter Zusammenhang zwischen den Osteoidsaumlängen <strong>der</strong> Toluidin-Blau<br />
Auswertung und den CT-Werten (Fläche/Durchmesser) feststellen. Auf die Gradeinteilung<br />
bezogen nahm die Osteoidsaumlänge bis Grad 2 zu und sank bei Grad 3 wie<strong>der</strong> ab,<br />
jedoch ohne Signifikanz.<br />
Auch hinsichtlich <strong>der</strong> Osteoklastenzahl, <strong>der</strong> histologischen Parameter <strong>der</strong> TRAP-Färbung/Auswertung,<br />
und den CT-Messungen (Durchmesser/Fläche) sowie <strong>der</strong> TE-Klassifikation<br />
lagen keine signifikanten Zusammenhänge vor.<br />
99
Es wird allerdings ersichtlich, dass die Osteoklastenzahl bis Grad 2 zunimmt und bei Grad 3 -<br />
Tieren wie<strong>der</strong> niedrigere Werte aufweist.<br />
4.6.1.4 Biomechanik versus Histologie<br />
Es bestehen positive Korrelationen zwischen den biomechanischen Parametern Steifigkeit<br />
und Querschnitt und dem BV/TV-Quotienten. Das bedeutet, je stärker bzw. größer die Steifigkeit<br />
und <strong>der</strong> Querschnitt, desto größer auch <strong>der</strong> Bone Volume/Total Volume-Quotient.<br />
Es lagen schwache positive Korrelationen zwischen <strong>der</strong> Steifigkeit und <strong>der</strong> Osteoidsaumlänge<br />
vor, d.h. die Steifigkeit nahm mit wachsen<strong>der</strong> Osteoidsaumlänge zu. Alle an<strong>der</strong>en biomechanischen<br />
und histologischen Messwerte korrelierten nicht miteinan<strong>der</strong>.<br />
Keine Zusammenhänge bestanden zwischen <strong>der</strong> Osteoklastenzahl und den biomechanischen<br />
Parametern (AP-Translation, Steifigkeit, Querschnitt).<br />
4.6.2 Varianzanalyse<br />
Des weiteren wurde eine einfache Varianzanalyse (one-way ANOVA) <strong>der</strong> CT-Messungen<br />
(Durchmesser/Fläche) durchgeführt, wobei einmal die Tiergruppen (0, 3, 6, 12, 24 Wochen)<br />
und ein an<strong>der</strong>es Mal die TE-Gradeinteilung den Faktor darstellen.<br />
Dabei stellte sich heraus, dass sich <strong>der</strong> femorale Durchmesser signifikant zwischen den Mittelwerten<br />
<strong>der</strong> Wochen und zwischen den TE-Graden unterschied.<br />
Hingegen unterschied sich die femorale Fläche zwischen den Wochen nicht signifikant, zwischen<br />
den Graden gab es allerdings signifikante Unterschiede bezüglich <strong>der</strong> Fläche.<br />
100
5 Diskussion<br />
Die vorliegende Dissertation ist Teil einer interdisziplinären Studie zum Kreuzban<strong>der</strong>satz am<br />
juvenilen Schafmodell. In dieser Arbeit wurde das radiologisch detektierbare Phänomen <strong>der</strong><br />
femoralen Bohrkanalerweiterung („Tunnel Enlargement“) nach VKB-Rekonstruktion bei Patienten<br />
mit noch offenen Wachstumsfugen untersucht.<br />
Das Auftreten und das Ausmaß <strong>der</strong> Bohrtunnelaufweitung wurden radiologisch (konventionelles<br />
Röntgen, Computertomographie) dokumentiert, die Kniegelenke wurden biomechanisch<br />
getestet und die betroffenen Areale sind anschließend eingehend knochendensitometrisch<br />
und histologisch untersucht worden.<br />
1. Die erste Hypothese dieser Arbeit war, dass ein „Tunnel Enlargement“ (TE) Auswirkung<br />
auf die Stabilität des Gelenks hat.<br />
2. Zweitens haben wir vermutet, dass die Querschnittsfläche des Transplantates mit dem<br />
TE in Zusammenhang steht.<br />
3. Ein beson<strong>der</strong>es Augenmerk ist auch auf die beiden diagnostischen, bildgebenden Systeme<br />
Röntgen und CT hinsichtlich <strong>der</strong> Sensitivität bei <strong>der</strong> Feststellung dieser postoperativen<br />
Erscheinung gelegt worden. Hierzu wurde drittens vermutet, dass das konventionelle<br />
Röntgen weniger sensitiv als die CT-Untersuchung in <strong>der</strong> Diagnose ist und<br />
tendenziell kleinere Durchmesserwerte gemessen werden können.<br />
4. Viertens wurde angenommen, dass das TE durch eine Prädominanz von knochenabbauenden<br />
Osteoklasten bedingt ist.<br />
Wir haben uns bei dieser Kreuzban<strong>der</strong>satzstudie für das Schaf als Modelltier entschieden, da<br />
das Schaf bei <strong>der</strong>artigen orthopädischen/chirurgischen Studien als etabliertes Versuchstier<br />
angesehen wird (HUNT et al. 2005). Dies gilt hinsichtlich Größe und anatomischer Ähnlichkeit<br />
zum menschlichen Kniegelenk (XEROGEANES et al. 1998). Das ovine Knie unterscheidet<br />
sich auch im Gangbild kaum vom menschlichen Gelenk (TAPPER et al. 2006). Daneben<br />
gelten die gute Verfügbarkeit, einfache Handhabbarkeit und unproblematische Haltung als<br />
vorteilhaft für Studienzwecke. Ein Nachteil dieser Studie ist, dass <strong>der</strong> ligamentäre Riss in vivo,<br />
<strong>der</strong> einer Rekonstruktion vorausgeht mit einer iatrogenen Resektion des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes<br />
nachempfunden wurde.<br />
101
Im Rahmen <strong>der</strong> Studie wurden verschiedene Untersuchungsmethoden verwendet, um sich <strong>der</strong><br />
komplexen Thematik zu nähern.<br />
In den folgenden Abschnitten werden die Ergebnisse <strong>der</strong> Untersuchungen erörtert und vor<br />
dem Hintergrund bisheriger Forschungsergebnisse diskutiert.<br />
5.1 Radiologie<br />
Im Rahmen <strong>der</strong> radiologischen Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass sich <strong>der</strong><br />
Tunneldurchmesser und die Tunnelfläche im zeitlichen Verlauf vergrößert haben. Frühere<br />
Studien zur Thematik stellten heraus, dass es sich bei <strong>der</strong> Bohrtunnelaufweitung um ein akutes<br />
Phänomen handelt, das innerhalb <strong>der</strong> ersten 12 Wochen nach Kreuzban<strong>der</strong>satz verstärkt<br />
auftritt (WILSON et al. 2004). In einer weiteren Studie ließen sich ab <strong>der</strong> 12. Woche post op.<br />
nur noch minimale Verän<strong>der</strong>ungen feststellen und schließlich kam es drei Jahre post operationem<br />
sogar wie<strong>der</strong> zu einer Abnahme des Bohrkanaldurchmessers (PEYRACHE et al. 1996).<br />
Die in <strong>der</strong> vorliegenden Studie verwendeten Schafe waren zum Zeitpunkt <strong>der</strong> Operationen<br />
vier Monate alt, was ungefähr dem Alter eines acht- bis zwölfjährigen Kindes entspricht. Der<br />
Untersuchungszeitraum erstreckte sich in dieser Versuchstiergruppe über die Geschlechtsreife<br />
hinaus, die mit sieben Monaten erreicht ist (FRITZ 2006). Der Wachstumsfugenschluss erfolgt<br />
beim Schwarzköpfigen Fleischschaf, welches in <strong>der</strong> vorliegenden Studie als Versuchstier<br />
verwendet wurde, in <strong>der</strong> distalen femoralen Epiphysenfuge im Alter von ca. 16- 17<br />
Monaten und in <strong>der</strong> proximalen tibialen Fuge mit 18-19 Monaten (POHLMEYER 1985).<br />
In unserer Studie am juvenilen Schafmodell konnte eine Progression dieser Erscheinung diagnostiziert<br />
werden, wobei fraglich ist, ob zu späteren Untersuchungszeitpunkten (> 24 Wochen)<br />
eine weitere Zunahme des Tunneldurchmessers bzw. <strong>der</strong> Tunnelfläche erfolgt wäre. Da<br />
die bisherigen Forschungen an adulten Tieren erfolgten, könnte man annehmen, dass es bei<br />
juvenilen Individuen im Vergleich zu Adulten hinsichtlich des zeitlichen Auftretens und des<br />
Fortschreitens des „Enlargements“ einen Unterschied gibt. Diese These kann dadurch belegt<br />
werden, dass in unserer Studie histologische Parameter wie <strong>der</strong> BV/TV-Quotient als auch die<br />
Transplantatfläche mit 24 Wochen die höchsten Werte erreichten. Dieses impliziert eine Progression<br />
des „Tunnel Enlargements“ über 24 Wochen hinaus. Dabei bleibt spekulativ, ob die-<br />
102
se Entwicklung vom Alter <strong>der</strong> Patienten abhängt. Dieser Unterschied im postoperativen Verlauf<br />
kann auch in <strong>der</strong> Tatsache begründet sein, dass im Gegensatz zu humanen Patienten die<br />
Rehabilitation bei Tieren nicht nach einem kontrollierten Protokoll verläuft. Auch muss man<br />
berücksichtigen, dass Schafe aus Angst und Schreckhaftigkeit Fluchtreaktionen zeigen, die<br />
sich negativ auf die operierte Gliedmaße auswirken können.<br />
Wie radiologisch festgestellt werden konnte, lag <strong>der</strong> lineare Erweiterungstyp mit 62% am<br />
häufigsten vor, gefolgt von <strong>der</strong> kavernenartigen und zystischen Form mit 19% und 14% und<br />
schließlich dem konischen Typ mit 5%. Die unterschiedliche Formenausbildung ist laut <strong>der</strong><br />
Literatur u.a. abhängig von biologischen und mechanischen Faktoren, so vermuten einige<br />
Autoren einen Zusammenhang zwischen Mikromotion des Transplantates und Tunnelmorphologie<br />
(KLEIN et al. 2003). Demnach sollen longitudinale Bewegungen des Transplantates<br />
im knöchernen Tunnel, welche oft bei gelenkferner Fixation z.B. mit Endobutton® auftreten,<br />
am häufigsten ein lineares „Tunnel Enlargement“ (TE) erzeugen. Transverse Bewegungsmuster<br />
bei BPTB-Transplantaten mit gelenknaher Befestigung wurden als ursächlich für die Ausbildung<br />
von konischen Tunnelformen angesehen.<br />
Unsere Ergebnisse decken sich mit diesen Ansichten, da bei den eigenen Tieren ein Kreuzban<strong>der</strong>satz<br />
mit gelenkferner Fixation mittels Endobutton® durchgeführt wurde und sich so<br />
eine Verteilung zugunsten des linearen Typs erklären lässt.<br />
Gemäß des eigenen Klassifikationsschemas, in dem die radiologisch ermittelten Tunnelerweiterungen<br />
in vier Grade unterteilt wurden und bei <strong>der</strong> Annahme Grad 1/2/3 = TE, ergab<br />
sich, dass 76% <strong>der</strong> Tiere bezogen auf den gemessenen Durchmesser und 80% <strong>der</strong> Schafe bezogen<br />
auf die Fläche eine Bohrkanalaufweitung aufwiesen. Ähnlich hohe Inzidenzen wurden<br />
auch von an<strong>der</strong>en Autoren festgestellt. So trat in einer Studie mit allogenen Transplantaten bei<br />
etwa 75% <strong>der</strong> Patienten ein „Tunnel Enlargement“ auf (LINN et al. 1993). In einer weiteren<br />
Studie mit Endobutton®-Fixationstechnik wurde eine femorale Bohrkanalerweiterung um<br />
mindestens 2 mm in 72% <strong>der</strong> Fälle festgestellt (NEBELUNG et al. 1998). Daraus kann geschlossen<br />
werden, dass das Auftreten und die Inzidenz eines „Tunnel Enlargements“ nicht<br />
unbedingt an eine Operationsmethode und Fixationstechnik o<strong>der</strong> einen Transplantattyp gekoppelt<br />
sind. Die eigenen Resultate aus dem Tiermodell korrespondieren hinsichtlich <strong>der</strong> Inzidenz<br />
