2 Einleitung

Aus Unfall- und Wiederherstellungschirurgie Campus Virchow
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
DISSERTATION
Vergleichende radiologische Ergebnisse
bei der Stimulation der ventralen
Spondylodese der Halswirbelsäule durch
Poly-(D,L-lactide) beschichtete, BMP-2
sowie IGF-I/ TGF-ß1 augmentierte
intervertebrale Cages
Zur Erlangung des akademischen Grades
doktor medicinae (Dr. med.)
vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
von
Christian Knispel
aus Hoyerswerda
Dekan: Prof. Dr. med. Dr. h. c. R. Felix
Gutachter:
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Datum der Promotion: [Hier klicken und Datum eingeben]
Unfall- und Wiederherstellungschirurgie Campus Virchow
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
DISSERTATION
Vergleichende radiologische Ergebnisse
bei der Stimulation der ventralen
Spondylodese der Halswirbelsäule durch
Poly-(D,L-lactide) beschichtete, BMP-2
sowie IGF-I/ TGF-ß1 augmentierte
intervertebrale Cages
1.1
Zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin
der Medizinischen Fakultät der Humboldt- Universität zu Berlin,
Universitätsklinikum [Hier klicken und Einrichtung eingeben]
DISSERTATION
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Zur Erlangung des akademischen Grades
doktor medicinae (Dr. med.)
Unfall- und Wiederherstellungschirurgie Campus Virchow
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
Christian Knispel
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Gutachter:
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eingereicht:
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Datum der Promotion: [Hier klicken und Datum eingeben]
Zusammenfassung
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Abstract
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Schlagwörter:
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Keywords:
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Dissertation
1
Dekan: Prof. Dr. med. Dr. h. c. R. Felix
4
Datum der Promotion:
4
[Hier klicken und Datum eingeben]
Dissertation
4
1.1
Zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin
2
Einleitung
13
2.1
Die ventrale Spondylodese
13
2.2
Fusionstechniken
14
2.2.1
Der autologe trikortikale Beckenkammspan
14
2.2.2
Hydroxylapatit-
Implantate
15
2.2.3
Intervertebrale Cages
2.3
Einfluss
der
und
5
Kalziumphosphat-Keramik-
Wachstumsfaktoren
16
auf
die
Knochenformation 17
2.3.1
IGF-I (insulin-like growth factor)
19
2.3.2
TGF-ß (transforming growth factor)
20
2.3.3
Kombination von IGF-I und TGF-ß
21
2.3.4
BMP-2 (bone morphogenetic protein)
21
2.4
Trägermaterialien
23
2.4.1
PDLLA (Poly-(D,L-laktid) Beschichtung
23
2.5
Bedeutung der Untersuchung und Fragestellung
24
3
Material und Methodik
26
3.1
Versuchstiere
26
3.1.1
Unterbringung der Versuchstiere
26
3.2
Gruppeneinteilung der Versuchstiere
26
3.3
Cages
27
3.4
Implantatbeschichtung
27
3.4.1
PDLLA- Beschichtung
27
3.4.2
Wachstumsfaktoren
27
3.4.3
Beschichtung der Cages
28
3.5
Operation
28
3.5.1
Operationsvorbereitung
28
3.5.2
Operationsablauf
29
3.5.3
Narkoseausleitung
33
3.5.4
Postoperatives Procedere
33
3.5.5
Postoperativer klinischer Verlauf
33
3.6
Tötung der Versuchstiere
33
3.7
Radiologische Untersuchungen
34
3.7.1
Standardisierung
34
3.7.2
Radiologische Verlaufskontrollen
34
3.7.3
Standard-Röntgen
35
3.7.4
Funktions-Röntgen
35
3.7.5
Evaluation der Verlaufs- und Funktionsröntgenbilder
36
3.7.6
Röntgenscore
38
3.7.7
Quantitative Computertomographie
38
3.7.8
Statistik
41
4
Ergebnisse
41
4.1
Ergebnisse der Röntgenologischen Untersuchungen
41
4.1.1
Bandscheibenraumhöhen
41
4.1.2
Intervertebralwinkel (IVW)
49
4.1.3
Lordosewinkel (LDW)
52
4.1.4
Translation (TL)
54
4.1.5
Röntgenscore
55
4.1.6
Funktionsradiologische Ergebnisse
56
4.2
Ergebnisse der QCT- Untersuchungen
61
4.2.1
Bone mineral density (BMD)
61
4.2.2
Durchschnittliche
BMD,
BMV,
BMC
im
Wirbelsegment C3/C4.
63
4.2.3
CT- Fusionsscore
67
5
Diskussion
67
6
Zusammenfassung
74
7
Anhang
123
8
Danksagung
124
Widmung
[Hier klicken und Widmung eingeben]
Abkürzungsverzeichnis
[Kurzform] [Hier klicken und ausgeschriebene Form eingeben]
[Kurzform] [Hier klicken und ausgeschriebene Form eingeben]
Vorwort
[Hier klicken und Vorwort eingeben]
2
Einleitung
2.1
Die ventrale Spondylodese
Die chirurgische Versorgung der Wirbelsäule gehört nicht zu den neu
entdeckten Operationen der Chirurgie dieser Zeit. Jedoch unterlag Sie in den
vergangenen Jahren zahlreicher Modernisierungsversuche und ständiger
Weiterentwicklungen. Im Jahr 1881 wurde erstmals durch Harda [126] eine
stabilisierende
Operation
an
der
Halswirbelsäule
vorgenommen
und
beschrieben. 1895 erscheint In Paris eine Veröffentlichung des Neurochirurgen
Chipault [127] über die Operation an der ventralen Halswirbelsäule. Die
interkorporelle ventrale Spondylodese der Halswirbelsäule wurde 1952 erstmals
von Bailey und Badgley [145] beschrieben. Große Fortschritte wurden durch die
von Robinson entwickelte Technik unter Verwendung eines Knochenspanes
erzielt. Mit der Beschreibung des ventralen Zugangs zur Halswirbelsäule durch
Dr. Robert A. Robinson und G. Smith, [85, 84] die unter Vorstellung einer
neuen Fusionstechnik bei der ein Knochenspan in den ausgeräumten
Bandscheibenraum eingebracht wird, der die Distraktion im Segment aufrecht
erhält, wodurch nach fester Konsolidierung ein stabiler Blockwirbel entsteht,
wurde die Möglichkeit eröffnet, global zervikale Diskopathien mit guter klinischer
Bilanz chirurgisch zu versorgen. Ein wenig später berichteten Cloward [25] und
Dereymaker [128] von ähnlichen Operationsmethoden.
Ziele der Weiterentwicklung waren und sind vor allem die Suche nach den
bestmöglichen Zugängen zur Halswirbelsäule sowie die Forschung nach der
optimalen Möglichkeit zur interkorporellen Fusionierung von Wirbelkörpern. Die
Notwendigkeit einer intervertebralen Fusion nach der zervikalen Diskektomie,
stellte sich in einigen Studien dar [20, 22,31,74,85,84,96]. Bei Diskektomien,
ohne darauf folgende Maßnahmen zum Erhalt des Intervertebralraumes, kann
es im klinischen Verlauf zu einem Kollaps des Bandscheibenraumes mit dem
Anstieg kyphotischer Fehlstellungen im betroffenen Wirbelsegment kommen.
Folge dieser Situation sind rezidivierende klinische und neurologische
Beschwerden, welche durch Anwendung fusionierender Operationsmethoden
einzugrenzen sind. Durch die anteriore zervikale Diskektomie unter dem Erhalt
des Bandscheibenraumes wird eine sichere Dekompression des Spinalkanals
sowie der Neuroforamina gestattet, wodurch die Verbesserung von klinischen
Symptomen wie Schmerz, Radikulopathie und Myelopathie erreicht werden
kann
[20,22,25,31,48,74,85,84,96].
Als
Operationsziel
wird
hierbei
ein
Maximum an Dauerstabilität durch die Spondylodese bei minimalem Aufwand
und Risiko angestrebt. Folglich wird eine intervertebrale Fusion des betroffenen
Segmentes nach Diskektomie empfohlen [4,20,22,30,31,74,85,84].
2.2
Fusionstechniken
2.2.1 Der autologe trikortikale Beckenkammspan
Die
weltweit
vebreitetste
Methode
zur
Anwendung
der
zervikalen
intervertebralen Fusion, findet unter Verwendung und Zuhilfenahme eines
autologen trikortikalen Beckenkammspanes statt. Operationsziel ist dabei ein
Maximum an Dauerstabilität durch die Spondylodese bei minimalem Aufwand
und Risiko. Hierbei konnten nach erfolgreicher solider knöcherner Fusion
klinische Erfolge von 85-90% [20,22,30,31,67] dargelegt werden. Tscherne
zeigte, dass sich bei vollständiger Durchbauung zwischen Grund- und
Deckplatte der zum Segment gehörigen Wirbelkörper eine solide ossäre
Verbindung im Mittel nach 3- 6 Monaten einstellt [109]. Dennoch treten derzeit
zahlreiche Probleme in das Blickfeld der klinischen Forschung. Somit ist es
nicht immer möglich, eine erfolgreiche knöcherne Fusion des Wirbelsegmentes
zu erzielen. In mehreren Studien wurde über eine Pseudarthroserate zwischen
4,4% und 20% [20,30,31,61,81,85,84,115] bei der unter Verwendung eines
autologen trikortikalen Beckenkammspanes stattfindenden Methodik berichtet.
Weiterhin ist zu bemerken, dass die autologe Substanz nur in begrenzter
Menge zur Verfügung steht, was vor allem im Zusammenhang auf die
multisegmentale Fusion an Bedeutung gewinnt. Somit sind unter den
gegebenen Umständen v.a. stabilisierende Operationen bei Tumorpatienten nur
beschränkt möglich. Beckenfrakturen sowie sacroiliakale Dislokationen zählen
zu den schwereren Komplikationen bei der operativen Entnahme des autologen
Beckenkammspanes (Entnahmemorbidität). Als weitere Komplikationen bei der
Beckenspanentnahme sind Nerven- Gefäßläsionen sowie die intraoperative
Weichteiltraumatisierung anzusprechen. Hinzufügend sind Frühkomplikationen
wie Wundhämatome und Infektionen als auch Langzeitkomplikationen wie
Dysästhesien, Taubheitsgefühl, Schmerzen, und Muskelhernien von erheblicher
klinischer
Relevanz
und
damit
[2,23,36,37,73,82,89,94,95,124,122,121].
ergänzend
Auch
zu
die
nennen
Sinterung
des
Intervertebralraumes mit daraus resultierender rezidivierender neurologischer
Symptomatik
und
kyphotischer
Fehlstellung,
Implantatwanderung-
und
Dislokationen können bei der intervertebralen Fusionen mit autologen
Beckenkammspänen beobachtet werden [23,82,89]. Bei der Verwendung von
allogenen
Beckenkammspan-
Implantaten
liegen
die
Fusionsraten
im
Gegensatz zum trikortikalen Beckenkammspan nur zwischen 42% und 88%.
Hierbei nehmen einige Autoren eine ablehnende Haltung ein, während andere
dieses Verfahren unterstützen [4,26,63,98,113,120].
2.2.2 Hydroxylapatit- und Kalziumphosphat-Keramik-Implantate
Vor allem
Kalziumphosphate
stellen
die
mineralische
Phase
unseres
Knochengerüstes dar. Überwiegender Bestandteil ist dabei das Hydroxylapatit,
weitere Anteile stellen das Trikalziumphosphat und Octakalziumphosphat dar.
Hydroxylapatit-
und
Calciumphosphat-Keramik-Implantate
sind
atoxische,
biokompatible Implantate, die aufgrund ihrer chemischen Ähnlichkeit zum
Knochenmineral in der Lage sind direkte, enge Verbindungen mit der
Knochenmaterie
einzugehen
[44,45,46,69,107].
Dabei stellten sich
bei
Untersuchungen von Kalziumphosphatkeramiken genauere Anforderungen
bezüglich der optimalen Strukturgestaltung heraus. So fand man, dass
Geschwindigkeit
und
Ausmaß
der
Knochenneubildung
im
direktem
Zusammenhang mit Dichte, Porosität, Porengröße- und länge stehen. Vor allem
Hydroxylapatit- und Calciumphosphat-Keramik-Implantate wurden auf der
Suche nach Alternativen getestet [21,27,28,76,106,124]. Tierversuche mit
diesen Implantaten ergaben annähernde intervertebrale Fusionsraten wie unter
der Verwendung von autologen Beckenkammspänen als Fusionsgrundlage
[124]. Bei der klinischen Anwendung kam es jedoch zu einer hohen Anzahl von
Stressfrakturen, Zwischenwirbelraumkollapsen und Implantat-Wanderungen,
die man durch eine zusätzliche ventrale Plattenosteosynthese unter Kontrolle
zu bringen versuchte, was jedoch so nicht zuverlässig gelang [35,99,115].
Histologische Untersuchungen ergaben, dass es unter Verwendung dieser
Implantate zu bindegewebigen Reaktionen am Knochen und dabei zu einem
Anstieg von Imlantateinkapselungen kommt, ohne dass der Knochen dabei
vollständig durchbaut wird [124]. Dennoch ist zu erwähnen, dass insbesondere
Hydroxylapatitkeramiken aufgrund ihrer Verfügbarkeit und Handhabung, sowie
der
biokompatiblen
Eigenschaften
eine
bemerkenswerte
Rolle
als
Knocheneratzmaterie verkörpern.
2.2.3 Intervertebrale Cages
Als Harms1986 einen zylindrischen metallischen intervertebralen Cage
entwickelte, war noch nicht abzusehen, welche Ausmaße die Weiterentwicklung
in den darauf folgenden Jahren annimmt. So entwarf Bagby [6] einen
schraubenartigen metallischen Bandscheibenersatz, den er für die Fusion
cervikaler und lumbaler Wirbelkörper konzipierte und diesen 1988 vorstellte.
Damit
wurde
Cagetechnologie
das
Interesse
erhitzt,
Implantatweiterentwicklungen
an
der
somit
mit
Reifung
folgten
und
eine
unterschiedlichem
Entwicklung
der
Vielzahl
von
Design
für
ganz
unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten. So zum Beispiel horizontale Zylinder,
vertikale Ringe, offene Boxen u.s.w., die aus verschiedenen Materialien (Stahl,
Titan, Karbon) gefertigt wurden [114]. Diese Implantate werden an der
Halswirbelsäule von ventral in den Intervertebralraum eingesetzt, der zuvor von
Bandscheibenmaterial befreit wird. Durch ihre Formschlüssigkeit und unter
Mitwirkung von Muskel und Bänderzug verankern sich die Cages in den Grundund Deckplatten der angrenzenden Wirbelkörper. Diese Weiterentwicklung
stellte einen wichtigen Schritt dar, da somit der Anspruch auf die Notwendigkeit
eines
Osteosyntheseschutzes,
durch
eine
ventrale
Osteosyntheseplattenverschraubung hinfällig wurde [6,56]. In klinischen und
tierexperimentellen Studien konnte gezeigt werden, dass gute Erfolge bei der
Spondylodesierung unter Verwendung dieser Implantate erreicht werden
[110,124,122,121]. Bei der Verwendung von Cages für die intervertebrale
Spondylodese wird dieser mit autologer Spongiosa aufgefüllt. Hierbei werden
geringere Mengen an Knochenmaterial benötigt, als unter der Fusion mit einem
Beckenkammspan, wodurch zusätzlich die Entnahmemorbidität gesenkt wird.
Ein weiterer Vorteil ist die Eigenschaft der Cages, als biomechanisch stabiles
Element die intraoperativ erzielte Distraktion des Intervertebralraumes aufrecht
und hierdurch die Neuroforamina offen zu halten. Weiterhin ermöglicht der
Gebrauch von Cages die Möglichkeit der mikroinvasiv- laparoskopisch
intervertebralen Implantation.
Jedoch stößt der Einsatz von Cages auch auf Grenzen. So konnten in
verschiedenen Studien ungewünschte Beobachtungen wie Imlantatsinterungen
[129], Dislokation [130] und biomechanisches Implantatversagen [131] erfasst
werden. Des Weiteren ist speziell bei langstreckigen Defektsituationen so z.B.:
Korproektomien mit ausgedehnten Fusionszeiträumen
zu
rechnen, die
sekundär zu „drop-outs“, Instabilitäten und anderen Komplikationen führen
können.
2.3
Einfluss der Wachstumsfaktoren auf die Knochenformation
Dass organische Knochenmatrix über osteoinduktive Potenz verfügt, ist schon
seit längerer Zeit bekannt und wurde erstmals 1938 von Levander [132]
beschrieben. Nachfolgend bestätigte Lacroix diese Ergebnisse und prägte den
Begriff „Osteogenin“ als eine in der Knochensubstanz enthaltene, hormonartige
Wirksubstanz [133]. Extraktionsversuche dieser spezifischen Substanz blieben
aber zunächst ohne Erfolg. Urist [147], gelang es 1965 erstmals osteoinduktive
Eigenschaften demineralisierter Knochenmatrix nachzuweisen. Seine Studien
zeigten, dass nach Implantation avitaler Knochenmatrix verschiedener Spezies
in heterotope muskuläre Lager allogener Empfängertiere eine de novo
Knochenformation auslösen kann. In den folgenden Jahren zeigten weitere
Arbeiten
die
osteogene
Potenz
der
Knochenmatrix
in
Bezug
auf
unterschiedliche Aktivitätsbeeinflussende Parameter wie Ort der Implantation
[134], gewebliche Herkunft der eingesetzten Matrix sowie Alter und Art der
verwendeten Spender- und Empfängertiere [135, 136]. Die technischen
Weiterentwicklungen der folgenden Jahre führten auf dem Gebiet der
Proteinisolation und der molekularbiologischen Klonierung zur Entdeckung
zahlreicher
Wachstumsfaktoren.
Die
Reinigung
demineralisierter
Knochenimplantate führte schließlich zur Entdeckung osteoinduktiver Proteine
wie TGF-ß (transforming growth factor-ß), BMP (bone morphogenetic protein),
FGF (fibroblast gowth factor) oder IGF (insulin-like growth factor). Derzeit
stehen der Medizin zahlreiche dieser Proteine in rekombinierter humaner (rh)
Form zur Verfügung und werden in verschiedenen tierexperimentellen und
klinischen Untersuchungen eingesetzt [34, 47, 70, 77, 90, 97, 105, 112, 119].
Nach Reddi et al, [137] stellt sich die Osteoinduktion wie folgend , als meist
gleich ablaufender Prozess mit hoher Reproduzierbarkeit der histologisch
zeitlich genau koordiniert und in verschiedenen Teilsequenzen kaskadenförmig
abläuft dar.
Dabei lässt sich
die Kaskade der Osteoinduktion in drei
Hauptphasen (Chemotaxis, Zellteilung, Differenzierung einteilen).
 1h
Einwanderung polymorphkerniger Leukozyten durch
Chemotaxis
 3- 18h
Akkumulation der Leukozyten, Zelladhäsion
 1. Tag
chemotaktische Einwanderung fibroblastenartiger
Mesenchymzellen und Anlagerung an die implantierten
Matrixpartkel
 2. Tag
Fortdauer der Einwanderung von Mesenchymzellen
 3.- 5.Tag
Mesenchymzellproliferation
 ab 5.Tag
Mesenchymzellen differenzieren sich zu Chondroblasten
 ab 7.Tag
Knorpelmatrix Synthese und Sekretion
 9. Tag
Chondrozytenhypertrophie; beginnende Kalzifizierung der
Knorpelmatrix
 ab 10. Tag
Kapillareinsrossung , erstes Auftreten von Osteoblasten,
Knochenbildung und Mineralisation
 12.-18. Tag
Auftreten on Osteoklasten, Knochenremodeling und
auflösen der implantierten Fremdmatrix
 21. Tag
Knochenmarkdifferenzierung
2.3.1 IGF-I (insulin-like growth factor)
Zu den wichtigsten Vertretern der IGF- Familie zählen die zwei Peptide: IGF-I
und IGF-II. Diese Proteine können in verschiedenen Geweben, so auch im
Knochen synthetisiert werden [138]. IGF-I und IGF-II haben ähnliche
biologische Eigenschaften, wobei IGF-I eine vier- bis siebenmal potentere
Wirkung als IGF-II auf den Knochen entwickeln kann. Das aus dem
Hypophysenvorderlappen stammende STH steuert sowohl direkt als auch
indirekt die Synthese und Sekretion von IGF-I, das seine endokrine Wirkung
durch systemische Freisetzung aus der Leber, aber auch autokrine Wirkung
durch Bindung an die Zelloberfläche der produzierenden Zelle, oder durch
Bindung an benachbarte Zellen (parakrine Wirkung) entwickelt [108]. In den
Osteozyten werden IGF- bindende Proteine produziert, welche IGF´s binden
können, wodurch die biologische Wirkung aktiviert wird. Die genaue Rolle
dieser Proteine ist jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt [139]. Die
stimulierende Wirkung von IGF-I auf verschiedene Osteogene Zellen konnte
bisher durch in vivo Versuche nachgewiesen werden [59, 66]. Dabei konnte
man einerseits den induktiven Einfluss von IGF-I auf die Replikation von
Proosteoblasten-
und
Osteoblasten
sowie
auf
die
Proliferation
und
Differenzierung von Chondrocyten und Kollagen zeigen und andererseits die
Neubildung von Knochenmatrix [40] nachweisen. Eine bedeutende Rolle von
IGF-I bei der Frakturbehandlung wurde bisher in zahlreichen Arbeiten dargelegt
[24,40,104, 7,9,11,13,10,8,78,77,79,80], wobei vor allem die Beschleunigung
der Frakturheilung zum Ausdruck gebracht wurde. In vitro- Untersuchungen
zeigten,
dass
durch
die
systemische
Applikation
von
IGF-I
die
Knochendefektheilung bei Ratten gesteigert werden kann [104]. Wilton [116]
gelang es, in einer prospektiven Studie die therapeutische Wirksamkeit von
systemisch applizierten IGF-I bei 30 Kindern mit angeborenem Defekt an
Wachstumshormonrezeptoren nachzuweisen.
Wird IGF-I in höheren Dosen systemisch appliziert, können unerwünschte
Reaktionen
auftreten.
Dabei
werden
neben
Elektrolytentgleisungen,
Hypoglykämie, cerebrale Krampfanfälle, Papillenödeme, Parotisschwellung,
Tachykardie, Haarausfall, vermehrtes Auftreten von Infektionen des oberen
Respirationstraktes u.a. beobachtet [116]. Bei der von uns vorgesehenen
lokalen Wirkstoffmenge (100 µg/Implantat) werden im Intervertebralraum hohe
lokale Wirkstoffkonzentrationen von Wachstumsfaktoren erreicht. Bezogen auf
den Gesamtorganismus ergeben sich 104 bis 105 niedrigere Konzentrationen
als die systemisch therapeutisch wirksamen. Mit dem Auftreten von
unerwünschten systemischen Wirkungen ist daher bei der lokalen Applikation
nicht zu rechnen.
2.3.2 TGF-ß (transforming growth factor)
Transforming growth factors sind multifunktionale Zytokine die einen weiten
Bereich an biologischen Aktivitäten umfassen. Hierzu zählen u.a. das
Wachstum und die Differenzierung verschiedener Zelltypen. Zur TGF-ß Familie
gehören verschiedene Untertypen, diese haben ihre Gemeinsamkeiten in
Bezug auf die Anordnung von bestimmten Aminosäuresequenzen [140].
Mitglieder die zur Familie der TGF´s gehören sind u.a. das BMP.
TGF-ß hat stimulierende Effekte auf Zellen mesenchymalen Ursprungs und
inhibitorische Effekte auf Zellen ektodermalen Ursprungs. Dabei steuert TGF-ß
die Aktivität verschiedener Zelltypen, wie Mesenchymzellen, Chondrozyten,
Osteoblasten und Osteoklasten, die direkt an der Knochenneusynthese- und
heilung beteiligt sind [75, 83]. Hierbei wurden durch die Applikation von TGF-ß
an Ratten ein Anstieg der Osteoblastenneusynthese- und proliferation, sowie
das sich daraus entwickelnde Anwachsen der Knochenmatrixneubildung und
des Knochenremodelings beobachtet. Vor allem im Knochengewebe und in
Thrombozyten konnten fast 100 fach höhere Mengen an TGF-ß gefunden
werden als in anderen Geweben, wobei die Anzahl an TGF-ß Rezeptoren in
den Osteozyten am größten ist [141]. Diese Erkenntnisse wiesen darauf hin,
dass
dem
Wachstumsfaktor
Knochenstoffwechsel
zukommt.
TGF-ß
Beck
eine
bedeutende
[16,15,]
Rolle
im
präsentierte
in
Tierexperimentellen Studien an Ratten, dass der Einsatz von TGF-ß in
Verbindung mit einem
Methyl-zellulose-gel-carriersystem fähig
war die
Frakturheilung zu beschleunigen. Terrell [103] zeigte, dass es bei systemischer
Gabe bei Ratten und Kaninchen zu endostalen Knochenneubildungen und
generalisierten Osteoblastenhypertrohie mit hoher Proteinsyntheseaktivität
kommt. Die Wirkung von TGF-ß auf die Frakturheilung wurde in mehreren
Studien evaluiert. In einem Frakturmodell an Ratten konnte Lind [58] durch
lokale Applikation von TGF-ß eine Beschleunigung der Knochenbruchheilung
evaluieren.In anderen Studien konnte durch die direkte lokale Applikation von
TGF-ß in den Knochen eine deutliche Zunahme der Knochendichte beim
Kaninchen nachgewiesen werden [68].
Aufgrund dieser Erkenntnisse könnte durch lokale oder systemische Stimulation
eine Beschleunigung der Spondylodese bzw. Frakturheilung erfolgen, wodurch
dabei im Zusammenhang stehende Komplikationen reduziert würden.
2.3.3 Kombination von IGF-I und TGF-ß
Bisherige Studien können den direkten Zusammenhang von Osteoinduktion
und der isolierten und kombinierten Applikation von IGF-I und TGF-ß belegen
[42,53,59,58,66,92,108]. Pfeilschifter et al
[75] zeigt, dass unter der
Kombination von Wachstumsfaktoren die Knochenformation stärker induziert
wird als unter der alleiniger Applikation einzelner Wachstumshormone.
Weiterhin konnte für die kombinierte Applikation von IGF-I und TGF-ß1 ein
synergistischer Effekt auf die Knochenheilung nachgewiesen werden [53,92].
Kandziora [53] zeigte am Schafsmodell, dass es durch die kombinierte
Applikation von IGF-I und TGF-ß1 zu einer Stimulation der intervertebralen
Spondylodese kommt.
In vivo Untersuchungen weisen darauf hin, dass erniedrigte Serumspiegel von
IGF-I oder TGF-ß1 mit Knochenverlust und Osteoporose assoziiert sind
[1,33,118], wohingegen die isolierte Applikation von IGF-I und TGF-ß1 zu einer
Stimulation der Frakturheilung führt [42,71,101].
2.3.4 BMP-2 (bone morphogenetic protein)
Bone Morphogenetic Proteins gehören in die Gruppe der TGF´s. Sie zählen zu
den dimeren Proteinen, von denen bisher 18 Typen verifiziert wurden. Wichtige
Vertreter sind u.a. das BMP-2, BMP-6, Osteogenin 1 und 2 (auch als BMP-7
und BMP-8 benannt), sowie die Growth and differating factors (GDF-5 und
GDF-6), die auch als Cartilage-derived morphogenetic protein- 1 und 2
bezeichnet werden.
Die ersten Schritte, die zur enzymatischen Extraktion dieses Wachstumsfaktors
führten machte Marshall Urist [111]. Er stellte fest, dass demineralisierte
Knochenmatrix auch Knochenneubildung im ektopen subkutanen Gewebe
induzieren kann [147]. Diese Fähigkeit schrieb er einem Protein zu, dass er
„Bone Morphogenetic Protein“ nannte [143].
Kurz darauf gelang es durch
chemische Behandlung mit Guanidin- Hydrochlorid, BMP aus verschiedenen
Ausgangsmaterialien zu extrahieren und es als nicht kollagenes Protein zu
verifizieren [142]. 1984 gelang Urist et al die Isolation der osteoinduktiven
Substanz BMP, die er als ein schwer lösliches, saures Polypeptid mit einem
Molekulargewicht von 17500 D charakterisierte [143]. BMP´s stellen in ihren
biologischen Eigenschaften Proteine mit multifaktorieller Aktivität dar. So
stimulieren sie die Proteoglycansynthese
in Chondroblasten, verstärken die
Aktivität der Alkalischen Phospatase, steigern
die Kollagensynthese in
Osteoblasten und sind maßgeblich an der Differenzierung und Chemotaxis von
Monozyten beteiligt [146]. Sampeth konnte an Säugetieren und Drosophila
zeigen, dass BMP´s fähig sind, auch in ektopen heterotopen Lagern die
Knochenneubildung
zu
induzieren
[144].
Aufgrund
dieser
besonderen
biologischen Aktivität von BMP ist das Wissenschaftliche Interesse zur
Erforschung dieses Wachstumsfaktors in den letzten Jahren gewachsen, somit
gehört BMP-2 momentan zu den am besten erforschten osteoinduktiven
Proteinen. In Tierverexperimentellen Studien an Schafen und Ratten gelang die
Überbrückung von Knochendefektzonen durch die Anwendung von rhBMP-2
[34,119]. Auch auf dem Sektor der Wirbelsäulenchirurgie konnten unter
Anwendung von BMP-2 Erfolge bei der intervertebralen Fusion verzeichnet
werden [90,124,122,121]. Dabei wurden gute Resultate durch die Kombination
von rhBMP-2 mit intervertebralen Cages, in Bezug auf die dadurch erzielten
Fusionsraten im Vergleich zu anderen Spondylodeseverfahren evaluiert
[124,122,121]. Die derzeitige Anwendung von Carrier-Systemen zur lokalen
BMP
Applikation
findet
momentan
vorwiegend
unter
Einsatz
boviner
Kollagenschwämme, die zuvor in eine BMP-2 Lösung getränkt werden statt.
[34,119,124,122,121].
2.4
Trägermaterialien
Trägermaterialien sind für die Anwendung von Wachstumsfaktoren in Geweben
notwendig, da die alleinige Applikation zur schnellen Abdiffusion der Proteine
führen würde. Somit würde der induzierbare Effekt der Wachstumshormone auf
die mesenchymalen Zellen nur in abgeschwächtem Zustand erfolgen, wodurch
die dadurch induzierte Knochenneubildung nur in uneffektiver Form stattfände.
Unter Anwendung geeigneter Trägermaterialien können die verwendeten
Wachstumsfaktoren an der gewünschten Wirkstelle gehalten, und somit
ausreichend lange mit dem jeweiligen Gewebe in Kontakt bleiben. [62,100,102].
Somit ist es Möglich die Applikationsmengen zu reduzieren, und gezielt am
Wirkort einzusetzen.
Die
Frage
welches
Trägermaterial
für
die
lokale
Applikation
von
Wachstumsfaktoren am Knochen am besten geeignet ist bleibt zum
momentanen Erkenntnisstand offen. So wurden in einigen Versuchen Fibrin,
Gelantine [148, 149], oder Kalziumphosphatkeramiken [150] als Träger
verwendet.
Ein
häufig
angewendetes
Verfahren
zur
Applikation
von
Wachstumsfaktoren zur Beschleunigung der interkorporellen Spondylodese ist
derzeit
die
Verwendung
von
Kollagenschwämmen,
die
in
die
Intervertebralimplantate (Cages) eingefügt werden. Betrachtet man dieses
Verfahren genauer, bleibt dabei die Sicherheit und die Steuerbarkeit dieser
Methode zum momentanen Erkenntnisstand fraglich [62,100,102]. Hierbei
werden u.a. die zu schnelle und unkontrollierte Abgabe biologisch aktiver
Substanzen aus dem Kollagencarriersystem beschrieben [100], zudem werden
Bedenken hinsichtlich allergischer Reaktionen geäußert. Des Weiteren ist die
Übertragungsmöglichkeit von Erkrankungen oder Infektionen durch das
verwendete Kollagen, das überwiegend bovinen Ursprungs ist denkbar und
nicht ausgeschlossen [102].
2.4.1 PDLLA (Poly-(D,L-laktid) Beschichtung
Polylactidcarrier
regulierte,
stellen
lokale
[29,32,57,86,87,91,92].
biodegradierbare
Freisetzung
von
Trägersysteme
dar,
Wachstumsfaktoren
die
eine
gestatten
Die „kalte Beschichtungstechnologie“ ist ein modernes Verfahren, das erlaubt
Implantate
mit
biodegradierbaren
PDLLA-
Trägermaterial
PDLLA
zu
überziehen
[39,91].
(Poly-(D,L-laktid)-Beschichtungen
Diese
ermöglichen
zudem die Integration von Wachstumshormonen wie z.B. IGF-I, TGF-ß oder
BMP-2 in die Trägermaterie. Schmidmaier [92] konnte an einem Rattenmodell
nachweisen, dass PDLLA (Poly-(D,L-laktid)- Carrier beschichtete Implantate die
Frakturheilung
signifikant
beschleunigten.
Untersuchungen
zur
Freisetzungskinetik von PDLLA (Poly-(D,L-laktid)-Beschichtungen zeigten nach
einem initialen Peak eine durchaus kontrollierte Freisetzung von 80% der
Wachstumsfaktoren innerhalb von 6 Wochen aus dem Carriersystem
und
einem Aktivitätsverlust von weniger als 5% nach einjähriger Lagerung [91].
Somit sind PDLLA (Poly-(D,L-laktid)- Carrier als ernstzunehmende Alternativen
anzusehen.
2.5
Bedeutung der Untersuchung und Fragestellung
Die zur Lösung der Knochenersatzfrage durchgeführten Untersuchungen
führten zur Forderung eines hypothetischen „idealen“ Knochenersatzes, der
unabhängig von der Lagerleistung über eine ausreichende osteoinduktive
Potenz, angepasste osteoinduktive Fähigkeiten, ausreichende Verfügbarkeit
und Verträglichkeit sowie einfache klinische Handhabbarkeit verfügen sollte.
Urist stellte 1956 den Beginn der modernen Forschung nach osteoinduktiven
Substanzen dar, wodurch 1971durch Urist und States der Begriff des Bone
Morphogenetic Protein eingeführt wurde.
Unter den vielen ungelösten Fragen, die sich mit der Anwendung von
osteoinduktiven
Substanzen
stellen,
nehmen
die
radiologisch-
biomechanischen Parameter einen breiten Raum ein. In bisherigen Arbeiten
über
diese
Thematik
konnten
wie
bereits
beschrieben
hierüber
nur
eingeschränkte Aussagen gemacht werden.Gesteigertes Interesse besteht
daher bei der Frage nach Beschleunigung der Spondylodese sowie nach dem
damit verbesserten Rehabilitationsergebnissen unter der Verwendung von
Wachstumsfaktoren mit einem PDLLA- beschichteten Cage. Somit war das
primäre Ziel dieser Arbeit, die Wirksamkeit der PDLLA- beschichten Cages mit
den
damit
beschichteten
Wachstumsfaktoren
(der
neuen
Wachstumsfaktorenkombination IGF-I/TGF-ß1 sowie dem Wachstumsfaktor
BMP-2)
in
Hinblick
auf
die
ventrale
interkorporelle
Fusion
der
Schafshalswirbelsäule zu evaluieren.
In dieser Arbeit wurden in einem Tiermodell osteoinduktive Implantate zur
Stimulation der ventralen Spondylodese der Halswirbelsäule durch Poly-(D;L;lactide) beschichtete, BMP-2 sowie IGF-I/ TGF-ß1 augmentierte Cages
verwendet. Dabei sollten folgende Fragen geklärt werden:
1.