mit den oben genannten Studien am Menschen. Das weist darauf hin, dass das Schaf<br />
103
sich als Tiermodell in <strong>der</strong> Erforschung des Phänomens <strong>der</strong> Bohrtunnelaufweitung offensichtlich<br />
gut eignet.<br />
Beim Vergleich <strong>der</strong> Tunneldurchmesser im Röntgen und in <strong>der</strong> Computertomographie ergaben<br />
sich Messunterschiede. Zu den frühen Untersuchungszeitpunkten (3. und 6. Woche post<br />
op.) wurden röntgenologisch größere Durchmesser als im CT bestimmt, jedoch nach Woche<br />
12 und 24 waren die Werte kleiner als im CT. An<strong>der</strong>e Autoren berichten dagegen, dass mittels<br />
Röntgen in den ersten 12 Wochen post op. tendenziell geringere Werte gemessen wurden,<br />
weil man in diesem Zeitraum noch keine sklerotischen Rän<strong>der</strong> des Bohrkanals darstellen<br />
konnte (FINK et al. 2001). Es liegen auch unterschiedliche Auffassungen darüber vor, ob die<br />
konventionelle Röntgenaufnahme zur Diagnostik des TEs genügt. So attestierten einige Forscher<br />
dem konventionellen Röntgen eine ausreichende Sensitivität zur Feststellung eines<br />
„Tunnel Enlargements“ (WEBSTER et al. 2004), an<strong>der</strong>e präferierten das CT als die exaktere<br />
und sensitivere Methode (CLATWORTHY et al. 1999). Auch wurde auf den erheblichen Einfluss<br />
von Messfehlern bei <strong>der</strong> radiologischen Analyse des „Tunnel Enlargements“ hingewiesen.<br />
So lagen die Messfehler bei demselben Untersucher zu verschiedenen Zeitpunkten<br />
(„intrarater“) zwischen 17% und 26% (WEBSTER et al. 2005).<br />
5.2 Biomechanik<br />
Die operierten Gliedmaßen wiesen zu jedem Zeitpunkt eine im Vergleich zur gesunden Seite<br />
höhere Anterior-Posterior-Translation auf. Dies verwun<strong>der</strong>t nicht, da es bei Schafen und Ziegen<br />
mit Kreuzban<strong>der</strong>satz bereits beschrieben wurde (CUMMINGS u. GROOD 2002).<br />
So zeigten die biomechanischen Untersuchungen, dass im Vergleich <strong>der</strong> operierten und intakten<br />
Kniegelenke jeweils mit Gelenkkapsel die Anterior-Posterior-Beweglichkeit bei allen Tieren<br />
mit Transplantaten signifikant höher lag (P < 0,005) als bei den nativen Kreuzbän<strong>der</strong>n <strong>der</strong><br />
entsprechenden Zeitgruppe. Die AP-Translation nahm allerdings innerhalb <strong>der</strong> operierten<br />
Tiergruppe im zeitlichen Verlauf geringfügig ab und näherte sich den Werten <strong>der</strong> intakten<br />
Gruppe. Die Korrelationsanalyse zwischen Bohrkanalerweiterung und AP-Translation ergab<br />
104
keinen signifikanten Zusammenhang. Ein negativer Einfluss des „Tunnel Enlargements“ auf<br />
die Gelenkstabilität kann somit weitgehend ausgeschlossen werden.<br />
Dieses Ergebnis deckt sich mit <strong>der</strong> überwiegenden Mehrheit klinischer Studien, die zwischen<br />
TE und Stabilität ebenfalls keinen Konnex feststellen konnten (AGLIETTI et al. 1998;<br />
CLATWORTHY et al. 1999; FINK et al. 2001; KLEIN et al. 2003). Bisher konnte nur eine<br />
Studie eine signifikante Assoziation zwischen tibialer Bohrkanalerweiterung und AP-Translation<br />
aufzeigen (WEBSTER et al. 2005). Allerdings wurde in einer an<strong>der</strong>en Publikation aus<br />
dem Jahr 2005 darauf hingewiesen, dass die Laxizität des Gelenks und auch <strong>der</strong> Anteil von<br />
TE (≥ 2mm) bei gelenkferner, extrakortikaler Fixation deutlich häufiger auftritt als bei gelenknaher<br />
Befestigung, obwohl eine Abhängigkeit voneinan<strong>der</strong> nicht nachgewiesen werden<br />
konnte (FAUNO u. KAALUND 2005).<br />
Der biomechanische Parameter Steifigkeit stieg im Laufe <strong>der</strong> Zeit stetig und näherte sich dem<br />
Niveau <strong>der</strong> Werte <strong>der</strong> intakten Kniegelenke an.<br />
Bei selektiver Betrachtung <strong>der</strong> TE-Tiere konnte sogar ein Anstieg <strong>der</strong> Steifigkeit in allen<br />
Zeitgruppen nachgewiesen werden. Zwischen <strong>der</strong> Steifigkeit und dem Bohrkanaldurchmesser<br />
lag eine signifikant positive Korrelation vor. Auch die Querschnittsfläche <strong>der</strong> Transplantate<br />
korrelierte mit dem Durchmesser <strong>der</strong> Bohrtunnel signifikant. In <strong>der</strong> Literatur wurde auf den<br />
Zusammenhang zwischen Bohrkanalerweiterung und Transplantatschwellung in einigen Veröffentlichungen<br />
hingewiesen (BUTLER et al. 1989; JACKSON et al. 1993; JÜRGENSEN<br />
2003). Zu Beginn <strong>der</strong> eigenen Studie wurde vermutet, dass eine Bohrkanalerweiterung mit <strong>der</strong><br />
Zunahme <strong>der</strong> Querschnittsfläche korreliert. Diese Hypothese ließ sich durch die lasergestützte<br />
Messung <strong>der</strong> Transplantatquerschnittsfläche statistisch sichern. Es muss allerdings berücksichtigt<br />
werden, dass die Querschnittsfläche <strong>der</strong> Transplantate im intraartikulären Bereich und<br />
nicht im Bereich des femoralen Bohrkanals gemessen wurde. Durch die histologische Untersuchung<br />
konnte aber bestätigt werden, dass eine Zunahme des Querschnitts auch in <strong>der</strong> knöchernen<br />
Tunnelregion erfolgte.<br />
Das Dickenwachstum des Transplantates ist auf eine Erhöhung <strong>der</strong> Zelldichte zurückzuführen.<br />
Bei <strong>der</strong> im Rahmen <strong>der</strong> Gesamtstudie untersuchten Ligamentisation des Transplantates<br />
konnte histomorphometrisch eine Erhöhung <strong>der</strong> Zelldichte im autologen Transplantat in <strong>der</strong> 3.<br />
aber vor allem in <strong>der</strong> 6. Woche nachgewiesen werden (FRITZ 2006). Eine starke Proliferation<br />
<strong>der</strong> Gesamtzellzahl nach autologem Kreuzban<strong>der</strong>satz hat auch UNTERHAUSER (2004) in<br />
105
seiner Studie feststellen können. Die Untersuchungen ergaben eine signifikant höhere Gesamtzelldichte<br />
des Transplantates zu allen Untersuchungszeitpunkten im Vergleich zum nativen<br />
Kreuzband und/o<strong>der</strong> zur entnommenen Flexorsehne. Unklar bleibt, ob die statistisch signifikante<br />
Zunahme <strong>der</strong> Querschnittsfläche ätiologisch an <strong>der</strong> Ausbildung eines „Tunnel Enlargements“<br />
beteiligt ist. Es ist denkbar, dass sich <strong>der</strong> Druck auf die Tunnelwand durch die<br />
Dickenzunahme <strong>der</strong>art erhöht, dass es zu einer Bohrtunnelaufweitung kommt. Alternativ kann<br />
man auch vermuten, dass die Ausbildung und Progression des „Tunnel Enlargements“ dem<br />
Transplantatgewebe den Raum zum Wachstum gegeben hat. Diese Ansicht ist jedoch weniger<br />
wahrscheinlich und wissenschaftlich nicht belegbar, zudem folgt diese Spekulation nicht <strong>der</strong><br />
Theorie <strong>der</strong> Inaktivitätsatrophie des Knochens (WOLFF 1892).<br />
Da sich mit <strong>der</strong> Zeit und zunehmen<strong>der</strong> Erweiterung des Bohrtunnels auch die Knochendichte<br />
<strong>der</strong> Bohrkanalwand erhöht hatte und schließlich nach 24 Wochen post op. einen breiten soliden<br />
Knochenring bildete, kann man davon ausgehen, dass in erster Linie ein Wechselspiel<br />
von zellulärem Knochenaufbau und Knochenabbau für diese Entwicklung verantwortlich war.<br />
Der eventuell ausgeübte Druck durch die Transplantatschwellung könnte Auslöser für eine<br />
verstärkte Osteoidproduktion mit Bildung neuen Knochens und gleichzeitig intensiver knochenabbauen<strong>der</strong><br />
Osteoklastenaktivität vor allem zu den frühen Untersuchungszeitpunkten<br />
gewesen sein. So wurde eventuell <strong>der</strong> Knochen <strong>der</strong> Tunnelwand durch Knochenabbau und<br />
den Druck des Ligamentersatzes in die Peripherie gedrängt.<br />
5.3 Knochendichte<br />
Die in den drei „Regions of Interests“ bestimmte Knochendichte (Bone Mineral Density/<br />
BMD) erhöhte sich beson<strong>der</strong>s in <strong>der</strong> ROI 2 (Bohrtunnelumgebung) im Verlauf <strong>der</strong> Zeit.<br />
Das Ergebnis <strong>der</strong> Korrelationsanalyse ergab, dass die Zunahme des Bohrkanaldurchmessers<br />
mit <strong>der</strong> Knochendichte <strong>der</strong> ROI 2 und ROI 3 positiv korrelierte.<br />
Bei isolierter Betrachtung <strong>der</strong> Schafe mit Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3-Tiere) zeigte sich,<br />
dass die Knochendichte zum Zeitpunkt 0 höhere Werte, in Woche 3, 6 und 12 niedrigere Werte<br />
hat, als bei Begutachtung <strong>der</strong> gesamten Tiergruppe. Die Dichte nach Woche 24 war in etwa<br />
gleich geblieben. Das temporäre Absinken <strong>der</strong> Knochendichte in Woche 3, 6 und 12 bei den<br />
106
Tieren mit Bohrkanalerweiterung lässt sich durch den verstärkten Knochenumbau erklären<br />
mit Bildung neuen Knochens und vermutlich verstärkter osteoklastischer Aktivität, welches<br />
auch die Ergebnisse <strong>der</strong> histologischen Auswertung (Ocl/BS) verdeutlichen.<br />
So wurde im Schrifttum bereits beschrieben, dass die operative Behandlung von Rupturen des<br />
vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes einen vermehrten und statistisch signifikanten Knochenverlust („bone<br />
loss“) in <strong>der</strong> Kniegelenkregion <strong>der</strong> verletzten Extremität bedingen (LEPPALA et al. 1999).<br />
Die Autoren führen dazu drei Faktoren an, die diesen Prozess auslösen. Zum einen das Trauma<br />
des Kreuzbandrisses an sich mit erhöhten Spiegeln von katabolischen Gewebshormonen<br />
und Faktoren wie z.B. Kortikosteroiden. Zum zweiten das iatrogen bedingte Trauma <strong>der</strong> Operation<br />
mit nachfolgenden katabolischen Effekten aufgrund des Eingriffs in die physiologische<br />
Struktur und den Metabolismus des Knochens. Drittens soll die posttraumatische Immobilisation<br />
<strong>der</strong> betroffenen Gliedmaße wesentlich zu einem temporären Knochenverlust beitragen.<br />
Das Verhältnis <strong>der</strong> osteoklastären Resorption zur osteoblastären Formation des Knochens ist<br />
zugunsten <strong>der</strong> Resorption verschoben. Das bedeutet, dass auch im Rahmen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung<br />
knochenabbauende Prozesse durch Osteoklasten eine wesentliche Rolle spielen<br />
könnten.<br />
Die relativ hohen Dichtewerte des medialen Kondylus und auch <strong>der</strong> Bohrkanalumgebung<br />