Wie verhält sich die kombinierte Applikation von IGF-I und TGF-ß1
im Vergleich zur BMP-2 Applikation, in Bezug auf ausgewählte
radiologische Parameter in einer frühen Phase der
intervertebralen Spondylodese?
2.
Wie verhält sich die kombinierte Applikation von IGF-I und TGF-ß1
im Vergleich zur BMP-2 Applikation, in Bezug auf die BMD, BMC,
BMV in einer frühen Phase der intervertebralen Spondylodese?
3.
Wie verändern sich erfasste radiologische Parameter der
Versuchsgruppen in der längsschnittlichen Betrachtung von 12
Wochen?
4.
Wie verändern sich die erfassten Parameter unter der Applikation
von BMP-2 in einem Zeitraum von 12 Wochen?
3
Material und Methodik
3.1
Versuchstiere
Für unsere Versuche verwendeten wir ausgewachsene 2 Jahre alte, weibliche
Schafe der Rasse Merino, mit einem Durchschnittsgewicht von 67 Kg und einer
Durchschnittsschulterhöhe von 82 cm. Ein Bauernhof in Lidekahle im Land
Brandenburg lieferte uns alle Versuchstiere in die Tierexperimentelle Abteilung
des Virchow Klinikums (Charité).
3.1.1 Unterbringung der Versuchstiere
Unsere Tiere befanden sich prä- und postoperativ in der tierexperimentellen
Einrichtung der Charité auf dem Campus Virchow. Während des gesamten
Testablaufes waren
die Tiere in
klimatisierten Räumen bei 22-23°C
untergebracht. Die Schafe wurden von den dort beschäftigten Tierärzten,
Tierpflegerinnen/Ern, sowie von unserem Team betreut. Die Unterbringung und
Versorgung
der
Tiere
wurde
während
der
gesamten
Standzeit
vom
Tierschutzbeauftragten überwacht.
3.2
Gruppeneinteilung der Versuchstiere
In dieser Studie randomisierten wir 16 ausgewachsene (2 Jahre alte)
weibliche Merino-Mix Schafe, in jeweils zwei Gruppen zu acht Versuchstieren.
Dabei implantierten wir folgende Cages in die jeweiligen Gruppen:
Tabelle 1: Gruppeneinteilung der Versuchstiere
Gruppe 1
(n=8)
Gruppe 2
(n=8)
Titan-Cage beschichtet mit PDLLACarrier und BMP-2 (5%w/W)
Titan-Cage beschichtet mit PDLLACarrier und IGF-I (5%w/w) und TGF-ß1
(1%w/w)
3.3
Cages
Für unsere Versuche verwendeten wir Titanium Meshed Cages der Firma
Biedermann- Motech GmbH. Diese Implantate messen eine Höhe von 8 mm
und ein Durchmesser von 14 mm.
Abbildung 1: Cage
3.4
Implantatbeschichtung
3.4.1 PDLLA- Beschichtung
Die Cages wurden mit Poly-(D, L- lactid) der Firma Boeringer/ Ingelheim,
Deutschland (Molekulargewicht 30000 Dalton) beschichtet. Diese Beschichtung
diente als Carriermatrix für die verwendeten Wachstumsfaktoren.
3.4.2 Wachstumsfaktoren
Als Wachstumsfaktoren verwendeten wir die osteoinduktiven Proteine BMP-2
(Bone morphogenetic protein), sowie IGF-I (insulin like growth factor) undTGFß (transforming growth faktor ß). Diese stehen derzeit auch in rekombinanter
humaner (rh) Form zur Verfügung.
3.4.2.1 BMP-2
In der Gruppe 1 wurde 150 µg rekombinantes humanes bone morphogenetic
protein-2 (rhBMP-2, Theodor- Boveri- Institut, Würzburg, Deutschland) in die
PDLLA- Beschichtung integriert.
3.4.2.2 IGF-I / TGF-ß
In der Gruppe 2 wurde 150 g rekombinanter humaner insulin like growth factor
I (IGF-I, R&D Systems) und 30 g rekombinanter humaner transforming growth
faktor-ß I (TGF-ß1, R&D Systems) in die PDLLA- Beschichtung integriert.
3.4.3 Beschichtung der Cages
Das PDLLA wurde unter sterilen Bedingungen in Chloroform gelöst. Im
Anschluss wurden die Cages in die Lösung getaucht und unter Rotation
getrocknet, wodurch die gleichmäßige Beschichtung der Implantate erzielt wird.
Die durchschnittliche PDLLA- Beschichtungsmenge pro Cage beträgt hierbei
3.02 +/- 0,12 mg. In Gruppe 1 wurde zusätzlich 150 g BMP-2 rekombinantes
humanes bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) 5% w/w und in der Gruppe 2,
30 g rekombinanter humaner transforming growth faktor ß1 (TGF-ß1) 1%w/w
und 150 g rekombinanter humaner insulin like growth faktor (IGF-I) 5% w/w in
die PDLLA- Lösung eingebracht.
3.5
Operation
3.5.1 Operationsvorbereitung
Der Lammhof lieferte alle Tiere einer Versuchsgruppe ca.1 Woche vor Beginn
der 1. Operation in die Versuchstiereinrichtung des Virchow-Klinikums (Charité).
Die zuständigen Tierärzte der Abteilung untersuchten alle Versuchstiere nach
ihrer Ankunft, um den momentanen Gesundheitszustand der Tiere zu
verifizieren. Die Entwurmung der Schafe mit dem Pharmakon Ivomek  erfolgte
als präoperativer Schritt der antiparasitären Prophylaxe. Nach Feststellung der
Operationsfähigkeit durch den Tierarzt, wurden die Schafe vom zuständigen
Tierpfleger
am
Tierpflegepersonal
ganzen
Leib
das
Gewicht
geschoren.
und
die
Zusätzlich
bestimmte
Körpertemperatur
mit
das
einer
implantierten Sonde. Präoperativ bestand eine 24stündige Nahrungskarenz des
zur Operation vorgesehenen Tieres. Zur Operationseinleitung erfolgte das
anlegen eines venösen Zuganges mittels einer weitlumigen Flexüle
in eine
Vene des rechten Vorderlaufes, durch die wir die Narkoseeinleitung per
Injektion von 0,75 g Thiopental-Natrium (Trapanal, Byk Gulden Dosis: 15
mg/Kg KG) injezierten. Zusätzlich wurden 0,1 mg Fentanyldihydrogencitrat
(Fentanyl-Janssen) zur Analgesiedierung der Versuchstiere appliziert. Im
Anschluss lagerten wir die Schafe in Rechtsseitenlage auf den Operationstisch.
Vor und während der Narkoseeinleitung stellte die Überwachung der
Vitalparameter Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung per Monitoring einen
obligatorischen Teil des präoperativen Procedere dar. Für die Intubation
verwendeten wir ein speziell für Schafe vorgesehenes Laryngoskop. Für die
intratracheale Beatmung verwendeten Orotracheal-Tuben der Größe (8,5
Charrier). Nach Tubusblockung und Fixierung wurde das Beatmungsgerät
angeschlossen und das Schaf mit einem Atemhubvolumen von ca. 700-850 ml
und einer Atemfrequenz von ca. 12 Atemzügen pro Minute beatmet. Zur
Ventilation verwendeten wir ein Gasgemisch aus ca. 40% Sauerstoff und ca.
60% N2O zur Analgesie sowie das Narkosegas Isofluran mit einer
Konzentration
von
1%-1,5%.
Die
Messung
der
expiratorischen
CO2
Konzentration mit einer Messsonde erlaubte uns eine genaue Kontrolle und
Steuerung der Ventilation. Um das Aufblähen des Schafmagens zu vermeiden,
versorgten wir das Schaf präoperativ mit einer Magensonde, durch die
blähende Nahrungsreste und die dadurch entstehenden Gase abgeleitet
wurden. Zur Infektionsprophylaxe erhielt das Versuchstier über den venösen
Zugang
2 g Amoxicillin (Augmentan i.v.) Nach der Antibiose wurde eine
Flasche kristalloide Infusionslösung (Sterofundin 500 ml) i.v. infundiert.
3.5.2 Operationsablauf
Für den linksseitigen anterolateralen Operationszugang erfolgte die Lagerung
des Tieres stets auf der rechten Seite. Eine speziell für diesen Eingriff
konstruierten Lagerungsschale stabilisierte den Kopf und die Halswirbelsäule in
Lordosestellung während der gesamten Operation. Es erfolgte eine gründliche
Rasur der Operationsregion. Nachdem das Operationsgebiet dreimal mit
Jodhaltiger Lösung (Braunoderm) desinfiziert worden ist, konnte das
Versuchtier mit sterilen Tüchern abgedeckt werden. Die Inzision der Haut wurde
durch
einen
longitudinalen
Schnitt
medial
des
linken
Musculus
sternocleidomastoideus vorgenommen. Dieser wurde intraoperativ dargestellt.
Abbildung 2: Hautschnitt
Abbildung 3: M. Sternocleidomastoideus
Die Trachea und der Ösophagus kommen unterhalb des Muskels, die Arteria
carotis und die Vena jugularis oberhalb des Muskels zur Darstellung. Die
Blutstillung erfolgte mittels Thermokoagulation. Durch stumpfe Präparation in
die Tiefe stellt sich nun die prävertebrale Muskulatur dar.
[Bild stumpfe Präparation.]
Ein Kirschnerdraht diente nach einbringen in den Intervertebralraum C3/C4, als
intraoperative Orientierungshilfe, die genaue Position des Drahtes wurde unter
Bildwandlerkontrolle überprüf.
Abbildung 4 Markierung des Segmentes C3/C4
Die prävertebrale Muskulatur und das vordere Längsband werden nun
gespalten und zur Seite abgeschoben. Das zu operierende Segment wurde nun
mit einem Caspar Distraktor distrahiert. Nach Inzision der Bandscheibe kann
der Bandscheibenraum mit einem Luer/ scharfer Löffel/ Fräse schrittweise vom
Discusmaterial, unter Erhalt des hinteren Längsbandes befreit werden. Deckund Grundplatten der benachbarten Wirbel werden vom Operateur mit dem
scharfen
Löffel
angefrischt.
entknorpelt
und
mit
einer
Hochgeschwindigkeitsfräse
Abbildung 5: Anfrischen der Grund- und Deckplatte mittels Diamantfräse
Im Anschluss wurde das Implantat (Gruppe1: Zylindrischer Cage + PDLLA
Beschichtung + Wachstumsfaktor BMP2 /
PDLLA
Beschichtung
+
Wachstumsfaktor
Gruppe2: Zylindrischer Cage +
IGF-I
und
IGF-ß)
in
den
Bandscheibenraum eingebracht.
Abbildung 6: Cageimplantation zwischen C3/C4
Es folgte die Kontrolle der korrekten Implantatlage durch den Bildwandler. Nach
ausgiebiger Spülung der Wundhöhle mit Aqua dest. und Kontrolle der
Bluttrockenheit wurde die prävertebrale Muskulatur mit resorbierbarem
Nahtmaterial mittels Saumnaht verschlossen. Mit resorbierbarem Nahtmaterial
(Vicryl 3 x 0) adaptierten wir den M. sternokleidomastoideus an die
oberflächliche Halsfaszie. Nach der Subkutannaht erfolgte der Hautverschluß
durch Rückstichnähte. Nach dem Wundverschluss wurde die Wunde mit
sterilen Kompressen abgedeckt und mit einem Verband umwickelt.
3.5.3 Narkoseausleitung
Anschließend leiteten wir die Narkose durch das Abstellen des Narkosegases
und des N2O aus. Für 3 Minuten erfolgte die Ventilation mit 100% Sauerstoff.
Danach wurde mit Air (Sauerstoffkonzentration 21%) bis zum Einsetzen der
Spontanatmung
ventiliert.
Die
Extubation
erfolgte
bei
suffizienter
Spontanatmung im OP Saal.
3.5.4 Postoperatives Procedere
Zur
postoperativen
analgetischen
Nachsorge
applizierten
wir
den
Versuchstieren 0,5 g Metamizol- Natrium (Novaminsulfon) gluteal i.m. Die
analgetische Nachsorge wurde so 2-mal täglich bis zum 5. postoperativen Tag
fortgeführt. Zusätzlich führten wir während der ersten sieben postoperativen
Tage eine tägliche Wundkontrolle, Wundpflege sowie Verbandswechsel durch.
Am 10. postoperativen Tag konnte der Verband bei reizfrei- trockenen
Wundverhältnissen entfernt werden. Am 14. postoperativen Tag erfolgte nach
abgeschlossener Primärwundheilung der zeitgerechte Fadenzug.
3.5.5 Postoperativer klinischer Verlauf
Regelmäßige Temperatur- und Gewichtskontrollen dienten der allgemeinen
Kontrolle im Verlauf. Prä- und postoperativ, sowie nach 1, 2, 4, 8, 12 Wochen
stattfindende Blutentnahmen lieferten die Werte der Routine- Laborparameter
(Blutbild, Elektrolyte, alkalische Phosphatase, Glukose, Schilddrüsenparameter)
die bei den Schafen während der Standzeit kontrolliert wurden.
3.6
Tötung der Versuchstiere
Nach dem Abschluss der radiologischen Verlaufskontrollen wurden die Tiere
nach einer Standzeit von 12 Wochen getötet. Hierzu erhielt das Schaf über
einen venösen Zugang 1 g Thiopental- Natrium (Trapanal) als Narkotikum und
im sofortigen Anschluss 20 ml Kaliumchlorid als Bolus i.v.- Injektion. Eine EKG
Ableitung sowie die Auskultation der Herztöne verifizierten den Herztod. Durch
Präparation wurde die Halswirbelsäule freigelegt. Mit einer Säge erfolgte die
Abtrennung der kranialen Halswirbelsäule im Bereich der Hinterhauptsschuppe,
so dass der Wirbelkörper C1 komplett erhalten blieb. Die kaudale Absetzung
der Wirbelsäule erfolgte in Höhe des 2. Brustwirbelkörpers (Th2). Im Anschluss
wurde der Wirbelsäulenabschnitt zur weiteren Untersuchung entnommen.
3.7
Radiologische Untersuchungen
3.7.1 Standardisierung
Spezielle
Lagerungsschalen,
die
während
des
Röntgenvorgangs
alle
Versuchstiere in eine einheitliche Position brachten ermöglichten uns für die
Röntgenaufnahmen eine Standardisierung. Wiederholendes Röntgen eines
Schafes aus jeder Gruppe und die Auswertung der Ergebnisse bestätigte die
Reproduzierbarkeit der Lagerungstechnik. Hierfür wurde präoperativ ein Schaf
aus jeder Gruppe randomisiert ausgewählt und zehn Mal hintereinander seitlich
und im p.a. Strahlengang geröntgt. Bevor das Schaf erneut geröntgt wurde,
drehten wir es um 360° um seine eigene Achse und legten es danach wieder
für den Röntgenvorgang in die Lagerungshilfe. Die Röntgenbilder wurden auf
die von uns zu untersuchenden Parameter ausgewertet und verglichen.
3.7.2 Radiologische Verlaufskontrollen
Tabelle 2: Untersuchungstermine
Standard-
Funktionsröntgen CT-Untersuchungen
Röntgen
Gruppe I
präoperativ,
postoperativ
12.
postoperative 12. postoperative Woche
nach Woche
(post (post mortem)
1,2,4,8,12 Wochen mortem)
Gruppe II
präoperativ,
postoperativ
12.
postoperative 12. postoperative Woche
nach Woche
1,2,4,8,12 Wochen mortem)
(post (post mortem)
3.7.3 Standard-Röntgen
Für die Anfertigung der Röntgenbilder narkotisierten wir die Schafe mit je 0,5 g
Trapanal und brachten die Tiere anschließend in die entsprechende Position.
Standardröntgenbilder wurden von jedem Tier zu den oben genannten
Terminen in seitlicher und posterior-anteriorer Projektion angefertigt. Dazu
benutzten wir ein Röntgengerät (Mobilett Plus, Siemens AG, Germany) und
digitale Röntgenfilme (Fuji CR 24x30, Fuji Germany). Während der Aufnahmen
verwendeten wir folgende Einstellungen am Röntgengerät, Röhrenspannung:
60
KV;
Röhrenstromstärke:
28
mAs;
Fokus-Film-Abstand:
1m.
Alle
Röntgenaufnahmen wurden anschließend an einer Einheit in der radiologischen
Abteilung der Charité im Campus Virchow-Klinikum entwickelt.
Abbildung 7: Rö. seite
Abbildung 8: Rö. p-a
3.7.4 Funktions-Röntgen
Die Funktions-Röntgenaufnhmen wurden postoperativ
an der explantierten
Schafshalswirbelsäule angefertigt. Mit diesen Aufnahmen sollte die bei der
intervertebralen Fusion entstandene Steifigkeit im Segment C3/C4 evaluiert
werden. Dazu versahen wir die Wirbelsäulenpräparate im Bereich von (Th 1)
mit zwei Steinmann Pins, an denen die Wirbelsäule von kaudal aus fixiert und
kranial an C 1 über einen Dynamometer (Newtonmeter, Inha GmbH, Berlin,
Deutschland) eine Kraft von 60 Newton in Flexions- bzw. Extensionsrichtung
angelegt wurde. Bei einer Flexions- bzw. Extensionszugkraft von 60 Newton
fertigten wir je ein seitliches Röntgenbild in simulierter Rechtsseitenlage an. Für
die Anfertigung der Funktionsröntgen-Aufnahmen benutzten wir folgendes
Equipment: Röntgengerät (Mobilett Plus, Siemens AG, Germany) und digitale
Röntgenfilme (Fuji CR 24x30, Fuji Germany). Weiterhin verwendeten wir
folgende
Einstellungen
am
Röntgengerät,
Röhrenspannung:
60
KV;
Röhrenstromstärke: 28 mAs; Fokus-Film-Abstand: 1m. Alle Röntgenaufnahmen
wurden anschließend an einer Einheit in der radiologischen Abteilung der
Charité im Campus Virchow-Klinikum entwickelt. Aus den hierbei entstandenen
Bildern wurden die Flexions/Extensions-Differenzen für den Lordose- und
Intervertebralwinkel sowie die Translationsdifferenzen für das Segment C 3/C 4
bestimmt.
3.7.5 Evaluation der Verlaufs- und Funktionsröntgenbilder
Bei der Auswertung der Verlaufskontrollen wurde in jedem seitlichen Bild die
Parameter: vordere-, mittlere- und hintere Bandscheibenraumhöhe (v-,m-,h
BSRH), Intervertebralwinkel (IVW), Lordosewinkel (LDW) und Translation (TL)
vermessen. Damit die Parameter standardisiert ausgewertet werden konnten
mussten in jedem Bild fixe Punkte bestimmt werden (Siehe Bild). So stellten am
Wirbelkörper C 3: die Hinterkante der Deckplatte den Punkt (A), die Hinterkante
der Grundplatte Punkt (B) und der Punkt an der Vorderkante der Grundplatte
den Punkt (C) dar. Am Wirbelkörper C4: stellen die Deckplattenvorderkante den
Punkt (D) die Deckplattenhinterkante den Punkt (E) und die Hinterkante der
Grundplatte Fixpunkt (F) dar. Punkt (G) ergab sich auf der Hälfte der Strecke D
/ E als weiterer Bezugspunkt. Die Länge der Strecke C / D ergibt die Höhe des
vorderen Bandscheibenraumes (v BSRH). Die Strecke B / E gibt die Länge der
hinteren Bandscheibenraumhöhe (h BSRH) an. Fällt man das Lot auf die
Gerade D / E im Punkt G erhält man eine Gerade die Grund und Deckplatte
schneidet. Durch ausmessen dieser Strecke zwischen den Schnittpunkten
ergibt sich die Höhe des mittleren Bandscheibenraumes (m BSRH).Der
Intervertebralwinkel ergibt sich hierbei aus dem Schnittpunkt der Geraden B / C
und D / E. Der Lordosewinkel bestimmt sich aus dem Schnittpunkt der Geraden
A / B und E / F. Um die Translation auszuwerten, wurden die Geraden A / B und
E / F verwendet und der Abstand der Geraden in der Höhe des Punktes B
bestimmt. Die gemessenen Streckenlängen (v,-m-,h- BSRH und Translation)
wurden in Millimeter, die Winkel (IVW, LDW) in Grad° gemessen. Hierbei erhielt
der LDW ein positives Vorzeichen, wenn sich die Strecken A / B und E / F in
Lordosestellung zueinander
befanden. Ordneten
sich
die Strecken
in
kyphotischer Position zueinander an, wurde der ermittelte Winkelwert mit einem
negativen Vorzeichen versehen. Weiterhin wurde der Translationswert mit
einem positiven Vorzeichen versehen, wenn sich der Fixpunkt (B) des
Wirbelkörpers C 3 im Verhältnis zur Strecke (E / F) des Wirbelkörpers C 4 in
dorsaler Position befand, nahm er eine ventrale Position zur Strecke (E / F) ein
erhielt der Wert ein negatives Vorzeichen. Drei Untersucher die diese
Messungen unabhängig voneinander an allen Röntgenbildern durchführten
zeigten die Reproduzierbarkeit der Auswertungen. Die Güte der Fusion wurde
zusätzlich im Abschlußröntgenbild nach 12 Wochen Standzeit, semiqualitativ
evaluiert.
BSR- Höhe
TL
IVW
LW
Abbildung 9: Lordoseund Intervertebralwinkel
Abbildung 10: Bandscheibenraumhöhe
Abbildung 11: Translation
3.7.6 Röntgenscore
Der Röntgenscore wurde entworfen, um den Grad der Durchbauung
einzuschätzen. Dafür wurde nach der Standzeit von 12 Wochen ein
Röntgenbild in seitlichem Strahlengang in Rechtsseitenlage angefertigt und auf
folgende Kriterien evaluiert: ( A ) kein röntgenologisch nachweisbarer Kallus
zwischen den Wirbelkörpern; ( B ) maximale residuale Bandscheibenraumhöhe
C3 / C4 größer als 5 mm; ( C ) maximale residuale Bandscheibenraumhöhe
kleiner als 5 mm; ( D ) vollständige knöcherne Fusion. Jedes Tier wurde so
einem Stadium der Fusion zugeordnet.
3.7.7 Quantitative Computertomographie
An den explantierten Halswirbelsäulen führten wir im Rahmen dieser Studie am
Tötungstag eine quantitative computertomographische Untersuchung (QCT,
CT- Einheit Siemens Somatom plus 4, Siemens, Erlangen, Deutschland) durch.
Dabei wurden axiale Schnitte von der Grundplatte C 2 bis zur Deckplatte C 5
mit einer Schichtstärke von 1 mm parallel zum Bandscheibenraum C3/C4
angefertigt. Ein 6 stufiges Knochendichtephantom zur Eichungshilfe der später
folgenden
Knochendichtemessung
legten
wir
zusätzlich
unter
die
zu
tomographierende Wirbelsäule. Des weiteren ließen wir vom Computer zweiund dreidimensionale Rekonstruktionen errechnen.
3.7.7.1 Knochendichte= bone mineral density (BMD)
Unter Zuhilfenahme einer speziellen Scannersoftware (Sienet Magic View VA
30A, Siemens AG, Erlangen, Deutschland) konnte die Knochendichte (BMD =
bone mineral density) in den von uns angestrebten Schichten des fusionierten
Wirbelkörpersegmentes
bestimmt
werden.
Aus
vier
aufeinanderfolgend
gemessenen Schnitten in der jeweiligen Region und dem sich daraus
ergebenden arithmetischen Mittel der dort gemessenen Werte, wurden die
Knochendichten der Deckplatten, der Grundplatten und die Mittelteile der
Wirbelkörper C 3 und C 4 sowie die Knochendichten im neu entstandenen
Kallus im Wirbelsegment C 3/C 4 bestimmt. Hierfür setzten wir unter
Zuhilfenahme des oben erwähnten Computerprogramms möglichst große
Kreise in den zu bestimmenden Wirbelkörperausschnitt, zu dem uns das
Programm die gemessenen Werte in der Einheit Hounusfield ausrechnete. Ein
zu beachtendes Kriterium war hierbei, die Kortikalis nicht in die Messung mit
einzubeziehen, da man dadurch, die eigentliche Knochendichte durch die viel
höhere Knochendichte des Kallusses dieser Region verfälschen würde. Die
Umrechnung der Einheit Hounusfield nahmen wir mit Hilfe einer Eichkurve, die
im Programm Microsoft Excel erstellt wurde, in Knochendichtewerte vor. Die
Eichkurve beinhaltete die Werte aus den definierten Knochendichten des 6stufigen Knochendichtephantoms auf der Y-Achse und die zugehörigen
Hounsfield Units auf der X-Achse. Hiermit konnte das Programm eine Funktion
f(x) für die Eichkurve errechnen. In die Eichkurve konnten jetzt die vom
Computerprogramm bestimmten Hounsfield Einheiten aus den bemessenen
Regionen eingesetzt werden, um in die entsprechenden Knochendichtewerte
umgerechnet zu werden. Dadurch war es für uns möglich, die jeweiligen
Knochendichtewerte der Gruppen untereinander zu vergleichen.
3.7.7.2 Kallusvolumen= bone mineral volumen (BMV)
Zum Ausmessen der Kallusvolumina benutzten wir das Bildanalysesystem
(Zeiss KS 400, Zeiss GmbH, Jena, Deutschland). Hierbei half das System, den
Kallus auf den axialen 1mm CT- Schichten zu identifizierenden und zu
erfassen. [Bild] Dafür zeichnet der Untersucher den auf dem Bildschirm
dargestellten Kallus genau ein. Das Computersystem ist aufgrund der
verschiedenen Helligkeitsstufenidentifizierungen in der Lage, für das erfasste
Kallusgebiet die Kallusfläche in der Maßeinheit mm2 auszurechnen. Dafür
musste
das
Programm
unter
Zuhilfenahme
der
auf
den
CT-Bildern
eingezeichneten Maßskalen geeicht werden. Für jedes Tier wurden die Werte in
einer Excel- Tabelle gespeichert und summiert. Die Summe der einzelnen
Kallusvolumina je axiale 1mm CT- Schicht ergibt das Kallusvolumen (BMV) in
der Einheit mm³.
3.7.7.3 Mineralsalzgehalt= bone mineral content (BMC)
Der Mineralsalzgehalt des Kallus (BMC = bone mineral content) ergibt sich aus
den Werten der Knochendichte und Kallusvolumen. Durch Multiplikation dieser
erhält man den Mineralsalzgehalt der entsprechenden Region (BMC = BMD x
BCV).
3.7.7.4 Fusionsscore im CT
Ähnlich dem oben beschriebenen Röntgenscore soll der CT- Fusionsscore
Auskunft über den Grad der Durchbauung im Wirbelsegment C 3/C 4 geben.
Dafür nutzten wir die sagital angefertigten 2-D Rekonstruktionen und
evaluierten diese. Dabei teilten wir die Parameter A, B, C, D folgenden Kriterien
zu: (A) kein computertomographisch nachweisbarer Kallus zwischen den
Wirbelkörpern; (B) maximale residuale Bandscheibenraumhöhe C3 / C4 größer
als 5 mm; (C) maximale residuale Bandscheibenraumhöhe kleiner als 5 mm;
(D) vollständige knöcherne Fusion. Jedes Tier konnte so einem Stadium der
Fusion zugeordnet werden.
3.7.8 Statistik
Zum Vergleich zweier unabhängiger Stichproben wurde der nichtparametrische
Mann-
Whitney-
U-
Test
durchgeführt.
Zur
quantitativen
Erfassung
längsschnittlicher Veränderungen wurde der Wilcoxon Test eingesetzt. Der
semiquantitative Fusionsscore wurde mittels Chi- Quadrat- Test ausgewertet.
Statistisch signifikante Unterschiede werden bei einem
95% Konfidenz-
Intervall angenommen.
Das Programm SPSS (Version 8 SPSS Inc. Chicago, Illinois) unterstützte die
statistische Auswertung.
4
Ergebnisse
4.1
Ergebnisse der Röntgenologischen Untersuchungen
4.1.1 Bandscheibenraumhöhen
Tabelle 3: Vordere Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
74
6
6
5
6
6
6
6
75
6
9
8
10
10
10
10
76
5
8
8
8
9
9
9
82
6
8
7
7
7
7
7
83
5
11
9
7
6
6
6
84
6
8
7
6
5
5
5
85
6
11
7
8
7
6
6
86
7
9
7
7
6
6
5
MW
5,88
8,75
7,25
7,38
7
6,88
6,75
Median
6,0
8,5
7,0
7,0
6,5
6,0
6,0
s
0,6
1,56
1,09
1,22
1,58
1,62
1,71
max.
6,48
10,31
8,34
8,6
8,58
8,5
8,46
min.
5,28
7,19
6,16
6,16
5,42
5,26
5,04
Tabelle 4: Vordere Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
6
9
7
5
4
4
4
87
6
7
6
6
6
6
6
88
5
8
8
8
8
7
7
89
7
7
7
7
6
5
5
96
8
9
9
8
7
7
7
97
6
6
7
7
6
6
6
98
6
8
6
7
7
6
6
99
6
10
6
6
6
6
6
MW
6,25
8
7
6,75
6,25
5,88
5,88
Median
6,0
8,0
7,0
7,0
6,0
6,0
6,0
s.
0,83
1,22
1
0,97
1,09
0,93
0,93
max.
7,08
9,22
8
7,72
7,34
6,81
6,81
min.
5,42
6,78
6
5,78
5,16
4,95
4,95
Aus Tabelle 3 und 4 sind die deskriptiven Werte bezüglich der vorderen
Bandscheibenraumhöhen beider untersuchter Gruppen ersichtlich. Für die hier
dargestellten radiologischen Parameter ergab sich zu keinem Messzeitpunkt ein
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 1).
v-BSRH
12
10
mm
8
6
4
Gruppe 1
Gruppe 2
2
0
prä OP
post
OP
Gruppe 1
5,88
8,75
7,25
7,38
7
6,88
6,75
Gruppe 2
6,25
8
7
6,75
6,25
5,88
5,88
1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo. 8. Wo. 12. Wo.
Abbildung 12: Vergleichende Darstellung der Gruppendurchschnittswerte der
vorderen Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGFI/ TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Des Weiteren ergab der längsschnittliche Vergleich der ersten
Messung
(präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12 Wochen postoperativ) der
Gruppen 1 und 2 keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich der
ermittelten vorderen Bandscheibenraumhöhen.
Tabelle 5: Mittlere Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
74
5
5
3
3
4
4
4
75
4
6
6
6
6
6
6
76
4
6
6
6
6
6
6
82
5
6
5
5
5
5
5
83
4
8
5
4
4
4
4
84
5
6
5
5
4
4
4
85
5
7
6
6
5
4
4
86
4
7
5
5
4
4
4
MW
4,5
6,38
5,13
5
4,75
4,63
4,63
Median
4,5
6,0
5,0
5,0
4,5
4,0
4,0
s
0,5
0,86
0,93
1
0,83
0,86
0,86
max.
5
7,24
6,06
6
5,58
5,49
5,49
min.
4
5,52
4,2
4
3,92
3,77
3,77
Tabelle 6: Mittlere Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
5
8
5
4
3
3
3
87
5
5
4
4
4
4
4
88
3
7
6
5
5
4
4
89
5
5
5
5
4
4
4
96
5
7
6
5
4
4
4
97
4
4
4
4
4
4
4
98
4
6
4
5
4
4
3
99
5
7
4
5
5
5
5
MW
4,5
6,13
4,75
4,63
4,13
4
3,88
Median
5,0
6,5
4,5
5,0
4,0
4,0
4,0
s
0,71
1,27
0,83
0,48
0,6
0,5
0,6
max.
5,21
7,4
5,58
5,11
4,73
4,5
4,48
min.
3,79
4,86
3,92
4,15
3,53
3,5
3,28
Aus Tabelle 5 und 6 sind die deskriptiven Werte bezüglich der hinteren
Bandscheibenraumhöhen beider untersuchter Gruppen ersichtlich. Für die hier
dargestellten radiologischen Parameter ergab sich zu keinem Messzeitpunkt ein
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 2).
m-BSRH
8
Gruppe 1
Gruppe 2
mm
6
4
2
0
5
8
5
4
3
3
3
prä OP
post
OP
1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo. 8. Wo.
12.
Wo.
Gruppe 1
4,5
6,38
5,13
5
4,75
4,63
4,63
Gruppe 2
4,5
6,13
4,75
4,63
4,13
4
3,88
Abbildung 13: Vergleichende Darstellung der Gruppendurchschnittswerte der
mittleren Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/
TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Des Weiteren ergab der längsschnittliche Vergleich der ersten
Messung
(präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12 Wochen postoperativ) der
Gruppen 1 und 2 keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich der
ermittelten mittleren Bandscheibenraumhöhen.
Tabelle 5: Hintere Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
74
3
4
2
2
2
2
2
75
3
2
2
2
2
2
2
76
2
2
2
1
2
2
2
82
4
4
2
2
2
2
2
83
3
5
1
1
1
1
1
84
3
3
2
1
1
1
1
85
3
4
1
2
2
2
2
86
2
3
2
2
1
1
2
MW
2,88
3,38
1,75
1,63
1,63
1,63
1,75
Median
3,0
3,5
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
s
0,6
0,99
0,43
0,48
0,48
0,48
0,43
max.
3,48
4,37
2,18
2,11
2,11
2,11
2,18
min.
2,28
2,39
1,32
1,15
1,15
1,15
1,32
Tabelle 6: Hintere Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
5
7
3
3
3
3
3
87
5
3
2
2
2
2
2
88
1
6
3
1
2
2
2
89
2
3
2
1
1
1
1
96
2
3
2
2
1
1
1
97
1
1
2
2
2
2
2
98
3
3
2
2
1
1
0
99
5
3
2
2
2
2
2
MW
3
3,63
2,25
1,88
1,75
1,75
1,63
Median
2,5
3,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
s
1,66
1,8
0,43
0,6
0,66
0,66
0,86
max.
4,66
5,43
2,68
2,48
2,41
2,41
2,49
min.
1,34
1,83
1,82
1,28
1,09
1,09
0,77
Aus Tabelle 7 und 8 sind die deskriptiven Werte bezüglich der hinteren
Bandscheibenraumhöhen beider untersuchter Gruppen ersichtlich. Für die hier
dargestellten radiologischen Parameter ergab sich zu keinem Messzeitpunkt ein
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 3).
h-BSRH
6
5
Gruppe 1
Gruppe 2
mm
4
3
2
1
0
prä OP
post
OP
Gruppe 1
2,88
3,38
1,75
1,63
1,63
1,63
1,75
Gruppe 2
3
3,63
2,25
1,88
1,75
1,75
1,63
1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo. 8. Wo.
12.
Wo.
Abbildung 14: Vergleichende Darstellung der Gruppendurchschnittswerte der
hinteren Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/
TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Des Weiteren ergab der längsschnittliche Vergleich der ersten
Messung
(präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12 Wochen postoperativ) der
Gruppen 1 und 2 keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich der
ermittelten hinteren Bandscheibenraumhöhen.
Tabelle 7: Bandscheibenhöhendurchschnitte von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
74
4,67
5
3,33
3,67
4
4
4
75
4,33
5,67
5,33
6
6
6
6
76
3,67
5,33
5,33
5
5,67
5,67
5,67
82
5
6
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
83
4
8
5
4
3,67
3,67
3,67
84
4,67
5,67
4,67
4
3,33
3,33
3,33
85
4,67
7,33
4,67
5,33
4,67
4
4
86
4,33
6,33
4,67
4,67
3,67
3,67
3,67
MW
4,42
6,17
4,71
4,67
4,46
4,38
4,38
Median
4,5
5,84
4,67
4,67
4,34
4,0
4,0
s
0,4
0,96
0,59
0,73
0,91
0,92
0,92
max.
4,82
7,13
5,3
5,4
5,37
5,3
5,3
min.