(ROI 1/2) nach 24 Wochen spiegelten ebenfalls das histologische Bild und auch den hohen<br />
histomorphometrischen Wert des BV/TV-Quotienten wi<strong>der</strong>. Der Anstieg <strong>der</strong> Knochendichte<br />
durch verstärkte Knochenneubildung im Lauf <strong>der</strong> Zeit spricht für eine funktionelle Belastung<br />
<strong>der</strong> Tunnelwand. Diese Belastung könnte eventuell <strong>der</strong> Druck gewesen sein, <strong>der</strong> durch das<br />
wachsende Transplantatgewebe ausgelöst wurde. Dafür würde die Zunahme <strong>der</strong> Knochendichte<br />
im zeitlichen Verlauf sprechen.<br />
5.4 Histologie<br />
Die histologische Evaluation hat wie auch die radiologischen Ergebnisse gezeigt, dass es einen<br />
spatio-temporalen Zusammenhang gab, d.h. dass <strong>der</strong> Tunneldurchmesser und die Tunnelfläche<br />
sich über die Zeit vergrößert haben.<br />
107
Allerdings konnte im histologischen Bild kein entzündliches o<strong>der</strong> nekrotisches Geschehen<br />
festgestellt werden. Daraus kann gefolgert werden, dass es sich bei Entstehung und Progression<br />
<strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nicht um einen pathologischen Vorgang gehandelt hat, son<strong>der</strong>n<br />
dass diese Entwicklung wahrscheinlich im Rahmen <strong>der</strong> physiologischen Knochenremodellierung<br />
ablief.<br />
Es wurde deutlich, dass sich die Tunnelwand bis zur Woche 24 erheblich verdickt hatte. Diese<br />
Entwicklung ist auch durch die statistisch signifikante Erhöhung des BV/TV-Quotienten und<br />
auch die in <strong>der</strong> DXA-Untersuchung erhöhten Knochendichte-Werte bestätigt worden.<br />
Zudem hat sich herausgestellt, dass <strong>der</strong> BV/TV-Quotient und <strong>der</strong> Bohrkanaldurchmesser positiv<br />
korrelierten, d.h. je höher <strong>der</strong> BV/TV-Quotient, desto größer auch <strong>der</strong> Durchmesser des<br />
Bohrtunnels. Ebenfalls gab es positive Korrelationen zwischen dem BV/TV-Wert und den<br />
Parametern Steifigkeit und Querschnittsfläche.<br />
Auch <strong>der</strong> steile Anstieg des OS/BS-Quotienten von Woche 0 zu Woche 3 mit folgen<strong>der</strong> Einpendelung<br />
<strong>der</strong> Werte auf hohem Niveau unterstreicht, dass die Knochenneubildung durch<br />
Osteoblasten vor allem bis zur Woche 3 dominierte. Bei isolierter Betrachtung <strong>der</strong> TE-Tiere<br />
wurden in fast allen Zeitgruppen höhere Werte dieser beiden histomorphometrischen Parameter<br />
festgestellt. Dieses veranschaulicht den Einfluss <strong>der</strong> Osteoblasten mit ihrer intensiven anabolen<br />
Wirkungsweise auf die Bohrtunnelwand. Im Wochenvergleich unterschieden sich die<br />
OS/BS-Werte teilweise signifikant voneinan<strong>der</strong>, es bestand jedoch keine Korrelation zwischen<br />
diesem Quotienten und <strong>der</strong> Erweiterung des Bohrkanals. Ebenfalls korrelierte <strong>der</strong><br />
OS/BS-Wert nur schwach mit <strong>der</strong> Steifigkeit, nicht aber mit <strong>der</strong> AP-Translation und dem<br />
Querschnitt.<br />
Auch die erhöhte Aktivität <strong>der</strong> knochenabbauenden Osteoklasten vor allem in Woche 6 erklärt<br />
die temporär geringeren Werte <strong>der</strong> Knochendichte und spricht für das Wechselspiel von<br />
Knochenabbau und –aufbau zugunsten <strong>der</strong> osteoklastären Resorption im Rahmen <strong>der</strong> osseären<br />
Remodellierung. Allerdings zeigte sich bei Selektion <strong>der</strong> TE-Tiere hinsichtlich des<br />
Ocl/BS-Quotienten, dass diese Werte in <strong>der</strong> 6-, 12- und 24 Wochengruppe niedriger lagen als<br />
die Ocl/BS-Werte aller Tiere. Das spräche wie<strong>der</strong>um dafür, dass die osteoklastische Aktivität<br />
nicht ausschlaggebend bei <strong>der</strong> Ausbildung eines „Tunnel Enlargements“ ist. Dieses entspricht<br />
auch dem Ergebnis <strong>der</strong> Korrelationsanalyse zwischen Anzahl <strong>der</strong> Osteoklasten und Bohrkanalerweiterung<br />
bzw. Bohrtunneldurchmesser: Es konnte kein signifikanter Zusammenhang<br />
108
festgestellt werden. Es gab außerdem keine Korrelationen zwischen <strong>der</strong> Osteoklastenzahl und<br />
den biomechanischen Parametern (AP-Translation, Steifigkeit, Querschnittsfläche). Diese<br />
Resultate stehen den Ergebnissen einer an<strong>der</strong>en Studie aus dem Jahr 2007 gegenüber. Die<br />
Autoren hielten in ihrer Publikation fest, dass aus einer Inhibition <strong>der</strong> osteoklastischen Aktivität<br />
ein größeres Volumen des Transplantat umgebenden Knochen resultierte. Daraus wurde<br />
gefolgert, dass die Stimulation des osteoklastischen Aktivität z.B. durch Zugabe bestimmter<br />
Faktoren in einem TE nach vor<strong>der</strong>en Kreuzban<strong>der</strong>satz münden könnte (RODEO et al. 2007).<br />
Die temporär erhöhte Osteoklastenzahl v.a. in Woche 6 könnte zwar die geringere Knochendichte<br />
zum selbigen Zeitpunkt erklären, doch durch die statistische Auswertung konnte kein<br />
kausaler Zusammenhang zwischen Anzahl <strong>der</strong> Osteoklasten bzw. <strong>der</strong>en knochenabbauen<strong>der</strong><br />
Funktion und <strong>der</strong> Ausbildung einer Bohrkanalerweiterung hergestellt werden.<br />
5.5 Schlussfolgerungen<br />
Ziel dieser Studie war die detaillierte Beschreibung des Phänomens <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung<br />
nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz beim juvenilen Schaf mittels multidisziplinären Methoden.<br />
Nach <strong>der</strong> radiologischen Diagnostik <strong>der</strong> Bohrtunnelerweiterungen mit konventionellen Röntgenaufnahmen<br />
und Computertomographie wurden die Kniegelenke biomechanisch untersucht<br />
und die femoralen Areale anschließend knochendensitometrisch und histologisch analysiert.<br />
Die erste Hypothese, dass ein „Tunnel Enlargement“ Auswirkungen auf die Gelenkstabilität<br />
hat, konnte nicht bestätigt werden. Die gemessenen Werte bei <strong>der</strong> Untersuchung <strong>der</strong> AP-<br />
Translation waren auch nach 24 Wochen immer noch zu hoch. Ähnliche Beobachtungen wurden<br />
bei einer Kreuzban<strong>der</strong>satzstudie mit dem Einsatz adulter Ziegen gemacht (CUMMINGS<br />
u. GROOD 2002). Diese Ergebnisse stehen allerdings in keinem Zusammenhang mit einer<br />
Bohrkanalerweiterung.<br />
Hingegen konnte bewiesen werden, dass die Ausbildung bzw. die Ausprägung des TEs und<br />
die Querschnittsflächenzunahme <strong>der</strong> Transplantate mit steigendem Abstand von <strong>der</strong> Operation<br />
in Verbindung stehen. Es ist daher anzunehmen, dass ein sich vergrößerndes Transplantatgewebe<br />
Druck auf die Tunnelwand ausübt und so eine Erweiterung des Bohrkanals auslöst.<br />
109
Die Erhöhung <strong>der</strong> Knochendichte im Verlauf <strong>der</strong> Studie kann als eine Reaktion auf die mechanische<br />
Beanspruchung durch das Transplantatdickenwachstum angesehen werden. Wie<br />
schon erwähnt lag eine <strong>der</strong> gesunden kontralateralen Seite ebenbürtige Gelenkstabilität während<br />
des gesamten Untersuchungszeitraums nicht vor. Daher kann vermutet werden, dass diese<br />
Instabilität ursächlich an <strong>der</strong> Transplantatschwellung beteiligt ist, als eine Anpassung des<br />
Gewebes an eine vermehrte funktionelle Belastung (HILDEBRANDT 1998).<br />
In <strong>der</strong> Literatur ist bezüglich <strong>der</strong> dritten Hypothese hinsichtlich <strong>der</strong> Sensitivität <strong>der</strong> Diagnostiksysteme<br />
erwähnt, dass sich zu den frühen Untersuchungszeitpunkten das konventionelle<br />
Röntgen nicht so gut eignet, da aufgrund <strong>der</strong> noch nicht deutlich dargestellten sklerotischen<br />
Rän<strong>der</strong> <strong>der</strong> Bohrkanalwände eine Vermessung <strong>der</strong> Durchmesser erschwert ist (FINK et al.<br />
2001). Innerhalb dieser Studie wurden zu den frühen Untersuchungszeitpunkten beim konventionellen<br />
Röntgen größere Durchmesserwerte als im CT gemessen. Die These, dass das<br />
konventionelle Röntgen weniger sensitiv als das CT in <strong>der</strong> Diagnose eines TEs ist, konnte<br />
insofern bestätigt werden, als dass im Röntgen anfänglich im Vergleich zum CT (falsch) höhere<br />
Durchmesser bestimmt worden sind, am Ende hingegen (falsch) niedrigere Werte. Dieses<br />
wird unter Annahme, dass ein Vergrößerungsfaktor beim CT nicht zu Unschärfen führt<br />
und somit als Gold Standard zur akkuraten Vermessung des Bohrkanals empfohlen werden<br />
kann, geschlussfolgert.<br />
Es wurde viertens angenommen, dass das „Tunnel Enlargement“ durch eine Prädominanz von<br />
Osteoklasten bedingt ist. Diese Hypothese kann durch die histologische bzw. histomorphometrische<br />
Analyse und die statistische Auswertung wi<strong>der</strong>legt werden. Zwar erhöhte sich die<br />
Zahl <strong>der</strong> Osteoklasten vor allem in Woche 6, welches auch die geringe Knochendichte zu diesem<br />
Zeitpunkt erklärt, jedoch korrelierte die Osteoklastenzahl nicht mit <strong>der</strong> Erweiterung des<br />
Bohrkanaldurchmessers.<br />
Als Teil des Gesamtprojekts zum Kreuzban<strong>der</strong>satz bei offenen Wachstumsfugen konnten mit<br />
dieser Arbeit grundlegende Erkenntnisse zum Auftreten und Fortschreiten des Phänomens <strong>der</strong><br />
Bohrkanalerweiterung bei juvenilen Individuen gewonnen werden.<br />
Es konnte v.a. knochendensitometrisch, histologisch und histomorphometrisch ein Beitrag<br />
zum Verständnis <strong>der</strong> Entstehung und Entwicklung des „Tunnel Enlargements“ geleistet werden.<br />
110
6 Zusammenfassung<br />
Alexandra Ned<strong>der</strong>mann<br />
Das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung nach Ersatz des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes bei juvenilen<br />
Schafen - Eine interdisziplinäre Studie im Schafmodell<br />
In <strong>der</strong> vorliegenden Studie sollte das Phänomen <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung („Tunnel Enlargement“)<br />
nach vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz beim juvenilen Schaf untersucht werden.<br />
Die Aufweitung des femoralen Bohrtunnels wurde zunächst mit konventionellem Röntgen<br />
und Computertomographie diagnostiziert. Anschließend sind die ovinen Kniegelenke biomechanisch<br />
untersucht und die femoralen Areale knochendensitometrisch und histologisch<br />
analysiert worden. Dazu wurde bei 32 weiblichen Schwarzköpfigen Fleischschafen im Alter<br />
von vier Monaten das vor<strong>der</strong>e Kreuzband <strong>der</strong> rechten hinteren Extremität reseziert und durch<br />
ein autologes Achillessehnentransplantat ersetzt. Es wurden vier Gruppen zu jeweils 8 Tieren<br />
gebildet, die sequentiell nach 3, 6, 12 und 24 Wochen euthanasiert wurden. Sechs weitere<br />
Referenztiere wurden zum Zeitpunkt 0 getötet. Im Anschluss daran wurden beide Hintergliedmaßen<br />
im Hüftgelenk abgetrennt dann jeweils die intakten linken und operierten rechten<br />
Kniegelenke biomechanisch untersucht. Außerdem wurden die operierten rechten Gelenke<br />
radiologisch, knochendensitometrisch und histologisch analysiert.<br />
In <strong>der</strong> radiologischen Untersuchung stellte sich heraus, dass sich <strong>der</strong> Tunneldurchmesser und<br />
die Tunnelfläche im zeitlichen Verlauf vergrößert haben. So wurde in <strong>der</strong> radiologischen<br />
Auswertung deutlich, dass hinsichtlich <strong>der</strong> Tunnelform <strong>der</strong> lineare Erweiterungstyp mit 62%,<br />
gefolgt von den kavernenartigen und zystischen Formen mit 19% und 14% und den konischen<br />
mit 5% vorlagen.<br />
Die radiologisch ermittelten Tunnelerweiterungen wurden in vier Grade unterteilt. Unter <strong>der</strong><br />
Voraussetzung, dass ein TE in den Graden 1, 2 und 3 vorliegt, ergab sich, dass 76% <strong>der</strong> Tiere<br />
bezogen auf den gemessenen Durchmesser und 80% <strong>der</strong> Schafe bezogen auf die Fläche eine<br />
Bohrkanalaufweitung aufwiesen.<br />
Im Vergleich mit <strong>der</strong> CT-Untersuchung ergab sich, dass das konventionelle Röntgen weniger<br />
sensitiv hinsichtlich <strong>der</strong> Diagnose eines TEs ist, weil mittels Röntgen anfänglich im Vergleich<br />
111
zum CT (falsch) höhere Durchmesser, am Ende hingegen (falsch) niedrigere Werte bestimmt<br />
wurden. Dieses wird unter Annahme, dass ein Vergrößerungsfaktor beim CT nicht zu Unschärfen<br />
führt und somit als Gold Standard zur akkuraten Vermessung des Bohrkanals empfohlen<br />
werden kann, geschlussfolgert.<br />
Die zu Beginn <strong>der</strong> Untersuchungen aufgestellte Hypothese, dass ein „Tunnel Enlargement“<br />
Auswirkungen auf die Gelenkstabilität hat, konnte statistisch nicht bestätigt werden. Hingegen<br />
konnte nachgewiesen werden, dass die Ausbildung bzw. die Ausprägung des TEs und die<br />
Querschnittsflächenzunahme <strong>der</strong> Transplantate mit steigendem Alter <strong>der</strong> Tiere in Verbindung<br />
stehen. Das Dickenwachstum <strong>der</strong> Transplantate entstand durch Erhöhung <strong>der</strong> Zelldichte, welche<br />
möglicherweise aus <strong>der</strong> postoperativ nicht wie<strong>der</strong>hergestellten Gelenkstabilität resultiert.<br />
Die Steifigkeit <strong>der</strong> Transplantate korrelierte ebenfalls mit <strong>der</strong> Bohrtunnelerweiterung.<br />
Knochendensitometrisch konnte ein temporäres Absinken <strong>der</strong> Knochendichtewerte in den<br />
Wochen 3, 6 und 12, vor allem bei isolierter Betrachtung <strong>der</strong> TE-Tiere nachgewiesen werden.<br />
Die Knochendichte in den drei Auswertungsregionen nahm insgesamt im Verlauf <strong>der</strong> Zeit zu,<br />
insbeson<strong>der</strong>e in <strong>der</strong> Bohrtunnelumgebung nach Woche 24.<br />
Histologisch wurde we<strong>der</strong> entzündliches noch nekrotisches Gewebe nachgewiesen. Histomorphometrisch<br />
wurde deutlich, dass sich die Tunnelwand bis zur Woche 24 erheblich verdickt<br />
hatte. Diese Progression konnte durch die statistisch signifikante Erhöhung des BV/TV-<br />
Quotienten bestätigt werden. Die statistische Analyse zeigte außerdem, dass <strong>der</strong> BV/TV-<br />
Quotient positiv mit dem „Tunnel Enlargement“ korrelierte. Hingegen korrelierte <strong>der</strong> OS/BS-<br />
Quotient und <strong>der</strong> prozentuale Anteil <strong>der</strong> Osteoklasten (bezogen auf die Knochenfläche) nicht<br />
mit dem Bohrtunneldurchmesser. Ein kausaler Zusammenhang zwischen Anzahl <strong>der</strong> Osteoklasten<br />
bzw. <strong>der</strong>en knochenabbauen<strong>der</strong> Funktion und <strong>der</strong> Ausbildung einer Bohrkanalerweiterung<br />
konnte deshalb nicht nachgewiesen werden.<br />
112
7 Summary<br />
Alexandra Ned<strong>der</strong>mann<br />
The phenomenon of tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction in juvenile<br />
sheep - an interdisciplinary study in a sheep model<br />
The present work focuses on the phenomenon of tunnel enlargement (TE) following anterior<br />
cruciate ligament reconstruction in juvenile sheep.<br />
The degree of femoral tunnel widening was evaluated by plain radiographs and computed<br />
tomography (CT). A biomechanical analysis of the ovine knee joints and a densitometrical<br />
and histological examination of the femoral regions were performed.<br />
The anterior cruciate ligament of 32 four month old female blackhead sheep was resected and<br />
replaced by an autologous Achilles tendon graft. The animals were euthanized in groups of 8<br />
after a period of 3, 6, 12 and 24 weeks following surgery. Six other sheep were also euthanized<br />
at time zero to act as referees. After euthanasia the hind limbs were separated from the<br />
hip joints und the intact left and the operated right knees un<strong>der</strong>went a biomechanical examination.<br />
After that a radiological, densitometrical and histological analysis of the femoral parts<br />
of the operated joints took place.<br />
The radiological evaluation indicated, that the diameter and area of the bone tunnels increased<br />
in the course of time. Further analysis of the AP radiographs showed the four different tunnel<br />
shapes. The most common were the linear-type tunnels with 62%. The cavity-type was detected<br />
by 19%, the cystic-type by 14% and the cone-type by 5% of the animals.<br />
It was found that there is a high prevalence of femoral tunnel widening in this sheep study.<br />
The dimensions of tunnel diameter and tunnel area detected on computed tomography scans<br />
showed an enlargement in 76% (diameter) and 80% (area) of the cases based on the specially<br />
constructed TE classification scheme. The existence of bone tunnel widening was defined<br />
from grade 1 (questionable TE) to grade 3 (massive TE).<br />
Higher values were measured in the plain radiographs than in CT scans in the earlier groups<br />
of weeks and lower values at the later dates. From these findings and especially the data from<br />
113
literature, it can be concluded that CT is “golden standard” in diagnosing a tunnel enlargement.<br />
In the beginning of the investigations it was hypothesised that TE would be associated with<br />
instability, but this assumption could statistically not be confirmed.<br />
The hypothesis that there is a positive correlation between the swelling of the grafts and the<br />
enlargement of the tunnels could be proved. The stiffness of the autologous transplant also<br />
correlated with TE.<br />
The bone mineral density (BMD) which was measured in three defined regions of interest<br />
increased steadily. There was a temporary decrease of density at week 3, 6 and 12. Possible<br />
explanation for this temporary subsidence could be intensified osteoclastic activity. But in the<br />
tunnel surroundings the bone mineral density was high especially after 24 weeks.<br />
Histological examination demonstrated that the tissue was not inflamed or necrotised. Histomorphometrically<br />
it could be clearly revealed that bone tunnel walls had thickened till week<br />
24. Furthermore a high Bone Volume correlated with tunnel enlargement. However the osteoclastic<br />
activity was not significantly associated to tunnel widening. Therefore the hypothesis<br />
of a causal connection between number of osteoclasts respectively their catabolic activity and<br />
the appearance of tunnel enlargement could be disproved.<br />
114
8 Abbildungsverzeichnis<br />
Abb. 1: Rechtes Kniegelenk vom Schaf ohne Gelenkkapsel und ohne Patella (kraniale<br />
Ansicht). Linkes Bild: vor<strong>der</strong>es Kreuzband, medialer Meniskus; Rechtes Bild:<br />
Darstellung des posterolateralen und des anteromedialen Faserbündels des vor<strong>der</strong>en<br />
Kreuzbandes................................................................................................19<br />
Abb. 2: Tiergruppe im dreiseitig geschlossenen, 3,5 m x 5 m großen Offenstall in <strong>der</strong><br />
Außenanlage des Zentralen Tierlabors <strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover.<br />
Die operierten Gliedmaße wurden nicht immobilisiert, so dass sie<br />
uneingeschränkt belastet werden konnten.............................................................40<br />
Abb. 3: Vorbereitung des Schafs im Operationssaal. Das Tier wurde in linksseitiger<br />
Rückenlage an drei Beinen fixiert, wobei das rechte Hinterbein frei beweglich<br />
blieb. Die rechte Hinterextremität wurde rasiert, gewaschen und mit<br />
Brauno<strong>der</strong>m ® (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert<br />
und zur Aufrechterhaltung <strong>der</strong> Narkose an ein halbgeschlossenes System<br />
(Fabius Beatmungsgerät, Dräger Medical Deutschland GmbH, Lübeck,<br />
Deutschland) angeschlossen .................................................................................42<br />
Abb. 4: Transplantat mit oberer Fadenadaptation ("baseball stitches") und<br />
Fadenschlinge zwischen Endobutton ® und Transplantat. Flipfaden (links) und<br />
Zugfaden (rechts) sind in den Endobutton ® eingezogen. In <strong>der</strong> linken Bildhälfte<br />
befindet sich ein Fixationsknopf (Suture Washer ® ), mit dem <strong>der</strong><br />
Kreuzban<strong>der</strong>satz tibial verankert wurde. ..............................................................43<br />
Abb. 5: Skizze des rechten Kniegelenks mit Platzierung des Zielgeräts (A,B) in <strong>der</strong><br />
Aufsicht von kranial (A) und in <strong>der</strong> Aufsicht von medial (B). Schematische<br />
Darstellung des operierten rechten Kniegelenks mit Kreuzban<strong>der</strong>satz und<br />
tibialer Fixation durch den Suture Washer ® bzw. femoraler Befestigung durch<br />