4,02
5,21
4,12
3,94
3,55
3,46
3,46
Tabelle 8: Bandscheibenhöhendurchschnitte von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2. Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
5,33
8
5
4
3,33
3,33
3,33
87
5,33
5
4
4
4
4
4
88
3
7
5,66
4,66
5
4,33
4,33
89
4,66
5
4,66
4,33
3,66
3,33
3,33
96
5
6,33
5,66
5
4
4
4
97
3,66
3,66
4,33
4,33
4
4
4
98
4,33
5,66
4
4,66
4
3,66
3
99
5,33
6,66
4
4,33
4,33
4,33
4,33
MW
3,83
5,67
4,55
4,5
4,01
3,79
3,79
Median
4,83
5,99
4,49
4,33
4,0
4,0
4,0
s
1,55
2,22
1,74
1,71
1,53
1,43
1,43
max.
5,38
7,89
6,29
6,21
5,54
5,22
5,22
min.
2,28
3,45
2,81
2,79
2,48
2,36
2,36
Die Messungen der durchschnittlichen Bandscheibenraumhöhen in den
Gruppen 1 und 2 zeigen einen postoperativen Anstieg. Im weiteren
Messungsverlauf stellte sich eine Abnahme der Werte und somit der
durchschnittlichen Bandscheibenraumhöhen ein, dabei liegen Median und
Mittelwert unserer letzten Messung (12. Wo.) im Bereich der präoperativ
ermittelten Ausgangswerte.
Aus
Tabelle
9
und
10
sind
die
deskriptiven
Werte
bezüglich
der
durchschnittlichen Bandscheibenraumhöhen beider untersuchter Gruppen
ersichtlich. Für die hier dargestellten radiologischen Parameter ergab sich zu
keinem Messzeitpunkt ein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1
und 2 (Abb. 4).
D-BSRH
mm
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Gruppe 1
Gruppe 2
prä OP
post
OP
Gruppe 1
4,42
6,17
4,71
4,67
4,46
4,38
4,38
Gruppe 2
4,58
5,92
4,67
4,42
4,04
3,88
3,79
Abbildung
15:
1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo. 8. Wo.
Vergleichende
Darstellung
der
12.
Wo.
durchschnittlichen
Bandscheibenraumhöhen von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1)
im Wirbelsegment C3/ C4.
Zudem ergab die längsschnittliche Untersuchung der Gruppen 1 und 2 bei dem
Vergleich der ersten Messung (präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12
Wochen postoperativ) keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich
der ermittelten durchschnittlichen Bandscheibenraumhöhen.
4.1.2 Intervertebralwinkel (IVW)
Tabelle 9: Intervertebralwinkelwerte von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12.
74
9
2
11
10
10
11
Wo.
11
75
9
14
14
20
20
20
20
76
12
18
18
16
19
19
19
82
4
9
12
11
10
10
10
83
4
14
15
14
13
13
14
84
8
14
14
17
12
12
12
85
8
15
10
15
12
11
11
86
12
12
12
12
10
10
9
MW
8,25
12,25
13,25
14,38
13,25
13,25
13,25
Median
8,5
14,0
13,0
14,5
12,0
11,5
11,5
s.
2,86
4,55
2,38
3,12
3,77
3,73
3,86
max.
11,11
16,8
15,63
17,5
17,02
16,98
17,11
min.
5,39
7,7
10,87
11,26
9,48
9,52
9,39
Tabelle 10: Intervertebralwinkelwerte von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
2
8
4
4
5
5
3
87
4
18
16
16
12
10
10
88
12
6
15
17
15
10
10
89
12
9
14
13
11
9
9
96
14
14
18
15
15
14
14
97
12
12
13
13
13
13
13
98
6
12
11
14
14
14
14
99
4
16
14
12
12
12
12
MW
8,25
11,88
13,13
13
12,13
10,88
10,63
Median
9,0
12,0
14,0
13,5
12,5
11,0
11,0
s
4,41
3,82
3,95
3,74
3,02
2,85
3,39
max.
12,66
15,7
17,08
16,74
15,15
13,73
14,02
min.
3,84
8,06
9,18
9,26
9,11
8,03
7,24
Aus Tabelle 11 und 12 sind die deskriptiven Werte bezüglich der ermittelten
Intervertebralwinkel beider untersuchter Gruppen ersichtlich. Für die hier
dargestellten radiologischen Parameter ergab sich zu keinem Messzeitpunkt ein
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 5).
Grad°
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Intervertebralwinkel
Gruppe 1
Gruppe 2
prä OP post OP 1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo.
8. Wo. 12. Wo.
Gruppe 1
8,25
12,25
13,25
14,38
13,25
13,25
13,25
Gruppe 2
8,25
11,88
13,13
13
12,13
10,88
10,63
Abbildung
16:
Vergleichende
Darstellung
der
Durchschnittsintervertebralwinkel von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/
TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Die Messungen in den Gruppen 1 und 2 ergaben einen postoperativen Anstieg
der Intervertebralwinkel. Im weiteren Messungsverlauf stiegen die Werte bis zur
2. bzw. 1. post OP Wo. an, worauf sich eine Abnahme der Werte und somit der
Intervertebralwinkel bis zur 4.bzw. 8. post OP Wo. einstellte. Ab der 4. bzw. 8.
post OP Wo. blieben die Werte bis zum Abschluss der Messungen gleich, dabei
lagen die Mediane und die Mittelwerte unserer letzten Messung (12. Wo.) über
den präoperativ ermittelten Ausgangswerten.
Zudem ergab die längsschnittliche Untersuchung der Gruppen 1 und 2 bei dem
Vergleich der ersten Messung (präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12
Wochen postoperativ) keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich
der ermittelten Intervertebralwinkel.
4.1.3 Lordosewinkel (LDW)
Tabelle 11: Lordosewinkelwerte von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2. Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
74
2
-6
10
6
5
5
5
75
2
12
12
5
5
5
5
76
3
5
5
5
7
7
8
82
-2
-2
2
2
1
0
0
83
0
7
8
8
7
7
8
84
6
6
6
6
3
2
2
85
-3
10
-3
10
8
4
4
86
6
6
6
6
2
2
1
MW
1,75
4,75
5,75
6
4,75
4
4,13
Median
2,0
6,0
6,0
6,0
5,0
4,5
4,5
s
3,11
5,58
4,38
2,18
2,38
2,35
2,8
max.
4,86
10,33
10,13
8,18
7,13
6,35
6,93
min.
-1,36
-0,83
1,37
3,82
2,37
1,65
1,33
Tabelle 12: Lordosewinkelwerte von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
-8
-5
2
-8
-7
-7
-5
87
5
9
8
8
7
6
6
88
7
3
8
10
8
3
3
89
2
0
5
4
1
0
0
96
0
0
5
2
2
0
0
97
0
0
1
2
2
2
2
98
-2
5
4
7
7
7
7
99
0
4
3
1
1
1
1
MW
0,5
2
4,5
3,25
2,63
1,5
1,75
Median
0,0
1,5
4,5
3,0
2,0
1,5
1,5
s
4,24
3,94
2,4
5,21
4,55
4,03
3,53
max.
4,74
5,94
6,9
8,46
7,18
5,53
5,28
min.
-3,74
-1,94
2,1
-1,96
-1,92
-2,53
-1,78
Aus Tabelle 13 und 14 sind die deskriptiven Werte bezüglich der ermittelten
Lordosewinkel
beider
untersuchter
Gruppen
ersichtlich.
Für
die
hier
dargestellten radiologischen Parameter ergab sich zu keinem Messzeitpunkt ein
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 6).
Lordosewinkel
Grad°
10
Gruppe 1
Gruppe 2
8
6
4
2
0
-2
prä OP
post
OP
Gruppe 1
1,75
4,75
5,75
6
4,75
4
4,13
Gruppe 2
0,5
2
4,5
3,25
2,63
1,5
1,75
1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo. 8. Wo.
12.
Wo.
Abbildung 17: Vergleichende Darstellung der Durchschnittslordosewinkel von
Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Die Messungen in den Gruppen 1 und 2 ergaben einen postoperativen Anstieg
der Lordosewinkel. Im weiteren Messungsverlauf stiegen die Werte bis zur 2.
bzw. 1. post OP Wo. an, worauf sich eine Abnahme der Werte und somit der
Lordosewinkel bis zur 4. bzw. 8. post OP Wo. einstellte, dabei liegen der
Median und der Mittelwert unserer letzten Messung (12. Wo.) über dem
präoperativ ermittelten Ausgangswert.
Zudem ergab die längsschnittliche Untersuchung der Gruppen 1 und 2 bei dem
Vergleich der ersten Messung (präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12
Wochen postoperativ) keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich
der ermittelten Lordosewinkel.
4.1.4 Translation (TL)
Tabelle 13: Translationswerte von Gruppe 1.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 . Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
74
1
-2
2
2
1
1
1
75
1
0
1
2
2
2
2
76
2
2
2
2
2
2
1
82
0
1
1
1
1
1
1
83
0
0
2
2
2
2
2
84
1
1
1
1
1
1
1
85
1
1
3
1
1
1
1
86
2
1
2
2
2
2
2
MW
1
0,5
1,75
1,63
1,5
1,5
1,38
Median
1,0
1,0
2,0
2,0
1,5
1,5
1,0
s
0,71
1,12
0,66
0,48
0,5
0,5
0,48
max.
1,71
1,62
2,41
2,11
2
2
1,86
min.
0,29
-0,62
1,09
1,15
1
1
0,9
Tabelle 14: Translationswerte von Gruppe 2.
Schaf
prä OP
post OP
1. Wo.
2 .Wo.
4. Wo.
8. Wo.
12. Wo.
69
0
2
2
2
2
2
2
87
2
2
4
3
2
1
1
88
3
0
1
1
1
1
1
89
0
0
1
1
1
1
1
96
1
1
2
1
1
1
1
97
1
1
1
1
1
1
1
98
0
1
1
1
1
1
2
99
0
0
1
1
1
1
1
MW
0,88
0,88
1,63
1,38
1,25
1,13
1,25
Median
0,5
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
s
1,05
0,78
0,99
0,7
0,43
0,33
0,43
max.
1,93
1,66
2,62
2,08
1,68
1,46
1,68
min.
-0,17
0,1
0,64
0,68
0,82
0,8
0,82
Aus Tabelle 15 und 16 sind die deskriptiven Werte bezüglich der ermittelten
Translation beider untersuchter Gruppen ersichtlich. Für die hier dargestellten
radiologischen Parameter ergab sich zu keinem Messzeitpunkt ein signifikanter
Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 7).
Translation
2,5
2
mm
1,5
1
Gruppe 1
Gruppe 2
0,5
0
prä OP
post
OP
Gruppe 1
1
0,5
1,75
1,63
1,5
1,5
1,38
Gruppe 2
0,88
0,88
1,63
1,38
1,25
1,13
1,25
1. Wo. 2 . Wo. 4. Wo. 8. Wo.
12.
Wo.
Abbildung 18: Vergleichende Darstellung der Durchschnittstranslationen von
Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Zudem ergab die längsschnittliche Untersuchung der Gruppen 1 und 2 bei dem
Vergleich der ersten Messung (präoperativ) mit dem letzten Messzeitpunkt (12
Wochen postoperativ) keine signifikanten Unterschiede im Verlauf, bezüglich
der ermittelten Translationswerte.
4.1.5 Röntgenscore
Tabelle 15: Röntgenscorewerte für die Durchbauung im Segment C3/C4.
Grad der Durchbauung
Gruppe 1 (n=8) BMP-2
Gruppe
I/TGF-ß1
A
0
0
B
0
0
2
(n=8)
IGF-
C
7
6
D
1
2
Bei den in der Tabelle 17 deskriptiv dargestellten Röntgenscores der Gruppen 1
und 2 konnten im statistischen Vergleich keine signifikanten Unterschiede
zwischen beiden Gruppen ermittelt werden.
4.1.6 Funktionsradiologische Ergebnisse
Tabelle
16:
Intervertebralwinkelwerte
der
Funktionsradiologischen
Untersuchungen von Gruppe 1.
Schaf
ohne Kraft
Extension
Flexion
Differenz
74
11,0
12,0
5,0
7,0
75
20,0
20,0
20,0
0,0
76
19,0
19,0
17,0
2,0
82
10,0
16,0
10,0
6,0
83
14,0
14,0
14,0
0,0
84
12,0
12,0
10,0
2,0
85
11,0
11,0
6,0
5,0
MW
13,86
14,86
11,71
3,14
Median
12,0
14,0
10,0
2,0
s
4,06
3,58
5,56
2,85
86
Tabelle
17:
Intervertebralwinkelwerte
der
Funktionsradiologischen
Untersuchungen von Gruppe 2.
Schaf
ohne Kraft
Extension
Flexion
Differenz
69
3,0
10,0
10,0
0,0
87
10,0
18,0
10,0
8,0
88
10,0
10,0
3,0
7,0
89
9,0
13,0
8,0
5,0
96
14,0
14,0
11,0
3,0
97
13,0
13,0
5,0
8,0
98
14,0
14,0
9,0
5,0
99
12,0
12,0
12,0
0,0
MW
10,63
13,00
8,50
4,50
Median
11,0
13,0
9,5
5,0
s
3,62
2,56
3,07
3,25
30
20
10
Intervertebralwinkel
Neutral
0
Grad
Extension
Flexion
-10
Differenz
BMP-2
Abbildung
19:
IGF-I/TGF-ß
Vergleichende
Darstellung
der
Veränderung
des
Intervertebralwinkels im Wirbelsegment C3/C4 unter Zugkraft von 60 Newton in
Extensions- und Flexionsrichtung der Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/
TGF-ß1).
Aus der Tabelle 18 und 19 sind die deskriptiven Werte gemäß der
funktionsradiologisch
ermittelten
Intervertebralwinkel
beider
untersuchter
Gruppen ersichtlich. Für die hier dargestellten radiologischen Parameter ergab
sich bei dem statistischen Vergleich der Extensions- Neutralwertdifferenzwerte
mit den Flexions- Neutralwertdifferenzwerten der einzelnen Gruppen kein
signifikanter Unterschied in den Gruppen 1 und 2 (Abb. 8).
Zudem zeigte sich bei dem Vergleich der Intervertebralwinkel bezüglich der
ermittelten Neutral-, Extensions-, Flexions- und Differenzwerte kein statistisch
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 8).
Tabelle
18:
Lordosewinkelwerte
der
Funktionsradiologischen
Untersuchungen von Gruppe 1.
Schaf
ohne Kraft
Extension
Flexion
Differenz
74
5,0
7,0
-3,0
10,0
75
5,0
5,0
5,0
0,0
76
8,0
8,0
6,0
2,0
82
0,0
0,0
-6,0
6,0
83
8,0
8,0
8,0
0,0
84
2,0
2,0
-2,0
4,0
85
4,0
4,0
-5,0
9,0
MW
4,57
4,86
0,43
4,43
Median
5,0
5,0
-2,0
4,0
s
2,94
3,08
5,74
4,08
86
Tabelle
19:
Lordosewinkelwerte
der
Funktionsradiologischen
Untersuchungen von Gruppe 2.
Schaf
ohne Kraft
Extension
Flexion
Differenz
69
-5,0
1,0
1,0
0,0
87
6,0
9,0
4,0
5,0
88
3,0
4,0
-2,0
6,0
89
0,0
4,0
-1,0
5,0
96
0,0
0,0
-2,0
2,0
97
2,0
2,0
-4,0
6,0
98
7,0
7,0
0,0
7,0
99
1,0
1,0
1,0
0,0
MW
1,75
3,50
-0,38
3,88
Median
1,5
3,0
-0,5
5,0
s
3,77
3,16
2,45
2,8
20
10
Lordosewinkel
0
Neutral
Grad
Extension
Flexion
-10
Differenz
BMP-2
Abbildung
20:
IGF-I/TGF-ß
Vergleichende
Darstellung
der
Veränderung
des
Lordosewinkels im Wirbelsegment C3/C4 unter Zugkraft von 60 Newton in
Extensions- und Flexionsrichtung der Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/
TGF-ß1).
Aus der Tabelle 20 und 21 sind die deskriptiven Werte gemäß der
funktionsradiologisch ermittelten Lordosewinkel beider untersuchter Gruppen
ersichtlich. Für die hier dargestellten radiologischen Parameter ergab sich bei
dem statistischen Vergleich der Extensions- Neutralwertdifferenzwerte mit den
Flexions- Neutralwertdifferenzwerten der einzelnen Gruppen kein signifikanter
Unterschied in den Gruppen 1 und 2 (Abb. 9).
Zudem zeigte sich bei dem Vergleich der Lordosewinkel bezüglich der
ermittelten Neutral-, Extensions-, Flexions- und Differenzwerte kein statistisch
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 9).
Tabelle 20: Translationswerte der Funktionsradiologischen Untersuchungen
von Gruppe 1.
Schaf
ohne Kraft
Extension
Flexion
Differenz
74
1,0
2,0
-1,0
3,0
75
2,0
2,0
2,0
0,0
76
1,0
1,0
0,0
1,0
82
1,0
0,0
0,0
0,0
83
2,0
2,0
2,0
0,0
84
1,0
1,0
1,0
0,0
85
1,0
1,0
1,0
0,0
MW
1,29
1,29
0,71
0,57
Median
1,0
1,0
1,0
0,0
s
0,49
0,76
1,11
1,13
86
Tabelle 21: Translationswerte der Funktionsradiologischen Untersuchungen
von Gruppe 2.
Schaf
ohne Kraft
Extension
Flexion
Differenz
69
2,0
3,0
3,0
0,0
87
1,0
2,0
2,0
0,0
88
1,0
1,0
0,0
1,0
89
1,0
1,0
0,0
1,0
96
1,0
1,0
1,0
0,0
97
1,0
1,0
0,0
1,0
98
2,0
2,0
1,0
1,0
99
1,0
1,0
1,0
0,0
MW
1,25
1,50
1,00
0,50
Median
1,0
1,0
1,0
0,5
s
0,46
0,76
1,07
0,53
4
3
2
1
Translation
0
Neutral
Extension
-1
mm
Flexion
-2
Differenz
BMP-2
IGF-I/TGF-ß
Abbildung 21: Vergleichende Darstellung der Veränderung der Translation im
Wirbelsegment C3/C4 unter Zugkraft von 60 Newton in Extensions- und
Flexionsrichtung der Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1).
Aus der Tabelle 22 und 23 sind die deskriptiven Werte gemäß der
funktionsradiologisch
ermittelten
Translationswerte
beider
untersuchter
Gruppen ersichtlich. Für die hier dargestellten radiologischen Parameter ergab
sich bei dem statistischen Vergleich der Extensions- Neutralwertdifferenzwerte
mit den Flexions- Neutralwertdifferenzwerten der einzelnen Gruppen kein
signifikanter Unterschied in den Gruppen 1 und 2 (Abb. 10).
Zudem zeigte sich bei dem Vergleich der Translationswerte bezüglich der
ermittelten Neutral-, Extensions-, Flexions- und Differenzwerte kein statistisch
signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen 1 und 2 (Abb. 10).
4.2
Ergebnisse der QCT- Untersuchungen
4.2.1 Bone mineral density (BMD)
Tabelle 22: Knochendichtewerte der Schichten (C3- Deckplatte, C3Wirbelkörpermitte,
C3-
Bodenplatte,
Kallus,
Wirbelkörpermitte, C4- Bodenplatte) von Gruppe 1.
C4-
Deckplatte,
C4-
Schaf
74
75
76
82
83
84
85
86
MW Median
max. min.
C3 Decke 0,536 0,425 0,484
0,523 0,517 0,551
0,423 0,537
C3 Mitte
0,3 0,399 0,294
0,378 0,349 0,486
0,386 0,432 0,378 0,38
0,06 0,438 0,318
C3 Boden 0,65 0,548 0,562
0,64 0,724 0,774
0,615 0,622 0,642 0,63
0,07 0,712 0,572
Kallus
0,581 0,535 0,568
0,704 0,737 0,691
0,649 0,661 0,641 0,66
0,07 0,711 0,571
C4 Decke 0,759 0,553 0,459
0,65 0,747 0,747
0,705 0,619 0,655 0,68
0,1
C4 Mitte
0,365 0,314 0,327
0,38 0,351 0,526
0,396 0,428 0,386 0,37
0,06 0,446 0,326
C4 Boden 0,474 0,423 0,374
0,508 0,461 0,512
0,507 0,539 0,475
0,05 0,525 0,425
Tabelle
23:
Knochendichtewerte
der
0,5
s
verschiedenen
0,52
0,5
0,05
Schichten
0,55
0,45
0,755 0,555
(C3-
Deckplatte, C3- Wirbelkörpermitte, C3- Bodenplatte, Kallus, C4- Deckplatte, C4Wirbelkörpermitte, C4- Bodenplatte) von Gruppe 2.
Schaf
69
87
88
C3 Decke 0,325 0,463 0,49
89
96
97
98
99
MW Median
s
max. min.
0,49 0,437 0,47
0,07 0,507 0,367
0,371 0,37 0,327 0,327 0,329 0,394 0,472 0,553 0,393 0,37
0,08 0,473 0,313
C3 Boden 0,782 0,658 0,626 0,579 0,723 0,691 0,693 0,719 0,684 0,70
0,06 0,744 0,624
Kallus
0,643 0,558 0,587 0,627 0,594 0,517 0,594 0,583 0,588 0,60
0,04 0,628 0,548
C4 Decke 0,797 0,662 0,687 0,646 0,662 0,658 0,759 0,767 0,705 0,67
0,06 0,765 0,645
C4 Mitte
0,396 0,364 0,406 0,319 0,331 0,406 0,434 0,481 0,392 0,40
0,05 0,442 0,342
C4 Boden 0,628 0,46 0,462 0,417 0,444 0,503 0,539 0,516 0,496 0,48
0,06 0,556 0,436
C3 Mitte
0,337 0,399 0,515 0,476
,9
,8
,7
BMD
,6
C3 Decke
C3 Mitte
,5
C3 Boden
,4
Kallus
C4 Decke
g/cm³
,3
C4 Mitte
,2
C4 Boden
BMP-2
Abbildung
dichtewerte
22:
in
Wirbelkörpermitte,
IGF-I/TGF-ß
Vergleichende
den
Darstellung
verschiedenen
C3-
Bodenplatte,
der
Schichten
Kallus,
Durchschnittsknochen(C3-
Deckplatte,
C3-
C4-
Deckplatte,
C4-
Wirbelkörpermitte, C4- Bodenplatte) von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGFI/ TGF-ß1).
In den Tabellen 24 und 25 sind die deskriptiven Werte bezüglich der
Knochendichten
Wirbelkörpermitte,
der
verschiedenen
C3-
Bodenplatte,
Schichten
Kallus,
(C3-
Deckplatte,
C3-
C4-
Deckplatte,
C4-
Wirbelkörpermitte, C4- Bodenplatte) von Gruppe 1 und 2 dargestellt. Für die
hier dargelegten Parameter ergibt sich im statistischen Vergleich zwischen den
Gruppen 1 und 2 kein signifikanter Unterschied (Abb. 11).
4.2.2 Durchschnittliche BMD, BMV, BMC im Wirbelsegment C3/C4.
Tabelle 24: Kallusvolumina-, Knochendichte-, Mineralsalzgehaltwerte im
Wirbelsegment C3/C4 der Gruppe 1.
Schaf
74
75
76
82
83
84
85
86
MW
Median
s
BMV
5179
6314
4974
6864
7428
7614
3096
2099
5446
5746,5 1884,53
BMD
0,581
0,535
0,568
0,704
0,737
0,691
0,649
0,661
0,65
0,655
0,07
BMC 3008,99 3377,99 2825,23 4832,26 5474,44 5261,27 2148,62 1387,44 3542,12 3203,86 1402,75
Tabelle 25: Kallusvolumina-, Knochendichte-, Mineralsalzgehaltwerte im
Wirbelsegment C3/C4 der Gruppe 2.
Schaf
69
87
88
89
96
97
98
99
MW
Median
s
BMV 7304,18 5930,27 9433,99 4951,72 3729,96 3836,9 3768,92 7271,6 5778,44 5440,99 1956,75
BMD
0,643
0,558
0,587
0,627
0,594
0,517
0,594
0,583
0,59
0,590
0,04
BMC 4696,59 3309,09 5537,75 3104,73 2215,6 1983,68 2238,74 4239,34 3415,69 3206,70 1214,82
BMD im Segment C3/C4
,8
,7
,6
g/cm³
,5
,4
BMP-2
Abbildung
23:
IGF-I/TGF-ß
Vergleichende
Darstellung
der
Durchschnittsknochendichtewerte im Wirbelsegment C3/C4 der Gruppe 1
(BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1).
Aus der Tabelle 26 und 27 gehen die deskriptiven Werte bezüglich der
ermittelten Durchschnittsknochendichtewerte im Wirbelsegment C3/C4 der
Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/TGF-ß1) hervor. Für die hier
dargelegten Parameter ergibt sich im statistischen Vergleich zwischen den
Gruppen 1 und 2 kein signifikanter Unterschied (Abb. 12).
BMV im Segment C3/C4
10
8
6
4
2
cm³
0
BMP-2
IGF-I/TGF-ß
Abbildung 24: Vergleichende Darstellung der Durchschnittskallusvolumina von
Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1) im Wirbelsegment C3/C4.
Aus Tabelle 26 und 27 gehen die deskriptiven Werte bezüglich der ermittelten
Durchschnittskallusvolumina im Wirbelsegment C3/C4 der Gruppe 1 (BMP-2)
und Gruppe 2 (IGF-I/TGF-ß1) hervor. Für die hier dargelegten Parameter ergibt
sich im statistischen Vergleich zwischen den Gruppen 1 und 2 kein signifikanter
Unterschied (Abb. 13).
Mineralsalzgehalt (BMC)
6
5
4
3
2
g
1
BMP-2
IGF-I/TGF-ß
Abbildung 25: Vergleichende Darstellung der Durchschnittsmineralsalzgehaltwerte von Gruppe 1 (BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1) im
Wirbelsegment C3/C4.
Aus Tabelle 26 und 27 gehen die deskriptiven Werte bezüglich der ermittelten
Durchschnittsmineralsalzgehaltwerte im Wirbelsegment C3/C4 der Gruppe 1
(BMP-2) und Gruppe 2 (IGF-I/ TGF-ß1) hervor. Für die hier dargelegten
Parameter ergibt sich im statistischen Vergleich zwischen den Gruppen 1 und 2
kein signifikanter Unterschied (Abb. 14).
4.2.3 CT- Fusionsscore
Tabelle 26: CT- Fusionsscorewerte für die Durchbauung im Wirbelsegment
C3/C4.
Grad der Durchbauung
Gruppe 1 (n=8) BMP-2
Gruppe 2 (n=8) IGF-I/
TGF-ß1
A
0
0
B
0
0
C
6
5
D
2
3
Bei den in der Tabelle 28 deskriptiv dargestellten Computertomographiescores
der Gruppen 1 und 2 konnten im statistischen Vergleich keine signifikanten
Unterschiede zwischen beiden Gruppen ermittelt werden.
5
Diskussion
Verletzungen der Halswirbelsäule nach Verkehrs- und Sportunfällen, wobei hier
insbesondere Badeunfälle eine bedeutende Rolle einnehmen erfuhren in den
letzten Jahren einen inzidenziellen Anstieg. Dabei sind vor allem der mittlere
und untere Halswirbelsäulenabschnitt (C2/C3 bis C7/Th1) betroffen [151].
Ursachen hierfür sind die besonderen anatomischen und funktionellen
Gegebenheiten in diesem Wirbelsäulenbereich. Bemerkenswert ist die hohe
Fallzahl in denen es dabei zu neurologischen Komplikationen, wie radikulären
Syndromen oder inkompletten und kompletten Defiziten von Nerven mit daraus
resultierenden plegischen Ausfällen kommt. Zudem können Degenerationen,
Tumoren, Infektionen und viele weitere Krankheitszustände der Wirbelsäule in
Folge
der
reifenden
befriedigenderen
wesentlichen
Forschung
Ergebnissen
Bestandteil
im
und
Entwicklung
behandelt
werden,
traumatologischen
mit
wodurch
Klinikalltag
zunehmend
sie
einen
darstellen.
Hauptziele der Behandlung von Wirbelsäulenerkrankungen durch den Arzt sind
die
Versorgung
des
Patienten
mit
Beseitigung
seiner
Schmerzen,
Wiederherstellung der eingetretenen neurologischen Ausfälle und der freien
Beweglichkeit
im
betroffenen
Bewegungsabschnitt.
Irreponible
Verletzungsmuster stellen selbst bei isoliertem Auftreten eine relative
Operationsindikation
dar.
Bei
Wirbelsäulenerkrankungen
mit
klinischen
Begleitsymptomen wie Instabilität, zunehmenden neurologischen Ausfällen,
oder
neuronaler
Kompression
ist
eine
operative
Therapie
meistens
unumgänglich. Bei Halswirbelsäulenverletzungen im Bereich C2 bis C7 stellt
seit Jahren die ventrale interkorporelle Spondylodese der Wirbel nach Robinson
[85, 84] eine bevorzugte Form der Standardtherapie dar. Der ventrale Zugang
zur Halswirbelsäule bietet hierbei erhebliche Vorteile, da bei diesem Verfahren
die Gefahr neurologischer Komplikationen erheblich reduziert wird. Weitere
Vorzüge gegenüber dem dorsalen Vorgehen liegen bei diesem Eingriff in einer
schnellen mit geringeren Blutverlusten einhergehenden Operation, die zudem
vielfach atraumatisches Potential beinhaltet. Zu einer zusätzlichen Ausdehnung
der Operation kann es jedoch im Falle der Blockade und Luxation der hinten
gelegenen kleinen Gelenkfortsätze kommen, da hier der dorsale Zugang eine
bessere Reponierbarkeit ermöglicht, was einen Nachteil des ventralen
Vorgehens offenbart. Das momentane operative Vorgehen bei dem Verfahren
der ventralen Spondylodese stützt sich vorrangig auf den Einsatz autologer
Spongiosa, wobei diese unter der Operation aus dem Beckenkamm oder der
Tibia entnommen wird. Die begrenzte Verfügbarkeit autologer Spongiosa, vor
allem in Bezug auf Situationen mit ausgedehnten Tumoren oder Infektionen, bei
denen häufig multisegmentale Fusionen geplant werden müssen, präsentieren
vielfach problematische klinische Situationen. Des weiteren können bei der
Entnahme von autologer Spongiosa eine Vielzahl an Komplikationen, wie zum
Beispiel
Wundhämatome,
Infektionen,
Langzeitkomplikationen
wie
Dysästhesien, Taubheitsgefühl, Schmerzen, Beckenfrakturen, Osteomyelitis,
Pseudarthrose
und
Muskelhernien
Entnahmemokbiditätskomplex steht
im
engen
auftreten.
Zusammenhang
Dieser
mit
der
Extraktion autologer Spongiosa und stellt somit ein ernstzunehmendes Problem
dar. Bei der Verwendung von Wachstumsfaktoren zeigt sich der wesentliche
Vorteil, dass die Notwendigkeit der Entnahme autologer Knochenmatrix als
Fusionsgrundlage entfällt, wodurch die damit einhergehende Komorbidität
ausgeschlossen wird [17,38,53]. Weiterhin ist unter der Verwendung von
Wachstumshormonen, unter Ausschluss eines Zweiteingriffes zur Bereitstellung
autologer Spongiosa mit einer kürzeren Operationsdauer zu rechnen, woraus
sich unter anderem eine verminderte Narkose- und Eingriffsbelastung für den
Patienten ergibt.
Die Suche nach der optimalen Methode der intervertebralen Fusion in der
Wirbelsäulenchirurgie
ist
derzeitig
Grundlage
zahlreicher
Studien
[17,18,19,29,32,38,43,62,64,87,88,123,125] und somit auch dieser Arbeit.
Besonders das Tiermodell eignet sich hervorragend, um die Induktion von
Knochenneubildung durch Wachstumsfaktoren sicher und reproduzierbar
nachzuweisen [18, 29,32,38, 62,64, 123]. Alternative Analysemethoden, wie
Gewebs- und Zellkulturtests können das Tiermodell nicht vollständig ersetzen.
Das in dieser Studie verwendete Schafmodell stellt eine gute Möglichkeit dar
das Verhalten der kombinierten Applikation von IGF-I und TGF-ß1 im Vergleich
zur BMP-2 Applikation in Bezug auf die ausgewählten radiologischen
Parameter in einer frühen Phase der intervertebralen Spondylodese zu
evaluieren. Als Studienobjekte dienten uns 2 Jahre alte Schafe der Rasse
Merino Mix. In diesem Alter ist das skelettale Wachstum der Tiere
abgeschlossen. Kandziora [51] zeigte, dass die Schafshalswirbelsäule trotz
vereinzelter Unterschiede zu der humanen bedeutende radiologische und
biomechanische Gemeinsamkeiten bezüglich unterschiedlichster Parameter
aufweist. Durch die damit gewonnenen Erkenntnisse offenbart diese Spezies
ein enormes tierexperimentelles Potential und stellt somit ein geeignetes
Versuchsobjekt für diese und viele andere Studien dar.
Das
man
durch
verschiedene
Wachstumsfaktoren
Beschleunigung der Osteosynthese
Wirbelkörpern
forcieren
kann,
und
belegen
[17,18,19,29,32,38,43,62,64,87,88,123,125].
somit auch
zahlreiche
Ein
eine
allgemeine
die Fusion
von
Versuchsmodelle
Großteil
der
dabei
gewonnenen Erkenntnisse resultiert allerdings aus dorsalen Fusionsmodellen
der LWS in denen vorrangig Hunde und Affen als Versuchstiere verwendet
wurden [18,29,32,43,62,64,87]. Ziel dieser Studie war es das Verhalten der
kombinierten Applikation von IGF-I und TGF-ß1 im Vergleich zur BMP-2
Applikation, in Bezug auf die ausgewählten radiologischen Parameter in der
frühen
Phase
der intervertebralen
Spondylodese
am
Schafmodell
zu
evaluieren. Der Untersuchungszeitraum von 12 Wochen ermöglicht es
erfahrungsgemäß ein weit fortgeschrittenes Stadium der Wirbelkörperfusion zu
erreichen. Dennoch ist in dieser Phase keine vollendete Spondylodese zu
erwarten [87]. Andere Studien zeigten, dass in dieser frühen Phase der
interkorporellen Spondylodese die Erhebung und der Vergleich radiologischer
und biomechanischer Parameter von besonderer Bedeutung sind [152].
Der
Dosis-
Wirkungszusammenhang
zwischen
variierenden
Wachstumshormonkonzentrationen von Implantaten und der dadurch erzielten
Menge an neu gebildetem Knochengewebe war bisher nur vereinzelt
Gegenstand von Studien. Diese Komponente steht in enger Abhängigkeit mit
einer Vielzahl von Faktoren wie der Art und dem Alter der jeweils verwendeten
Versuchtiere, dem Implantationsort, sowie der Trägermaterie [134,136].
Die von uns verwendete Dosis an BMP-2 lag bei 150 µg/ Implantat. In andere
Fusionsmodellen werden bis zu 10 mal höheren Dosen verwendet, um eine
Knochenneubildung zu induzieren [18,29,32,57,62,64,87]. Diese Studien
wurden vorrangig an der Lendenwirbelsäule durchgeführt, wobei zu beachten
ist, dass diese weitaus größere anatomische Größendimensionen annimmt als
die Halswirbelsäule. Zudem bietet das cervikale Fusionsmodell im Vergleich
eine bessere Zugangsmöglichkeit zu der zu induzierenden spongiösen
Knochenmatrix, deren Zellen eine hervorragende osteogenetische Potenz
aufweisen. Diese Arbeit verdeutlicht, dass die Dosis von 150 g rh BMP-2/
Implantat ausreichend ist, um den gewünschten osteoinduktiven Effekt zur
cervikalen Spondylodese zu induzieren. Weiterhin kann diese Studie zeigen,
dass unter der Verwendung von 150 g rh BMP-2 vergleichbare radiologische
Fusionsresultate erzielt werden können, wie unter dem Gebrauch von 150 g
IGF-I in Kombination mit 30 g TGF-ß.