den Endobutton ® (C).............................................................................................44<br />
115<br />
Seite
Abb. 6:Übersicht, <strong>der</strong> im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten vier<br />
Untersuchungen (Radiologie, Biomechanik, Knochendichte und Histologie)<br />
zur Detektierung und Beschreibung des Phänomens <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung .48<br />
Abb. 7: Zur Vermessung des femoralen "Tunnel Enlargements" im Röntgenbild wurde<br />
eine gelenknahe (femur artikulär), eine mittige (femur mittig) und eine<br />
gelenkferne proximale Ebene (femur proximal) jeweils rechtwinklig zur<br />
Achsenhilfslinie festgelegt. Die Durchmesser des TEs wurden entlang <strong>der</strong><br />
Ebenenachsen mit einer speziellen Software bestimmt. Zur Veranschaulichung<br />
<strong>der</strong> Begrenzungen des erweiterten Bohrkanals wurden in dieser Abbildung pro<br />
Ebene jeweils zwei schwarze Hilfslinien eingezeichnet. Die drei Ebenen und<br />
die Achsenhilfslinie sind in dieser lateralen Röngenaufnahme des ovinen<br />
Kniegelenks mit Femur (obere Bildhälfte) und Tibia (untere Bildhälfte) gelb<br />
eingezeichnet. Die Metallimplantate sind am Ende des femoralen<br />
(Endobutton ® ) und tibialen Bohrkanals (Suture Washer ® )gut zu erkennen.. .......50<br />
Abb. 8: Computertomographische Untersuchung <strong>der</strong> ovinen rechten Kniegelenke mit<br />
einem mobilen isozentrischen C-Bogen (ISO-C-3D, Siemens AG Erlangen) in<br />
<strong>der</strong> Medizinischen Hochschule Hannover. ..........................................................51<br />
Abb. 9: Im parasagittalen Schnittbild (linkes Bild) erfolgte pro Ebene die Vermessung<br />
des Durchmessers (mm) statt. Anhand <strong>der</strong> axialen Aufnahme (rechtes Bild) ist<br />
die Fläche (mm²) des TEs (A= schwarze rundliche Struktur) bestimmt. Die drei<br />
femoralen Ebenen und die Achsenhilfslinie (linkes Bild) sind gelb<br />
eingezeichnet.........................................................................................................52<br />
Abb. 10: Seitenansicht eines ovinen rechten Kniegelenks mit Gelenkkapsel bei <strong>der</strong><br />
Testung <strong>der</strong> AP-Translation mit dem Roboter (linkes Bild); Im<br />
Lasermikrometer fixiertes rechtes Kniegelenk im Rahmen <strong>der</strong> intraartikulären<br />
Querschnittsflächenmessung (rechtes Bild)..........................................................57<br />
116
Abb. 11: Linkes Bild: Knochendichtemessung mit dem Hologic QDR Discovery A<br />
4500 X-ray Knochen-Densitometers (Hologic, USA); Rechtes Bild:<br />
Anwen<strong>der</strong>oberfläche <strong>der</strong> computerassistierten Auswertung mittels <strong>der</strong> Software<br />
"QDR for Windows" (Hologic, USA) am Beispiel <strong>der</strong> ROI 2 (femoraler<br />
Bohrkanal).............................................................................................................60<br />
Abb. 12: Der gezahnte Hohlbohrer (Werkstoff-Nr. 1.4301/V2A) besteht aus rost- und<br />
säurebeständigem, hochlegiertem Stahl (Krupp, Deutschland) und diente <strong>der</strong><br />
Zylin<strong>der</strong>bohrung im Bereich des femoralen Bohrkanals. .....................................62<br />
Abb. 13: Ansicht des femoralen Knochens nach <strong>der</strong> maschinellen Zylin<strong>der</strong>bohrung<br />
(linkes Bild). Das Resultat war ein jeweils ca. 5-6 cm langer Knochenzylin<strong>der</strong><br />
mit dem zentral gelegenen femoralen Tunnel und einer deutlich erkennbaren<br />
Wachstumsfuge (rechtes Bild) .............................................................................62<br />
Abb. 14: Knochenzylin<strong>der</strong> in Einbettförmchen (Innendurchmesser 4 cm), welche mit<br />
Technovit 9100 New®- Stammlösungen A und B im Mischverhältnis 9:1<br />
aufgefüllt waren (linkes Bild); Knochenzylin<strong>der</strong> nach vollständiger<br />
Polymerisation bzw. Aushärtung des Kunststoffs (rechtes Bild). ........................64<br />
Abb. 15: Heraussägen einer 6 mm dicken Scheibe aus dem mittleren Bereich des<br />
Knochenzylin<strong>der</strong>s mittels einer wasserbetriebenen Bandsäge und Aufsetzen<br />
einer rechteckigen Schablone, die mit schwarzen Stift umfahren wurde (linkes<br />
Bild); Anhand dieser Markierung wurde die Knochenscheibe in Rechteckform<br />
(12 x 9 mm) mit zentralem Bohrkanal und Transplantat (Fadengewebe:<br />
bläulich) erneut zurechtgesägt (rechtes Bild)........................................................65<br />
Abb. 16: Seitenansicht des ausgehärteten Kunststoffblöckchens mit innenliegendem<br />
Knochenrechteck (linkes Bild); Aufsicht des polymerisierten<br />
Kunststoffblöckchens, wobei <strong>der</strong> Bohrkanal mit Transplantat und<br />
Fadenmaterial (bläulich) gut erkennen ist (rechtes Bild)......................................66<br />
117
Abb. 17: Linkes Bild: Untersuchungseinheit <strong>der</strong> histologischen Untersuchung mit Zeiss<br />
Axioskop 40, Zeiss AxioVision Rel. 4.5. Rechtes Bild: Fotografie eines 50fach<br />
vergrößerten mit von-Kossa gefärbten Histologieschnitts mit digital<br />
eingezeichneter, 500µm breiter Ellipse (gelbe Markierung, nicht<br />
maßstabsgetreu) ....................................................................................................70<br />
Abb.18: Schematische Darstellung <strong>der</strong> Operationstechnik (A) und die vier<br />
unterschiedlichen Tunnelformen bei Auftreten einer Bohrkanalerweiterung<br />
samt <strong>der</strong>en Häufigkeit: B) konische Form (5 %), C) lineare Form (62 %), D)<br />
kavernöse Form (19 %) und E) zystische Form (14 %)........................................76<br />
Abb. 19: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. in <strong>der</strong> CT-Visualisierung gemessenen A) Tunneldurchmesser (mm)<br />
und B) Tunnelfläche (mm²) <strong>der</strong> mittleren femoralen Ebene (durchgezogene<br />
Kurvenlinien mit Rechtecken). Es bestanden signifikante Unterschiede (*)<br />
hinsichtlich des Tunneldurchmessers u.a von <strong>der</strong> 0-Wochengruppe zu Woche<br />
6, 12 und 24 und hinsichtlich <strong>der</strong> Tunnelfläche u.a von <strong>der</strong> 0-Wochengruppe zu<br />
Woche 12 und 24 ..................................................................................................78<br />
Abb. 20: Wochenvergleich <strong>der</strong> gemittelten Tunneldurchmesser inklusive <strong>der</strong> mittleren<br />
femoralen Ebene (fm) aller Tiere. Die ermittelten Werte aus den Röntgen<br />
bil<strong>der</strong>n (weiße Balken) sind den Messergebnissen <strong>der</strong> CT-Auswertung<br />
(schwarze Balken) gegenübergestellt worden. Es gab signifikante Unterschiede<br />
(*) bei <strong>der</strong> computertomographischen Evaluation zwischen <strong>der</strong> 3- und <strong>der</strong> 24-<br />
Wochengruppe ......................................................................................................80<br />
Abb. 21: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Anterior-Posterior Translation (mm) aller intakten<br />
Kniegelenke (unterbrochene Kurvenlinie mit Dreiecken) und aller operierten<br />
Gelenke (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). ......................................82<br />
118
Abb. 22: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. in <strong>der</strong> Robotertestung bestimmten Steifigkeit (N/mm) <strong>der</strong> nativen<br />
Kreuzbän<strong>der</strong> (unterbrochene Kurvenlinie mit Dreiecken) und <strong>der</strong> Transplantate<br />
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) aller Tiere. Signifikante<br />
Unterschiede (*) bei den Gelenken mit Kreuzban<strong>der</strong>satz u.a. zwischen<br />
Zeitpunkt 0 und Woche 6, 12 und 24....................................................................83<br />
Abb. 23: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. in <strong>der</strong> Robotertestung bestimmten Steifigkeit (N/mm) <strong>der</strong> nativen<br />
Kreuzbän<strong>der</strong> (unterbrochene Kurvenlinie mit Dreiecken) und <strong>der</strong> Transplantate<br />
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) nur von den TE-Grad 2/3-Tieren<br />
abgeleitet. Signifikante Unterschiede (*) bei den Gelenken mit<br />
Kreuzban<strong>der</strong>satz u.a. zwischen Zeitpunkt 0 und Woche 6, 12 und 24. ................84<br />
Abb. 24: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Querschnittsfläche (mm²) <strong>der</strong> Transplantate aller Tiere<br />
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*)<br />
u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24 ...............................................85<br />
Abb. 25: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post operationem bestimmten Querschnittsfläche (mm²) <strong>der</strong> Transplantate <strong>der</strong><br />
TE-Grad 2/3-Tiere mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung<br />
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*)<br />
u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24 ...............................................86<br />
Abb. 26: Bestimmung <strong>der</strong> Parameter Fläche (Area), Knochenmineralgehalt (Bone<br />
Mineral Content/ BMC) und Knochendichte (Bone Mineral Density/ BMD) in<br />
den 7 gleichgroßen, überlappend formierten, gelblichen<br />
Auswertungsrechtecken (R1 bis R7) im Bereich des femoralen Bohrkanals<br />
(ROI 2). Diese Parameterwerte sind jeweils pro Auswertungsrechteck (R1 bis<br />
R7) aufgelistet und die Knochendichte (BMD) wurde pro Tier und ROI, in<br />
diesem Fall ROI 2, gemittelt (NETAVG=Mittelwert <strong>der</strong> Knochendichte/BMD).87<br />
119
Abb. 27: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Knochendichte (g/cm²) in den "Regions Of Interests": ROI<br />
1= medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2= Bohrkanalumgebung<br />
(schwarz-weiß-gemusterte Balken), ROI 3= Metaphyse (weiße Balken) <strong>der</strong><br />
gesamten Tiergruppe.............................................................................................88<br />
Abb. 28: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Knochendichte (g/cm²) in den "Regions Of Interests": ROI<br />
1=medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2 =Bohrkanalumgebung<br />