In dieser Arbeit fanden sich keine bedeutsamen Unterschiede zwischen den
Gruppen 1 (BMP-2) und der Gruppe 2 (IGF-I/TGF- ß) in Bezug auf die vordere,
mittlere und hintere Bandscheibenraumhöhe. Der längsschnittliche Vergleich
zeigte, dass sich die intraoperative- intravertebrale Distraktion in beiden
Gruppen nach 12 Wochen wieder an das präoperative Ausgangsniveau
angleicht. Des Weiteren stellten sich innerhalb der Gruppen keine signifikanten
Veränderung innerhalb des Untersuchungszeitraumes im Vergleich der
präoperativ erhobenen mit den Abschlusswerten dar. Das leitet zu der
Annahme, dass BMP-2 im gleichen Maße wie die Kombination von IGF-I/TGF-ß
in der Lage ist die vordere, mittlere und hintere Bandscheibenraumhöhe
aufrecht zu erhalten.
Die
Ergebnisse
der
Bandscheibenraumhöhen
in
Messungen
den
der
Gruppen
1
durchschnittlichen
und
2
zeigen
eine
Operationsbedingte postoperative Höhenzunahme des Intervertebralraumes. Im
weiteren Messungsverlauf stellt sich eine allmähliche Abnahme der Werte und
somit der durchschnittlichen Bandscheibenraumhöhen ein. Hierbei sind bei
unserer letzten Messung (12. Wo. p.o.) Median und Mittelwert beider Gruppen
dem präoperativ gemessenen Ausgangswerten nahezu gleich. In der
statistischen Auswertung konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den
präoperativen sowie den 12 Wochen postoperativen Werten ermittelt werden.
Unsere
Ergebnisse
stellen
somit
den
Erhalt
der
durchschnittlichen
Bandscheibenraumhöhe in Gruppe 1 und 2 dar. Es ist daher anzunehmen, dass
in beiden Gruppen die durchschnittliche Banscheibenraumhöhe durch die
Applikation der Wachstumshormone aufrechterhalten werden kann.
Bezüglich der erhobenen radiologischen Parameter (Intervertebralwinkel,
Lordosewinkel und Translation) zeichnet sich ein ähnliches Bild ab, sowohl im
Querschnitt
als
auch
im
Längsschnitt
konnten
keine
signifikanten
Veränderungen nachgewiesen werden. Auf Grund dessen wird vermutet, dass
in beiden Gruppen durch die von uns verwendeten Wachstumsfaktoren der
Intervertebral-, sowie der Lordosewinkel, als auch die Translation in gleichem
Maße aufrechterhalten werden können.
Weiterhin ergaben die Ergebnisse der Messungen der durchschnittlichen
Translationen, sowie der Intervertebral- und Lordosewinkel in den Gruppen 1
und 2 einen durch die Cageimplantation bedingten postoperativen Anstieg der
Werte. Im weiteren Messungsverlauf stellt sich eine Abnahme der ermittelten
Parameter bis zur 12. p.o. Woche ein. Der statistische Vergleich stellte keinen
signifikanten Unterschied zwischen dem präoperativen und den 12 Wochen
postoperativ ermittelten Werten dar. Somit ist anzunehmen, dass in beiden
Gruppen die Translation, sowie der Intervertebral,- als auch der Lordosewinkel
durch die Applikation der Wachstumshormone aufrechterhalten werden können.
In beiden Gruppen konnte der in dieser frühen Phase der Spondylodese
entstandene Kallus die von uns ausgewählten Parameter (s.o.) unter einem
Krafteinfluss von 60 Newton gleich gut aufrechterhalten. Bei der statistischen
Auswertung
der
funktionsradiologisch
erhobenen
Ergebnisse
konnten
diesbezüglich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen
im radiologischen Parametervergleich (Flexion, Extension, Neutralstellung,
Extensions-
Flexionsdifferenz,
Intervertebralwinkel,
Lordosewinkel
sowie
Translation) evaluiert werden.
Des Weiteren konnten im Vergleich beider Gruppen keine statistisch
signifikanten Unterschiede hinsichtlich der ermittelten Knochendichtewerte, des
Mineralsalzgehaltes im Kallus und dem durch die Wachstumsfaktoren
induzierten Kallusvolumen im Wirbelsegment C3/C4 gefunden werden. Das
leitet zu der Annahme, dass BMP-2 im gleichen Maße wie die Kombination von
IGF-I/TGF-ß in der Lage ist die Knochendichte im Kallus aufrecht zu erhalten,
sowie den induzierten Kallus zu mineralisieren. Des Weiteren ist anzunehmen,
dass BMP-2 im gleichen Maße wie die Kombination von IGF-I/TGF-ß die
Fähigkeit besitzt, vergleichbare Kallusvolumina zu induzieren.
Sowohl in der Röntgenscore, als auch in der CT- Score Evaluation wiesen die
Durchbauungsparameter beider Gruppen ähnliche
Ergebnisse auf. Bei der
statistischen Überprüfung der Gruppen 1 und 2 konnten keine signifikanten
Unterschiede
zwischen
den
Versuchsgruppen
im
Hinblick
auf
die
entsprechenden Scores ermittelt werden. Auf Grund dessen wird vermutet,
dass durch die von uns verwendeten Wachstumsfaktoren eine Durchbauung im
Wirbelsegment C3/C4 mit der gleichen Effektivität erfolgte.
Unerwünschte Wirkungen von BMP-2 auf den Organismus stehen im engen
Zusammenhang mit seiner besonderen biologischen Eigenschaft, die Induktion
der de novo Synthese von Knochenmatrix in heterotopen Geweben. So konnte
Mimatsu [65] an Kaninchen beobachten, dass es unter der Anwendung von
BMP-2 zu einer induzierten Ossifikation des Ligamentum flavum mit folgender
Verdrängung des Myelons kommen kann. Hoshi [41] injezierte Mäusen rhBMP2 in den lumbalen Abschnitt des Ligamentum flavum, dabei konnte er schon
nach drei Wochen die Ossifikation der Ligamente und die dadurch entstehende
Myelonverdrängung mit neurologisch– klinischen Symptomen beobachten. In
weiteren Studien isolierte Kon et all [55] Zelllinien von Patienten mit einer OPLL
(ossifikation of the posterior longitudinal ligament), die primär in Asien eine
hohe Inzidenz zeigt. Dabei entdeckte er, dass rhBMP-2 die Aktivität einiger
isolierter
Zellreihen
steigerte.
pathophysiologischen
Dadurch
Zusammenhang
konnte
dieser
er
auf
Erkrankung
den
engen
mit
BMP-2
verweisen.
Die Wirksamkeit der Wachstumsfaktoren IGF-I und TGF-ß 1 liegt in der
Induktion des spontanen Knochenbildungspotentials [33], und ist somit anders
als das BMP-2 nicht in der Lage die de novo Synthese von Knochenmatrix [59]
in ektopen Lagern auszulösen. Dabei besitzt IGF-I die Fähigkeit, die Replikation
von Osteoblasten und dadurch die Ausbildung von Knochenmatrix zu
stimulieren
[40].
Die
Wirkung
von
TGF-ß1
wird
in
der
Regulation
verschschiedener Zellen wie Osteoklasten, Osteoblasten und Chondrozyten,
welche ihre Funktion in der Ossifikation und im Remodelling des Knochens
wahrnehmen beobachtet [75,83].
Die Vorteile der kombinierten Anwendung der Wachstumshormone IGF-I und
TGF-ß wurden in einigen Studien belegt [53,59,58,66,75,92]. So fand sich unter
der
Kombination
die
höhere
biomechanische
Stabilität,
höhere
Knochenformations-,sowie beschleunigte Knochenheilungs- und Fusionsraten
im Vergleich.
Eine
„Ideale
versprechende
Konzentration“
Spondylodese
an
Wachstumsfaktoren,
gewährleistet,
ist
die
eine
momentan
Erfolg
für
alle
Wachstumsfaktoren unbekannt. Es liegen jedoch einige Untersuchungen vor
[18,38,123] in denen gezeigt werden konnte, dass BMP-2 Konzentrationen von
100 und 200 g gute Fusionsergebnisse im ventralen intervertebralen
Fusionsmodell
gewährleisten.
Wachstumshormonkombination
In
Studien,
von
IGF-I/
die
sich
TGF-ß1
u.a.
befassten,
mit
der
konnte
nachgewiesen werden, dass das Verhältnis 5:1 von IGF-I: TGF-ß1 am
effektivsten war [53, 92]. Demzufolge wurden für diese Untersuchung
vergleichbare Konzentrationen von 150 g BMP-2 (Gruppe 1) bzw. 150 g IGFI plus 30 g TGF-ß1 Gruppe 2) ausgewählt. Hierbei konnten nur geringe
Unterschiede zwischen den beiden Gruppen evaluiert werden. Dabei bestand
im
Vergleich
der
Gruppen
1
und
2
untereinander,
bezüglich
aller
Evaluationsparameter kein statistisch signifikanter Unterschied. Gruppe 1 zeigte
in der Auswertung der Funktionsröntgenbilder eine etwas geringere residuale
Beweglichkeit und eine höhere Anzahl an Versuchstieren bei denen sich nach 9
Wochen verstärkte Knochenformationen im Intervertebralraum nachweisen ließ.
Die vermehrte Bildung neuer Knochenmatrix in Gruppe 1 (BMP-2) lässt sich
durch die spezifische Fähigkeit erklären, de novo Knochen zu bilden [5, 123].
6
Zusammenfassung
Unter den biologischen Faktoren die Einfluss auf die Knochenneubildung
nehmen, erfassen die osteoinduktive Substanzen zunehmend klinisches und
wissenschaftliches Interesse. Vor allem seit dem bekannt ist, dass selbst
Osteoinduktion in Geweben induziert werden kann, wo unter normalen
biologischen Voraussetzungen kein Knochenwachstum vorkommt.
In
der
Kombination
mit
geeigneten
Trägermaterialien
eröffnen
diese
osteoinduktiven Proteine neue wissenschaftlich- und klinische Perspektiven. So
konnte auf dem Gebiet der Spondylodeseakzeleration, sowie der Knochen- und
Frakturheilung enorme Neuerkenntnisse gewonnen werden.
Zur Charakterisierung der ausgewählten radiologischen Effekte auf die
cervikale ventrale Spondylodese wurden in dieser Arbeit osteoinduktive
Implantate zur Stimulation der ventralen Spondylodese der Halswirbelsäule
durch Poly-(D;L;-lactide) versetzte BMP-2 sowie IGF-I/ TGF-ß1 beschichtete
Cages verwendet. Hierzu wurden Schafe als Versuchstiere ausgewählt, die mit
den Wachstumsfaktoren versehenen Implantaten im Wirbelsäulenbereich C3/
C4 versorgt wurden. Die vordere, mittlere und hintere Bandscheibenraumhöhe,
die Lordose- und Intervertebralwinkel sowie die Translation wurden bei allen
Tieren prä- und postoperativ nach 1, 2, 4, 8 und 12 Wochen erhoben.
Anschließend folgten die Evaluation der funktionsradiologischen Parameter
sowie eine Auswertung der Knochendichte des Mineralsalzgehaltes und der
Kallusvolumina im Wirbelsegment.
Bei dem Vergleich der Evaluationsparameter beider Gruppen erwies sich die
Wachstumsfaktorenkombination IGF-I und TGF-ß1 statistisch als ebenso
wirksam wie die Applikation von BMP-2.
Ziel weiterer Studien zur intervertebralen Spondylodese könnten Versuche
anderer
Wachstumshormonkombinationen,
dosierungen
darstellen.
Auch
Fragen
oder
zum
WachstumshormonNachweis
welcher
Wachstumsfaktoren für welches Carriersystem die optimalste Wirkung bietet
müssen momentan noch offen bleiben. Ein weiteres Ziel von Studien könnte die
Evaluation des optimalen Wirkungs/ Nebenwirkungsverhältnis sein.
Literaturverzeichnis
Literat
Kürzel Autor
Titel des Artikels, Heraus-
Name
B Jahr
Heft- Aufla Ersche
urart
oder
des Beitrages (bei geber
der
a nur
num- ge
nungs
laufen
Beitragswerken)
Zeitschri n für
mer
ort
de
ft,
d Zeit-
Numm
Beitrags
schrif
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werkes,
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Titel des
Werkes
(Beitrag
swerk),
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Buches
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mont
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Marsh
D
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Int
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method using a
stainless
steel
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7
Bail
Histomorphometri
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H,
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1999
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specific
Consen
Rasc
growth
sus
hke
hormon
Meetin
M,
e
Europe
Wind
accelera
n Tissu
hagen
tes bone
Repair
H,
regener
Society
Kolbe
ate
Freibur
ck
healing
1997
s,
Weile
in
r
distracti
A,
Raun
on
K,
osteoge
Roen
nesis
ne
I,
Haas
N
Zei
14
Bailey Stabilization
R,
of
Bone
cervikal spine by
Joint
Badgl anterior Fusion
1960 42
Surg
ey C
Zei
15
Beck
TGF-
L,
induces
Amen closure
to
beta
1
bone
of
skull
E, defects- Temporal
Xu Y, dynamics of bone
Bone
Min Res
1993 8
Degu
formation
zman defects
in
exposed
L, Lee to rh TGF- beta 1
W,
Nguy
en T,
Gillet
N
Zei
16
Beck
In vivo induction
Bone
LS,
of
Miner
Amm
recombinant
ann
human
AJ,
transforming
bone
by
1991 6
Res
Aufde growth factor beta
morte 1
TB,
Degu
zman
L, Xu
Y,
Lee
WP,
McFat
ridge
LA,
Chen
TL
Zei
17
Bode
Laparoskopic
n SD, anterior
Spinal
spinal
Martin arthrodesis with rh
GJ Jr, BMP-2
in
a
Horto titanium interbody
Disord
1998 11
n WC, threaded cage
Truss
TL,
Sand
hu HS
Zei
18
Bode
Posterolateral
Spine
1999 24
Spine
2000 25
Bone
1993 75A
n SD, lumbal
Martin intertransverse
GJ Jr, process
spine
Moro
arthrodesis
with
na
recombinant
MA,
human
Ugbo
morphogenetic
JL,
protein
Mosk
2/hydroxyapatite-
ovitz
tricalcium
PA
phosphate
bone
after
laminectomy
the
in
nonhuman
primate
Zei
19
Bode
The
use
of
n SD, rhBMP-2
in
Zdebli interbody
fusion
ck
cages.
Definitive
TA,
evidence
of
Sand
osteoinduction
in
hu
humans:
a
HS,
preliminary report
Heim
SE
Zei
20
Bohl
Robinson anterior
mann cervikal
Joint
HH,
discectomy
and
Emer
arthrodesis
for
Surg
y SE, cervikal
Goodf radiculopathy
ellow
DB,
Jones
PK
Zei
21
Boker Anterior
DK,
cervikal
discectomy
and
Schult vertebral
Acta
1993 121
Neuroch
ir Wien
heiss
interbody
fusion
R,
with
van
hydroxyapatite
Roost ceramic.