(schwarz-weiß-gemusterte Balken), ROI 3 =Metaphyse (weiße Balken) <strong>der</strong><br />
TE- Grad 2/3- Tiere...............................................................................................89<br />
Abb. 29: Histologische Darstellung <strong>der</strong> Bohrkanalerweiterung in <strong>der</strong> von-Kossa<br />
Färbung (A,C,E) und <strong>der</strong> Toluidin-Blau-Färbung (B,D,F) nach 0 (A,B), 12<br />
(C,D) und 24 Wochen (E,F). Die 500 µm dicke Auswertungsellipse ist zur<br />
Veranschaulichung allerdings nicht maßstabsgetreu eingezeichnet (A)...............91<br />
Abb. 30: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von-<br />
Kossa gefärbten histologischen Präparaten <strong>der</strong> gesamten Tiergruppe<br />
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.<br />
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24. .....................................................................93<br />
Abb. 31: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von<br />
Kossa gefärbten histologischen Präparaten <strong>der</strong> TE-Grad 2/3- Tiere<br />
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.<br />
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24 ......................................................................93<br />
Abb. 32: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den<br />
Toluidin-Blau gefärbten histologischen Präparaten <strong>der</strong> gesamten Tiergruppe<br />
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.<br />
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24. ................................................95<br />
120
Abb. 33: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den<br />
Toluidin-Blau gefärbten histologischen Präparaten <strong>der</strong> TE-Grad 2/3- Tiere<br />
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.<br />
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24 .................................................96<br />
Abb. 34: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den<br />
TRAP gefärbten histologischen Präparaten aller Tiere (durchgezogene<br />
Kurvenlinie mit Rechtecken). ...............................................................................97<br />
Abb. 35: Mittelwerte und Standardabweichungen <strong>der</strong> nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen<br />
post op. bestimmten Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den<br />
TRAP gefärbten histologischen Präparaten <strong>der</strong> TE-Grad 2/3 Tiere<br />
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken)......................................................98<br />
121
122
9 Tabellenverzeichnis<br />
123<br />
Seite<br />
Tab. 1: Nomenklatur <strong>der</strong> Schafe mit den operierten rechten Kniegelenken und Anzahl<br />
<strong>der</strong> Tiere pro Wochengruppe und Gesamtanzahl innerhalb <strong>der</strong> Studie. ...............38<br />
Tab. 2: Auflistung <strong>der</strong> Tiere, welche im CT und Röntgen nach VKB-Ersatz radiologisch<br />
untersucht und anschließend ausgewertet wurden, indem Durchmesser<br />
(Röntgen) bzw. Durchmesser und Fläche (CT) des Bohrkanals gemessen<br />
wurde. Aufgrund vereinzelt schlechter Bildqualität <strong>der</strong> Röntgen-/CT-<br />
Aufnahmen fielen Tiere aus <strong>der</strong> Auswertung. ......................................................46<br />
Tab. 3: Auflistung <strong>der</strong> Tiere, welche knochendensitometrisch (DXA) und histologisch<br />
untersucht wurden und in die Auswertung gelangten. Aufgrund vereinzelt<br />
schlechter Bildqualität in <strong>der</strong> knochendensitometrischen Untersuchung fielen<br />
einzelne Tiere aus <strong>der</strong> Evaluierung.......................................................................47<br />
Tab. 4: Auflistung <strong>der</strong> Tiere, welche biomechanisch untersucht worden sind, wobei die<br />
Kniegelenke <strong>der</strong> rechten Gliedmaße eines jeden Tieres operiert wurden und die<br />
<strong>der</strong> linken Gliedmaße als Kontrolle intakt geblieben sind....................................47<br />
Tab. 5: Einteilung <strong>der</strong> computertomographisch detektierten Bohrkanalerweiterung (TE)<br />
in vier Grade anhand <strong>der</strong> Durchmesser- und Flächenmessdaten bzw. aufgrund<br />
<strong>der</strong> Zunahmen dieser zwei Werte, wobei Grad 0 keine, Grad 1 milde, Grad 2<br />
eindeutige und Grad 3 massive Bohrkanalerweiterung bedeutet..........................53<br />
Tab. 6: Anzahl und prozentualer Anteil <strong>der</strong> Tiere mit dem entsprechenden TE-Grad.<br />
Definition einer Bohrkanalerweiterung bei Vorliegen von Grad 1, 2 und/o<strong>der</strong><br />
3.............................................................................................................................79
124
10 Literaturverzeichnis<br />
AGLIETTI, P., G. ZACCHEROTTI, A. J. SIMEONE u. R. BUZZI (1998):<br />
Anatomic versus non-anatomic tibial fixation in anterior cruciate ligament reconstruction with<br />
bone-patellar tendon-bone graft.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 6 Suppl 1, 43-48<br />
AICHROTH, P. M., D. V. PATEL u. P. ZORRILLA (2002):<br />
The natural history and treatment of rupture of the anterior cruciate ligament in children and<br />
adolescents. A prospective review.<br />
J. Bone Joint Surg. Br. 84, 38-41<br />
AMIEL, D., J. B. KLEINER u. W. H. AKESON (1986):<br />
The natural history of the anterior cruciate ligament autograft of patellar tendon origin.<br />
Am. J. Sports Med. 14, 449-462<br />
AN, Y. H., u. R. J. FRIEDMAN (1999):<br />
Animal models in orthopaedic research.<br />
CRC Press, Boca Raton, London, New York, Washington, D.C.<br />
BALES, C. P., J. H. GUETTLER u. C. T. MOORMAN (2004):<br />
Anterior cruciate ligament injuries in children with open physis.<br />
Am. J. Sports Med. 32, 1978-1985<br />
BEHR, C. T., H. G. POTTER u. G. A. PALETTA, Jr. (2001):<br />
The relationship of the femoral origin of the anterior cruciate ligament and the distal femoral<br />
physeal plate in the skeletally immature knee. An anatomic study.<br />
Am. J. Sports Med. 29, 781-787<br />
BENEDETTO, K. P. (1995):<br />
The "gold standard" in cruciate ligament replacement.<br />
Chirurg 66, 1061-1070<br />
BENJAMIN, M., u. E. J. EVANS (1990):<br />
Fibrocartilage.<br />
J. Anat. 171, 1-15<br />
BISSON, L. J., T. WICKIEWICZ, M. LEVINSON u. R. WARREN (1998):<br />
ACL reconstruction in children with open physes.<br />
Orthopedics 21, 659-663<br />
125
BOHNSACK, M., S. HEHL, H. MOLLER, C. BORNER, C. J. WIRTH u. O. RUHMANN<br />
(2006):<br />
Influence of the postoperative activity level on tibial bone tunnel enlargement and functional<br />
treatment results following anterior cruciate ligament reconstruction using a patellar tendon<br />
autograft.<br />
Z. Orthop. Ihre Grenzgeb. 144, 373-379<br />
BUELOW, J. U., R. SIEBOLD u. A. ELLERMANN (2002):<br />
A prospective evaluation of tunnel enlargement in anterior cruciate ligament reconstruction<br />
with hamstrings: extracortical versus anatomical fixation.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 10, 80-85<br />
BUTLER, D. L., E. S. GROOD, F. R. NOYES, M. L. OLMSTEAD, R. B. HOHN, S. P.<br />
ARNOCZKY u. M. G. SIEGEL (1989):<br />
Mechanical properties of primate vascularized vs. nonvascularized patellar tendon grafts;<br />
changes over time.<br />
J. Orthop. Res. 7, 68-79<br />
CAMERON, M., A. BUCHGRABER, H. PASSLER, M. VOGT, E. THONAR, F. FU u. C.<br />
H. EVANS (1997):<br />
The natural history of the anterior cruciate ligament-deficient knee. Changes in synovial fluid<br />
cytokine and keratan sulfate concentrations.<br />
Am. J. Sports Med. 25, 751-754<br />
CAMERON, M. L., F. H. FU, H. H. PAESSLER, M. SCHNEIDER u. C. H. EVANS (1994):<br />
Synovial fluid cytokine concentrations as possible prognostic indicators in the ACL-deficient<br />
knee.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 2, 38-44<br />
CLAES, L. (1994):<br />
Hefte zu <strong>der</strong> Unfallchirurg - Die wissenschaftlichen Grundlagen des Ban<strong>der</strong>satzes.<br />
L. CLAES (Hrsg)<br />
Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York<br />
CLATWORTHY, M. G., P. ANNEAR, J. U. BULOW u. R. J. BARTLETT (1999):<br />
Tunnel widening in anterior cruciate ligament reconstruction: a prospective evaluation of<br />
hamstring and patella tendon grafts.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 7, 138-145<br />
CUMMINGS, J. F., u. E. S. GROOD (2002):<br />
The progression of anterior translation after anterior cruciate ligament reconstruction in a caprine<br />
model.<br />
J. Orthop. Res. 20, 1003-1008<br />
DELEE, J. C., u. R. CURTIS (1983):<br />
Anterior cruciate ligament insufficiency in children.<br />
Clin. Orthop. 172, 112-118<br />
126
DODDS, J. A., u. S. P. ARNOCZKY (1994):<br />
Anatomy of the anterior cruciate ligament: A blueprint for repair and reconstruction.<br />
Arthroscopy 10, 132-139<br />
DREYMANN, B. (2007):<br />
Histologische und biomechanische Untersuchung <strong>der</strong> Transplantateinheilung nach Ersatz des<br />
vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes beim juvenilen Schaf.<br />
Hannover, Tierärztl. Hochschule, Klinik für kleine Haustiere, Diss.<br />
FAHEY, M., u. P. A. INDELICATO (1994):<br />
Bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament replacement.<br />
Am. J. Sports Med. 22, 410-414<br />
FAUNO, P., u. S. KAALUND (2005):<br />
Tunnel widening after hamstring anterior cruciate ligament reconstruction is influenced by the<br />
type of graft fixation used: a prospective randomized study.<br />
Arthroscopy 21, 1337-1341<br />
FINK, C., M. ZAPP, K. P. BENEDETTO, W. HACKL, C. HOSER u. M. RIEGER (2001):<br />
Tibial tunnel enlargement following anterior cruciate ligament reconstruction with patellar<br />
tendon autograft.<br />
Arthroscopy 17, 138-143<br />
FRANK, C. B., u. D. W. JACKSON (1997):<br />
The science of reconstruction of the anterior cruciate ligament.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 79, 1556-1576<br />
FRITZ, F. (2006):<br />
Untersuchungen zum Prozess <strong>der</strong> Ligamentisation und <strong>der</strong> Sehnendefektheilung beim Ersatz<br />
des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes im juvenilen Schafmodell.<br />
Hannover, Tierärztl. Hochschule, Diss.<br />
GAULRAPP, H. M., u. J. HAUS (2006):<br />
Intraarticular stabilization after anterior cruciate ligament tear in children and adolescents:<br />
results 6 years after surgery.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 14, 417-424<br />
GETELMANN, M. H., u. M. J. FRIEDMANN (1999):<br />
Revision anterior cruciate ligament reconstruction surgery.<br />
J. Am. Acad. Orthop. Surg. 7, 189-198<br />
GOKCE, A., T. BEYZADEOGLU, F. OZYER, H. BEKLER u. F. ERDOGAN (2008):<br />
Does bone impaction technique reduce tunnel enlargement in ACL reconstruction?<br />
Int. Orthop.<br />
127
GOLDRING, S. R., A. L. SCHILLER, M. ROELKE, C. M. ROURKE, D. A. O'NEIL u. W.<br />
H. HARRIS (1983):<br />
The synovial-like membrane at the bone-cement interface in loose total hip replacements and<br />
its proposed role in bone lysis.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 65, 575-584<br />
HAMADA, M., K. SHINO, S. HORIBE, T. MITSUOKA, Y. TORITSUKA u. N.<br />
NAKAMURA (2005):<br />
Changes in cross-sectional area of hamstring anterior cruciate ligament grafts as a function of<br />
time following transplantation.<br />
Arthroscopy 21, 917-922<br />
HANTES, M. E., D. S. MASTROKALOS, J. YU u. H. H. PAESSLER (2004):<br />
The effect of early motion on tibial tunnel widening after anterior cruciate ligament replacement<br />
using hamstring tendon grafts.<br />
Arthroscopy 20, 572-580<br />
HARNER, C. D., E. OLSON, J. J. IRRGANG, S. SILVERSTEIN, F. H. FU u. M. SILBEY<br />
(1996):<br />
Allograft versus autograft anterior cruciate ligament reconstruction: 3- to 5-year outcome.<br />
Clin. Orthop. Relat. Res. 134-144<br />
HILDEBRANDT, H. (1998):<br />
Pschyrembel, Klinisches Wörterbuch.<br />
258., Walter de Gruyter, Berlin, New York<br />
HOHER, J., H. D. MOLLER u. F. H. FU (1998):<br />
Bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction: fact or fiction?<br />
Knee. Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 6, 231-240<br />
HUNT, P. (2003):<br />
Elektronenmikroskopische Analyse des Remodelings eines freien Sehnentransplantates nach<br />
Ersatz des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes unter lokalem Einfluss von platelet-<strong>der</strong>ived growth factor.<br />
Berlin, freie Univ., Veterinärmed. Fak., Diss.<br />
HUNT, P., S. U. SCHEFFLER, F. N. UNTERHAUSER u. A. WEILER (2005):<br />
A model of soft-tissue graft anterior cruciate ligament reconstruction in sheep.<br />
Arch. Orthop. Trauma Surg. 125, 238-248<br />
IORIO, R., A. VADALA, G. ARGENTO, S. DI, V u. A. FERRETTI (2007):<br />
Bone tunnel enlargement after ACL reconstruction using autologous hamstring tendons: a CT<br />
study.<br />
Int. Orthop. 31, 49-55<br />
JACKSON, D. W., E. S. GROOD, S. P. ARNOCZKY, D. L. BUTLER u. T. M. SIMON<br />
(1987):<br />
Freeze dried anterior cruciate ligament allografts. Preliminary studies in a goat model.<br />
Am. J. Sports Med. 15, 295-303<br />
128
JACKSON, D. W., G. E. WINDLER u. T. M. SIMON (1990):<br />
Intraarticular reaction associated with the use of freeze-dried, ethylene oxide-sterilized bonepatella<br />
tendon-bone allografts in the reconstruction of the anterior cruciate ligament.<br />
Am. J. Sports Med. 18, 1-10<br />
JACKSON, D. W., E. S. GROOD, J. D. GOLDSTEIN, M. A. ROSEN, P. R. KURZWEIL, J.<br />
F. CUMMINGS u. T. M. SIMON (1993):<br />
A comparison of patellar tendon autograft and allograft used for anterior cruciate ligament<br />
reconstruction in the goat model.<br />
Am. J. Sports Med. 21, 176-185<br />
JANSSON, K. A., A. HARILAINEN, J. SANDELIN, P. T. KARJALAINEN, H. J. ARONEN<br />
u. K. TALLROTH (1999):<br />
Bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction with the hamstring<br />
autograft and endobutton fixation technique. A clinical, radiographic and magnetic resonance<br />
imaging study with 2 years follow-up.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 7, 290-295<br />
JASTY, M. (1993):<br />
Clinical reviews: particulate debris and failure of total hip replacements.<br />
J. Appl. Biomater. 4, 273-276<br />
JAUREGUITO, J. W., u. L. E. PAULOS (1996):<br />
Why grafts fail.<br />
Clin. Orthop. Relat. Res. 325, 25-41<br />
JIRANEK, W. A., M. MACHADO, M. JASTY, D. JEVSEVAR, H. J. WOLFE, S. R.<br />
GOLDRING, M. J. GOLDBERG u. W. H. HARRIS (1993):<br />
Production of cytokines around loosened cemented acetabular components. Analysis with<br />
immunohistochemical techniques and in situ hybridization.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 75, 863-879<br />
JÜRGENSEN, I. (2003):<br />
Autogener vor<strong>der</strong>er Kreuzban<strong>der</strong>satz bei offenen Epiphysenfugen am Tiermodell.<br />
Gießen, Justus-Liebig-Univ., Fachbereich Orthopädie, Habil.-Schr.<br />
KENNEDY, JC., HW. WEINBERG u. A. WILSON (1974):<br />
The anatomy and function of the anterior cruciate ligament. As determined by clinical and<br />
morphological studies.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 56, 223-235<br />
KLEIN, J. P., D. M. LINTNER, D. DOWNS u. K. VAVRENKA (2003):<br />
The incidence and significance of femoral tunnel widening after quadrupled hamstring anterior<br />
cruciate ligament reconstruction using femoral cross pin fixation.<br />
Arthroscopy 19, 470-476<br />
129
KOBAYASHI, M., Y. NAKAGAWA, T. SUZUKI, S. OKUDAIRA u. T. NAKAMURA<br />
(2006):<br />
A retrospective review of bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction<br />
with hamstring tendons fixed with a metal round cannulated interference screw in<br />
the femur.<br />
Arthroscopy 22, 1093-1099<br />
KOHN, D., u. S. RUPP (2000):<br />
Strategies for interventional revisions in failed anterior cruciate ligament reconstruction.<br />
Chirurg 71, 1055-1065<br />
KOMAN, J. D., u. J. O. SANDERS (1999):<br />
Valgus deformity after reconstruction of the anterior cruciate ligament in a skeletally immature<br />
patient. A case report.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 81, 711-715<br />
L'INSALATA, J. C., B. KLATT, F. H. FU u. C. D. HARNER (1997):<br />
Tunnel expansion following anterior cruciate ligament reconstruction: a comparison of hamstring<br />
and patellar tendon autografts.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 5, 234-238<br />
LEPPALA, J., P. KANNUS, A. NATRI, M. PASANEN, H. SIEVANEN, I. VUORI u. M.<br />
JARVINEN (1999):<br />
Effect of anterior cruciate ligament injury of the knee on bone mineral density of the spine<br />
and affected lower extremity: a prospective one-year follow-up study.<br />
Calcif. Tissue Int. 64, 357-363<br />
LEVY, I. M., P. A. TORZILLI u. R. F. WARREN (1982):<br />
The effect of medial meniscectomy on anterior-posterior motion of the knee.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 64, 883-888<br />
LINN, R. M., D. A. FISCHER, J. P. SMITH, D. B. BURSTEIN u. D. C. QUICK (1993):<br />
Achilles tendon allograft reconstruction of the anterior cruciate ligament-deficient knee.<br />
Am. J. Sports Med. 21, 825-831<br />
LIPSCOMB, A. B., u. A. F. ANDERSON (1986):<br />
Tears of the anterior cruciate ligament in adolescents.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 68, 19-28<br />
MA, C. B., K. FRANCIS, J. TOWERS, J. IRRGANG, F. H. FU u. C. H. HARNER (2004):<br />
Hamstring anterior cruciate ligament reconstruction: a comparison of bioabsorbable interference<br />
screw and endobutton-post fixation.<br />
Arthroscopy 20, 122-128<br />
MAFFULLI, N., u. A. D. BAXTER-JONES (1995):<br />
Common skeletal injuries in young athletes.<br />
Sports Med. 19, 137-149<br />
130
MALONEY, W. J., M. JASTY, W. H. HARRIS, J. O. GALANTE u. J. J. CALLAGHAN<br />
(1990):<br />
Endosteal erosion in association with stable uncemented femoral components.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 72, 1025-1034<br />
MCINTOSH, A. L., D.L. DAHM u. M.J. STUART (2006):<br />
Anterior cruciate ligament reconstruction in the skeletally immature patient.<br />
Arthroscopy 22, 1325-1330<br />
MINKIN, C. (1982):<br />
Bone acid phosphatase: tartrate-resistant acid phosphatase as a marker of osteoclast function.<br />
Calcif. Tissue Int. 34, 285-290<br />
NAKHOSTINE, M., S. R. BOLLEN u. M. J. CROSS (1995):<br />
Reconstruction of mid-substance anterior cruciate rupture in adolescents with open physes.<br />
J. Pediatr. Orthop. 15, 286-287<br />
NEBELUNG, W., R. BECKER, M. MERKEL u. M. ROPKE (1998):<br />
Bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction with semitendinosus<br />
tendon using Endobutton fixation on the femoral side.<br />
Arthroscopy 14, 810-815<br />
NICKEL, R., A. SCHUMMER u. E. SEIFERLE (1992):<br />
Lehrbuch <strong>der</strong> Anatomie <strong>der</strong> Haustiere - Band I.<br />
6. Aufl., Verlag Paul Parey, Berlin und Hamburg<br />
NOTTAGE, W. M., u. P. A. MATSUURA (1994):<br />
Management of complete traumatic anterior cruciate ligament tears in the skeletally immature<br />
patient: current concepts and review of the literature.<br />
Arthroscopy 10, 569-573<br />
NOVAES, G. S., S. B. DE MELLO, I. M. LAURINDO, F. A. PALACIOS u. W.<br />
COSSERMELLI (1997):<br />
Intra-articular nitric oxide levels in patients with rheumatoid arthritis.<br />
Rev. Hosp. Clin. Fac. Med. Sao Paulo 52, 55-59<br />
NOYES, F. R., u. S. D. BARBER-WESTIN (2001):<br />
Revision anterior cruciate surgery with use of bone-patellar tendon-bone autogenous grafts.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 83-A, 1131-1143<br />
NUNAMAKER, D. M. (1998):<br />
Experimental models of fracture repair.<br />
Clin. Orthop. Relat. Res. 355, 56-65<br />
OETTEL, G. M., u. A. B. IMHOFF (1998):<br />
Revisionschirurgie bei fehlgeschlagener vor<strong>der</strong>er Kreuzbandplastik.<br />
Zentralbl. Chir. 123, 1033-1039<br />
131
OWINGS, M. F., u. L. J. KOZAK (1998):<br />
Ambulatory and inpatient procedures in the United States, 1996.<br />
Vital Health Stat. 13 , 1-119<br />
PARFITT, A. M., M. K. DREZNER, F. H. GLORIEUX, J. A. KANIS, H. MALLUCHE, P. J.<br />
MEUNIER, S. M. OTT u. R. R. RECKER (1987):<br />
Bone histomorphometry: standardization of nomenclature, symbols, and units. Report of the<br />
ASBMR Histomorphometry Nomenclature Committee.<br />
J. Bone Miner. Res. 2, 595-610<br />
PETERSEN, W., u. H. LAPRELL (2000):<br />
Insertion of autologous tendon grafts to the bone: a histological and immunohistochemical<br />
study of hamstring and patellar tendon grafts.<br />
Knee. Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 8, 26-31<br />
PEYRACHE, M. D., P. DJIAN, P. CHRISTEL u. J. WITVOET (1996):<br />
Tibial tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction by autogenous bonepatellar<br />
tendon-bone graft.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 4, 2-8<br />
POHLMEYER, K. (1985) :<br />
Zur vergleichenden Anatomie von Damtier, Schaf und Ziege.<br />
Verlag Paul Parey, Berlin, Hamburg, S.264<br />
RADFORD, W. J., u. A. A. AMIS (1990):<br />
Biomechanics of a double prosthetic ligament in the anterior cruciate deficient knee.<br />
J. Bone Joint Surg. Br. 72, 1038-1043<br />
RADFORD, W. J., A. A. AMIS, S. A. KEMPSON, A. C. STEAD u. M. CAMBURN (1994):<br />
A comparative study of single- and double-bundle ACL reconstructions in sheep.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 2, 94-99<br />
RADFORD, W. J. P., A. A. AMIS u. A. C. STEAD (1996):<br />
The ovine stifle as a model for human cruciate ligament surgery.<br />
Vet. Comp. Orthop. Traumatol. 9, 134-139<br />
ROBERTS, T. S., D. DREZ, Jr., W. MCCARTHY u. R. PAINE (1991):<br />
Anterior cruciate ligament reconstruction using freeze-dried, ethylene oxide-sterilized, bonepatellar<br />
tendon-bone allografts. Two year results in thirty-six patients.<br />
Am. J. Sports Med. 19, 35-41<br />
RODEO, S. A., S. KAWAMURA, H. J. KIM, C. DYNYBIL u. L. YING (2006):<br />
Tendon healing in a bone tunnel differs at the tunnel entrance versus the tunnel exit: An effect<br />
of graft-tunnel motion?<br />
Am. J. Sports Med. 34, 1790-1800<br />
132
RODEO, S. A., S. KAWAMURA, C. B. MA, X. H. DENG, P. S. SUSSMAN, P. HAYS u. L.<br />
YING (2007):<br />
The effect of osteoclastic activity on tendon-to-bone healing: an experimental study in rabbits.<br />
J Bone Joint Surg. Am. 89, 2250-2259<br />
ROMEIS, B. (1989):<br />
Mikroskopische Technik.<br />
P. BÖCK (Hrsg)<br />
17., Urban & Schwarzenberg, München, Wien, Baltimore<br />
SCHERER, M. A., u. T. BRILL (1994):<br />
Vergleich <strong>der</strong> topographischen und funktionellen Anatomie des Kniegelenks verschiedener<br />
Spezies und Alternativen <strong>der</strong> Immobilisation.<br />
In: Claes, L. (Hrsg): Hefte zu <strong>der</strong> Unfallchirurg - Die wissenschaftlichen Grundlagen des<br />
Ban<strong>der</strong>satzes. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 39-49<br />
SCHREIBER, J. (1947):<br />
Beiträge zur vergleichenden Anatomie und Mechanik des Kniegelenkes.<br />
Wien. tierärztl. Monatsschr. 54, 725-744<br />
SCHULTE, K., M. MAJEWSKI u. J. J. IRRGANG (1995):<br />
Radiographic tunnel changes following arthroscopic ACL reconstruction: autograft versus<br />
allograft.<br />
Arthroscopy 11, 372-373<br />
SEGAWA, H., G. OMORI, S. TOMITA u. Y. KOGA (2001):<br />
Bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction using hamstring tendons.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 9, 206-210<br />
SEIL, R. (2002):<br />
Die Ersatzplastik des vor<strong>der</strong>en Kreuzbandes bei offenen Wachstumsfugen - eine experimentelle<br />
Untersuchung.<br />
Homburg, Univ. Homburg/Saar, Med. Fak., Habil.-Schr.<br />
SEILER, H., u. H. R. FRANK (1993):<br />
Suture of the anterior cruciate ligament--what is the real value of this method?.<br />
Unfallchirurg 96, 443-450<br />
SHELBOURNE, K. D., u. P. NITZ (1990):<br />
Accelerated rehabilitation after anterior cruciate ligament reconstruction.<br />
Am. J. Sports Med. 18, 292-299<br />
SIEBOLD, R., Z. S. KISS u. H. G. MORRIS (2007):<br />
Effect of compaction drilling during ACL reconstruction with hamstrings on postoperative<br />
tunnel widening.<br />
Arch. Orthop. Trauma Surg. 128, 461-468<br />
133
STANITSKI, C. L. (1995):<br />
Anterior Cruciate Ligament Injury in the Skeletally Immature Patient: Diagnosis and Treatment.<br />
J. Am. Acad. Orthop. Surg. 3, 146-158<br />
TAPPER, J. E., S. FUKUSHIMA, H. AZUMA, G. M. THORNTON, J. L. RONSKY, N. G.<br />
SHRIVE u. C. B. FRANK (2006):<br />
Dynamic in vivo kinematics of the intact ovine stifle joint.<br />
J. Orthop. Res. 24, 782-792<br />
TO, J. T., S. M. HOWELL u. M. L. HULL (1999):<br />
Contributions of femoral fixation methods to the stiffness of anterior cruciate ligament replacements<br />
at implantation.<br />
Arthroscopy 15, 379-387<br />
UNTERHAUSER, F. N. (2004):<br />
Revaskularisierung und Nachweis von Myofibroblasten im freien Sehnentransplantat nach<br />
vor<strong>der</strong>em Kreuzban<strong>der</strong>satz.<br />
Berlin, Humboldt Univ., Med. Fak., Diss.<br />
VAN'T HOF, R. J., u. S. H. RALSTON (2001):<br />
Nitric oxide and bone.<br />
Immunology 103, 255-261<br />
VERGIS, A., u. J. GILLQUIST (1995):<br />
Graft failure in intra-articular anterior cruciate ligament reconstructions: a review of the literature.<br />
Arthroscopy 11, 312-321<br />
WEBSTER, K. E., J. A. FELLER u. K. A. HAMEISTER (2001):<br />
Bone tunnel enlargement following anterior cruciate ligament reconstruction: a randomised<br />
comparison of hamstring and patellar tendon grafts with 2-year follow-up.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 9, 86-91<br />
WEBSTER, K. E., J. A. FELLER, J. ELLIOTT, A. HUTCHISON u. R. PAYNE (2004):<br />
A comparison of bone tunnel measurements made using computed tomography and digital<br />
plain radiography after anterior cruciate ligament reconstruction.<br />
Arthroscopy 20, 946-950<br />
WEBSTER, K. E., J. J. CHIU u. J. A. FELLER (2005):<br />
Impact of measurement error in the analysis of bone tunnel enlargement after anterior cruciate<br />
ligament reconstruction.<br />
Am. J. Sports Med. 33, 1680-1687<br />
WETZLER, M. J., A. R. BARTOLOZZI, M. J. GILLESPIE u. D. L. RUBENSTEIN (1996):<br />
Revision anterior cruciate ligament reconstruction.<br />
Operat.Tech. Orthop. 6, 181-189<br />
134
WILLIAMS, R. J., III, J. HYMAN, F. PETRIGLIANO, T. ROZENTAL u. T. L.<br />
WICKIEWICZ (2004):<br />
Anterior cruciate ligament reconstruction with a four-strand hamstring tendon autograft.<br />
J. Bone Joint Surg. Am. 86-A, 225-232<br />
WILSON, T. C., A. KANTARAS, A. ATAY u. D. L. JOHNSON (2004):<br />
Tunnel enlargement after anterior cruciate ligament surgery.<br />
Am. J. Sports Med. 32, 543-549<br />
WIRTH, C. J., u. G. PETERS (1998):<br />
The dilemma with multiply reoperated knee instabilities.<br />
Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 6, 148-159<br />
WOLFF, J. (1892):<br />
Das Gesetz <strong>der</strong> Transformation <strong>der</strong> Knochen.<br />
A. Hirschfeld, Berlin<br />
XEROGEANES, J. W., R. J. FOX, Y. TAKEDA, H. S. KIM, Y. ISHIBASHI, G. J. CARLIN<br />
u. S. L. WOO (1998):<br />
A functional comparison of animal anterior cruciate ligament models to the human anterior<br />
cruciate ligament.<br />
Ann. Biomed. Eng. 26, 345-352<br />
YOSHIYA, S., M. NAGANO, M. KUROSAKA, H. MURATSU u. K. MIZUNO (2000):<br />
Graft healing in the bone tunnel in anterior cruciate ligament reconstruction.<br />
Clin. Orthop. Relat. Res. 376, 278-286<br />
ZANTOP, T., u. W. PETERSEN (2007):<br />
Double bundle revision of a malplaced single bundle vertical ACL reconstruction: ACL revision<br />
surgery using a two femoral tunnel technique.<br />
Arch. Orthop. Trauma Surg.<br />
ZYSK, S. P., A. KRUGER, A. BAUR, A. VEIHELMANN u. H. J. REFIOR (2000):<br />
Tripled semitendinosus anterior cruciate ligament reconstruction with Endobutton fixation: a<br />
2-3-year follow-up study of 35 patients.<br />
Acta Orthop. Scand. 71, 381-386<br />
135
136
11 Danksagung<br />
Herrn Prof. Dr. Michael Fehr und Herrn Prof. Dr. Johannes Zeichen danke ich sehr für die stets geduldige<br />
und kompetente Betreuung meiner Dissertation.<br />
Herrn Dr. Rupert Meller danke ich für die Aufnahme ins Team <strong>der</strong> Schafstudie, die Überlassung des<br />
Themas und die Anleitung zum ergebnisorientierten Arbeiten.<br />
Sabine Thoben und Beatrix Dreymann danke ich ganz herzlich für die freundliche und tatkräftige Hilfe,<br />
die gute Zusammenarbeit und die vielen lustigen Stunden in den Laborräumen, aber auch außerhalb<br />
des Universitätsgeländes.<br />
Frie<strong>der</strong>ike Fritz und Fre<strong>der</strong>ike Schibbora danke ich für Ihre freundliche Unterstützung.<br />
Allen Mitarbeiter/innen des LBBs danke ich für das stets fröhliche und angenehme Arbeitsklima.<br />
Insbeson<strong>der</strong>e danke ich PD Dr. Christof Hurschler, Sophie Müller, Matthias Reebmann, Carla Janning,<br />
Yvonne Noll, Frank Seehaus, Dr. Frank Witte und Prof. Dr. Henning Windhagen für die fachliche<br />
Beratung und Unterstützung bei den histologischen und biomechanischen Untersuchungen.<br />
Ein ganz beson<strong>der</strong>er Dank gilt Dr. Elmar Willbold für die großartige Hilfe in histologischen Belangen<br />
und die vielen wertvollen Ratschläge.<br />
Allen Mitarbeiter/innen des Tierlabors danke ich für die gute Versorgung unserer Schafe und unseres<br />
ganzen Teams.<br />
Frau Prof. Dr. A. Meyer-Lindenberg danke ich für das großzügige Bereitstellen des Mikroskops und<br />
<strong>der</strong> Farbkamera zur fotografischen Dokumentation <strong>der</strong> histologischen Schnitte.<br />
Herrn Bernhard Vaske danke ich für die Unterstützung und freundliche Beratung in allen biometrischen<br />
Fragestellungen.<br />
Herrn Dr. Timo Stübig danke ich bezüglich <strong>der</strong> Hilfestellung bei <strong>der</strong> computertomographischen Auswertung.<br />
Herrn Karl-Heinz Hansmann und seinem Team danke ich für die fachgemäße und kompetente Durchführung<br />
<strong>der</strong> Zylin<strong>der</strong>bohrung in <strong>der</strong> zentralen Forschungswerkstatt <strong>der</strong> MHH.<br />
Herrn Mirko Franz danke ich für seine hervorragenden Grafiken bzw. Zeichnungen.<br />
Meiner Freundin Jasmine Har<strong>der</strong> gilt ein ganz beson<strong>der</strong>er Dank.<br />
Ohne sie wäre die Studienzeit in Hannover und Wien für mich nur halb so schön gewesen.<br />
Es freut mich zutiefst, einen so wertvollen Menschen kennengelernt zu haben.<br />
Allen meinen Freunden und Verwandten, die mich in dieser Zeit unterstützt haben, danke ich ebenfalls<br />
ganz herzlich.<br />
Mein größter Dank gebührt meinen Eltern Ingrid und Günther Ned<strong>der</strong>mann und meiner Großmutter<br />
Annemarie Schrö<strong>der</strong>.<br />
Ich danke ihnen aus tiefstem Herzen für die Werte, die sie mir vermittelt haben, für ihre stete Unterstützung,<br />
ihre wertvollen Ratschläge und vor allem für ihre bedingungslose Liebe.<br />
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