D,
Preliminary results
Osbor
n JF,
Kade
nB
Zei
22
Brodk Modified
Smith-
Spine
(10
e DS, Robinson
Zdebli procedure
ck TA anterior
1992 17
Supp
for
l)
cervikal
discectomy
and
fusion
Zei
23
Brow
A röntgenographic
n MD, evaluation
Malini frozen
n
of
allografts
TI, versus autografts
Clin
Orthop
1976 119
Brow
in anterior cervical
n MD, fusion
Zei
24
Carpe Failure of growth
Bone
nter J, hormone to alter
Joint
Hipp
the biomechanics
Surg
J,
of
1992 74A
fracture-
Gerha healing in a rabbit
rt
T, modell
Rudm
ann
C,
Haye
s
W,
Tripp
el S
Zei
25
Clowa The
anterior
rd
approach
for
RW
removal
of
ruptured
cervical
Neurosu
1958 15
rg
discs
Zei
26
Cocki Autologous
nJ
bone
grafting:
Bone
1971 53
Joint
Complications
at
Surg
the donor site
Zei
27
Cook
In vivo evaluation
SD,
of anterior cervical
Dalto
fusions
with
n JE, hydroxylappatite
Tan
EH,
Tejeir
graft mineral
Spine
1994 19
o WV,
Youn
g MJ,
White
cloud
TS
Zei
28
Cook
Evaluation
of
SD,
hydroxylappatite
Reyn
graft minerals and
olds
canine
NC,
spine fusion
Spine
1986 11
Spine
1999 24
cervical
White
cloud
TS
Zei
29
David Lumbar
spinal
SM,
using
fusing
Grube recombinant
r HE, human
bone
Mayer morphogenetic
RA Jr, protein
in
the
ami T, comparison
of
Murak canine.A
Tabor three
OB,
Howa
rd BA,
Wozn
ey
JM,
Hanle
y EN
Jr
dosages
and two carriers
Zei
30
De
Anterior interbody
Surg
Palm
fusion for severe
Gynecol
a AF, cervikal
Roth
disc
1972 134
Obstet
degeneration
mann
LH,
Lewin
nek
GE,
Kanal
e TA
Zei
31
Emer
Spine
1994 19
of
Spinal
1997 10
using
Disord
Robinson anterior
y SE, cervikal
fusion:
Bolest Comparison of the
a MJ, standard
and
Banks modified
MA,
techniques
Lones
PK
Zei
32
Fisch
Augmentation
grund autograft
JS,
rhBMP-2
and
Jame different
s SB, media
carrier
in
the
Chab
canine
ot
fusion model
MC,
Hanki
n
R,
Herko
witz
HN,
spinal
Wozn
ej JM,
Shirk
hoda
A
Zei
33
Fujim Local
effects
of
Bone
oto A, transforming
Miner
Taniz growth
Metab
factor-
awa
beta
1
on
T,
calvaria: changes
1999 17
rat
Nishid depending on the
a
S dose
and
the
Yama injection site
moto
N,
Soshi
S,
Endo
N,
Takah
ashi
HE
Zei
34
Gerha Healing
Clin
rt TN, segmental femoral
Orthop
Kirker defects in sheep
-
using recombinant
Head
human
CA,
morphogenetic
Kriz
protein
MJ,
Holtro
p ME
bone
1993 293
Zei
35
Gore
Technique
of
DR
cervical interbody
1984 129
Clin
Orthop
fusion
Zei
36
Gross The use of freeze-
Spine
1992 17
Seminar
1989 18
mann dried allograft in
W,
anterior
Pepp
fusion
cervical
elman
n WC,
Braun
JA,
Kraus
DR
Zei
37
Hanle Use
of
allograft
y EN, bone in cervical
s
in
Harve spine surgery
Spine
ll JC,
Surgery
Shapi
ro
DE,
Kraus
DR
Zei
38
Hecht The
use
BP,
recombinant
Fisch
human
of
bone
grund morphogenetic
JS,
protein-2 (rhBMP-
Herko 2)
to
promote
witz
spinal fusion in a
HN,
nonhuman
Penm primate
anterior
Spine
1999 24
an L, interbody
Toth
fusion
model
JM,
Shirk
hoda
A
Zei
39
Herm Antithrombogenic
Thromb
ann
coating of stents
Haemos
R,
using
t
a
1999 82
Schmi biodegradable
dmaie drug
r
delivery
G, technology
Markl
B,
Resc
h
A,
Hahn
el
I,
Stern
berge
r
A,
Alt E
Zei
40
Hock
Insulin like growth
Endocri
J,
faktor
nology
I
has
1988 122
Centr independent effcts
ella
on
bone
matrix
M,
formation and cell
Canal replication
is E
Zei
41
Hoshi Fibroblasts
K,
spinal
of
ligaments
Bone
1997 21
Amizu pathologically
ka N, differentiate
Sako
u
into
chondrocytes
T, induced
by
Kurok recombinant
awa
human
bone
T,
morphogenetic
Ozaw protein-2:
aH
morphological
examinations
for
ossification
of
spinal ligaments
Zei
42
Isgaar Effects
d
of
local
J, administration
Physiol
1986 250
Spine
1999 24
of
Nilson GH and IGF-I on
A,
longitudinal bone
Linda growth in rats
hl
A,
Janss
on J,
Isaks
son O
Zei
43
Itoh
Experimental
H,
spinal fusion with
Ebara use
of
S,
recombinant
Kami
human
mura
morphogenetic
M,
protein 2
Tatei
wa Y,
Kinos
bone
hita T,
Yuza
wa Y,
Takao
ka K
Zei
44
Jarch Calcium
Clin
oM
Orthop
phosphate
1981 157
ceramics as hard
tissue prothetics
Zei
45
Jarch Biomaterial
Dent
oM
aspects of calcium
Clin
phosphates.
North
Properties
and
1986 30
Am
applications
Zei
46
Bioeng
1977 1
Joyce Transforming
Orthop
1990 21A
M,
growth
Clin
Jingu
the regulation of
Jarch Tissue
o
M, and
et al
cellular
subcellular
events at a boneceramic
hydroxylapatite
interface
Zei
47
factor in
shi S, fracture repair
Bolan
der M
Zei
48
Kand
Stage
ziora
surgery
for
F,
cervikal
spine
Kersc instability
hbau
rheumatoid
related
in
Euro
Spine
1999 8
mer
arthritis
F,
Mittlm
eier T
Zei
49
Kand
Biomechanical
ziora
assessment
F,
transoral
atlantoaxial
mer
instability
2000 25
Spine
2001 26
of
plate
Kersc fixation
hbau
Spine
for
F,
Stark
er M,
Mittel
meier
T
Zei
50
Kand
Biomechanical
ziora
comparison
F,
cervical
spine
Pflug
interbody
fusion
mach cages
er R,
Schäf
erJ,
Duda
G,
Haas
NP,
Mittel
meier
T
of
Zei
51
Spine
2001 26
Experimentelle
Der
2002 einge
Kand
Spondylodese der
Chirurg
ziora
Schafshalswirbels
F,
äule. Teil 1: Der
Pflug
Effekt
des
mach Cagedesigns
auf
Kand
Comparison
ziora
between
F,
and
Pflug
cervical spines: an
sheep
human
mach anatomic,
er R, radiographic,
Schol bone
z
mineral
M, density,
Schn
biomechanical
ake
study
and
K,
Schrö
der R,
Mittlm
eier T
Zei
52
er R, die intervertebrale
Schol Fusion
z
M,
Scholl
meier
G,
Bail
H,
Duda
G,
Rasc
reicht
hke
M,
Haas
NP
Zei
53
Kand
IGF-I and TGF-ß1
ziora
application by a
F,
poly-(D,l-lactide)
Schmi coated
interbody
dmaie cage
promotes
r
in
G, fusion
Bail
sheep
H,
spine
Spine
2002 27
Spine
2000
the
cervical
Pflug
mach
er R,
Görke
T,
Wagn
er M,
Rasc
hke
M,
Mittlm
eier
T,
Haas
NP
Zei
54
Kersc Tranoral
hbau
decompression,
mer
anterior
plate
F,
fixation
and
Kand
posterior
wire
ziora
fision
for
F,
irreducible
Klein
atlantoaxial
C,
kyphosis
Stark
rheumatoid
in
er M, arthritis
Mittel
meier
T
Zei
55
Kon
Bone
Calcif
T,
morphogenetic
Tissue
Yama protein-
2
zaki
stimulates
M,
differentiation
Taga
cultured
spinal
wa M, ligament
cells
1997 60
Int
of
Goto
from patients with
S,
ossification of the
Terak posterior
ado
longitudinal
A,
ligament
Moriy
a
H,
Fujim
ura S
Zei
56
Kuslic The
Bagby
and
h SD, Kuslich method of
Ulstro lumbar
interbody
m CL, fusion.
History,
Griffit
techniques, and 2-
h SL, year follow - up
Ahern results of a United
Spine
1998 23
JW,
States
Dowdl prospective,
e JD
Zei
57
multicenter trial
Laure Poly (lactide acid)
America
ncin
AND
n
C,
(glycolid
Lane
Orthopedic
y
JM
surgery
Orthope
Poly
acid):
applications.
Bone
In:
formation
and
repair.
Brighton
C,
Frielaender
G,
Lane
MJ.
1994
Academ
of
dic
Surgeon
s
(eds)
Rosemont
Zei
58
Lind
Transforming
Acta
M,
growth
factor-
Orthop
Schu
beta
enhances
Scand
mack
fracture healing in
1993 64
er B, rabbit tibiae
Soball
e
K,
Keller
J,
Melse
n
F,
Bung
er C
Zei
59
Lind
Growth
M.
stimulation
bone
factor
Acta
on
Orthop
healing:
Scand
1998 283
Effects
on
Suppl
osteoblasts,
osteotomies, and
implants fixations
Zei
60
Majol
a
Absorption,
Clin
A, biocompatibily
Vainio and
1991 244
Orthop
fixation
npaa
properties
of
S,
polylactid acid in
Vihto
bone
nen
experimental
K,
study in rats
tissue:
an
Mero
M,
Vase
nius
J,
Torm
ala P,
Rokk
anen
P
Zei
61
Malca Cervical interbody
SA,
xenograft
Roch
plate
with
fixation:
e PH, evaluation
of
Ross
7
et
fusion
E, years of use in
Pellet postW
after
traumatic
discoligamentous
instability
Spine
1996 21
Zei
62
Martin Posterolateral
Spinal
GJ Jr, intertransverse
Disord
Bode
process
1999 12
spinal
n SD, arthrodesis
with
Maro
rhBMP-2
in
a
ne
nonhuman
MA,
primate:
Mosk
importand lessons
ovitz
learned regarding
PA
dose, carrier, and
safety
Zei
63
Martin Anterior
s AN
cervical
discectomy
and
with
Neurosu
1976 44
rg
without
interbody
bone
grafts
Zei
64
Meyer Safety
of
RA Jr, recombinant
Grube human
bone
r HE, morphogenetic
Howa protein-2
after
rd BA, spinal
Tabor laminectomy
OB
Jr,
Murak
ami T,
Kwiat
kowsk
i TC,
Wozn
ey
the dog
in
Spine
1999 24
JM,
Hanle
y EN
Jr
Zei
65
Mimat Experimental
Spinal
su K, chronic
Cord
Kishi
compressions on
S,
the spinal cord of
Hashi the
rabbit
zume ectopic
Y
1997 35
by
bone
formation in the
ligamentum
flavum with bone
morphogenetic
protein
Zei
66
Moha Bone
n
growth
1991
S, factors
Clin
263
Orth
Baylin
op
kD
Rel
Res
Zei
67
Mosd Cervical
Acta
al C
osteochondrosis
Neuroch
and
ir
disc
1984 70
herniation:
Eighteen
years
use of interbody
fusion
by
Clowards
technique in 755
cases
Zei
68
Naka
Lokal
applikation
Arch of
1996 115
mura
of basic fibroblast
Orthop
K,
growth factor into
and
Kurok the
bone
Trauma
awa
increases
bone
Surg
T,
mass
Kato
applied
T,
rabbits
at
site
the
in
Okaz
aki H,
Mama
da K,
Hana
da K,
Hiya
ma Y,
Aoya
ma I,
Naka
mura
T,
Tamu
ra M
Zei
69
Neum Bone mineral and
Fundam
an
calcification
ental
WF
mechanismus
and
1980
Clinical
Bone
Physiolo
gy
Philad
Zei
70
Newti A
on
biomechanical
comparison
of
Spine
1998 23
PO,
open
and
Carde thoracoscopic
lia
anterior
spinal
MJ,
release in a goat
Farns model
worth
CL,
Baker
KJ,
Brons
on
DG
Zei
71
Nielso Effects
n
H, unilateral
of
Calcif
arterial
tissue
Isgaar infinfusion of GH
d
1987 40
Int
J, and IGF-I on tibial
Linda longitudinal bone
hl
A, growth
Peter
in
hypophysectomiz
son L, ed rats
Isaks
son O
Zei
72
Noda
In vivo stimulation
Endocri
M,
of bone formation
nology
Camill by
iere
1989 124
transforming
growth factor beta
JJ
Zei
73
Oikari Experimental
Clin
nen J spine fusion with
Orthop
decalcified
bone
matrix and deep-
1982 273
froozen allogenic
bone in rabbits
Zei
74
Petter Disc
pathology
sson
after
K,
injury
Spine
1997 22
Endokri
1990 127
whiplash
Hildin
gsson
T,
Fager
lund
MBJ,
Zei
75
Pfeils Stimulation
of
chifter bone
matrix
J,
apposition in vitro
Oech
by
sner
factors:
M,
comparison
local
Naum between
nology
growth
a
Insulin-
ann
like growth factor
A,
I,
Gron
growth factor and
wald
transforming
R,
growth factor beta
platetderived
Minne
H,
Ziegle
rR
Zei
76
Pintar Fusion rate and
FA,
biomechanical
Maim stiffness
an
hydroxylapatite
of
Spine
1994 19
DJ,
versus
Hollo
autogenosus bone
well
grafts for anterior
JP,
discectomy. An in
Yogo
vivo animal study
nanda
n
N,
Droes
e KW,
Reina
rtz
JM,
Cudd
yB
Zei
77
Rasc
Systemic
Biomec
hke
application
M,
recombinant
Bail
growth
H,
improves
Wind
regenerate
hormone
hagen healing
H,
distraction
Kolbe osteogenesis
ck S,
Weile
r
A,
Kapp
elgard
A,
Roen
ne
I,
Haas
of
bone
in
hanica
1997
N
Zei
78
Rasc
Recombinant
Trans
hke
growth
Orthop
M,
accelerates bone
Bail
regenerate
M,
consolidation
hormone
1997 162
Res Soc
in
Kolbe distraction
ck S, osteogenesis
Weile
r
A,
Wind
hagen
H
Zei
79
Rasc
Beschleunigtes
Unfallchi
hke
Remodelling
rurg
M,
osteochondraler
Kolbe Defekte
1998 272
unter
ck S, systemischer
Stosc Applikation
h-
von
Wachstumshormo
Wiech n-
Eine
ert K, histomorphologisc
Haas
he Untersuchung
N,
am
Weile Miniaturschwein
r
A,
Bail H
Zei
80
Rasc
Recombinant
hke
growth
MJ,
accelerates bone
Bail
regenerate
hormone
Bone
1999 24
H,
consolidation
Wind
distraction
in
hagen osteogenesis
HJ,
Kolbe
ck
SF,
Weile
r
A,
Raun
K,
Kapp
elgard
A,
Skiae
rbaek
C,
Haas
NP
Zei
81
Riley
The
results
LH,
anterior interbody
Robin fusion
son
of
of
Neurosu
1969 30
rg
the
cervical spine
RA,
Johns
on
KA,
Walke
r AE
Zei
82
Rish
Anterior
cervikal
BL,
fusion
Mc
homologous bone
using
Surg
Neurol
1975 5
Fadd
grafts:
A
en JT, comparative study
Penix
JO
Zei
83
Rober Transforming
ts
A, growth
1990 110
Bull
1955 96
factor-
Sporn beta
M,
Cell Biol
and
the
initiation
of
Bolan chondrogenesis in
der M the rat femur
Zei
84
Robin Antero-
lateral
son
cervicel
disc
John
R,
removal
and
Hopkins
Smith interbody
G,
fusion
Hosp
for cervical disc
syndrome
Zei
85
Robin The
results
of
Bone
son
anterior interbody
Joint
RA,
fusion
the
Surg
of
Oral
of
1962 44
Walke cervical spine
r AE,
Ferlic
DC,
Wieck
ing
DK
Zei
86
Saito
h
Effects
H, polylactid acid on
Takat osteoinduction of
a
T, demineralized
Nikai
bone: preliminary
Rehabil
1994 21
H,
study
of
the
Shint
usefulness
of
ani H, polylactid acid as
Hyon
a carrier of bone
SH,
morphogenetic
Ikada protein
Y
Zei
87
Sand
Effective dosis of
hu
recombinant
HS,
human
Kani
morphogenetic
Spine
1996 21
Spine
1997 22
bone
m LE, protein-2
in
Kabo
experimental
JM,
spine fusion
Toth
JM,
Zeeg
en
EN,
Liu D,
Dela
mater
RB,
Daws
on
EG
Zei
88
Sand
Experimental
hu
spinal fusion with
HS,
recombinant
Kani
human
bone
m LE, morphogenetic
Toth
protein-2
without
JM,
decortication
of
Kabo
osseus elements
JM,
Liu D,
Dela
mater
RB,
Daws
on
EG
Zei
89
Savol Iliac crest versus
Acta
ainen artificial
Neuroch
S,
grafts
bone
in
250
1994 129
ir
Useni cervical fusions
us JP,
Herne
sniem
iJ
Zei
90
Spine
1995 20
Schmi Biodegradable
Biomed
2001 58
dmaie poly(D,L-lactide)
Mat Res
Schim Experimental
andle spinal fusion with
JH,
recombinant
Bode
human
bone
n SD, morphogenetic
Hutto
protein- 2
n WC
Zei
91
r
G, coating
Wilde implants
mann continous
B,
of
for
relase
of growth factors
Stem
berge
r
A,
Haas
NP,
Rasc
hke M
Zei
92
Schmi Local
application
Bone
2001 28
dmaie of growth factors
r
G, (insulin-like
Wilde growth
mann and
factor-1
transforming
B,
growth factor-beta
Stern
1)
from
a
berge biodegradable
r
A, poly(D,L-lactide)
Haas
coating
of
NP,
osteosynthetic
Rasc
implants
hke M accelerates
fracture healing in
rats
Zei
93
Schmi Poly(D,L-lactide)
1999
dtmai coating
steel
Anna
titan
heim
of
er G, and
Rasc
implantats
hke
continuos release
M,
of
Stern
growth
locally
for
active
faktors
berge (IGF-I and TGFr
A, ß1) Trans Orthop
Schas Res Soc
er K,
Weile
r
A,
Haas
NP
Zei
94
Schn
Analysis
of
aa
harvest morbidity
CL,
and
1997 22
Transpl
1976 8
radiographic
Frees outcome
e
Spine
using
A, autograft
Weil
anterior
RJ,
fusion
for
cervikal
Marco
tte PJ
Zei
95
Schn
Anterior
cervical
eider
fusion
using
JR,
preserved
bone
ant Proc
Bright allografts
RW
Zei
96
Schult Kinematics of the
E
K, cervikal
Clark
following
CR,
discectomy
Goel
stbilization
Spine
1989 14
Acta
1998 67
spine
and
VK
Zei
97
Schu
Periostal
insulin-
mach like growth factor I
Orthop
er B, and
Scsnd
bone
Albre
formation-
chtse
Changes
n
J, tibial
during
lengthening
Keller in rabbits
J,
Flyvbj
erg A,
Hvid I
Zei
98
Simm Donor
site
ers
from
illium:
BN,
complication
Eisen lumbar
stein
pain
Bone
A
Joint
of
Surg
1989 71
spine
fusion
SM
Zei
99
Simm Anterior
cervical
Bone
ons
discectomy
and
Joint
EH,
fusion. A clinical
Surg
1969 51
Bhalla and
SK
biomechanical
study with eightyear follow- up
Zei
100
Soren Rapid release of
Acta
sen
gentamicin
from
Orthop
TS,
collagen sponge.
Scand
Soren In
1990 61
vitro
sen
comparison
AI,
plastic beads
Merse
rS
Zei
101
Stein
Gene expression
brech of
DS,
TGF-beta,
TGF-beta
Behar receptor,
a BJ, extracellular
Plast
Reconst
r Surg
and
2000 105
Rowe matrix
NM,
proteins
during
Dudzi membranous
ak
bone
ME,
rats
healing
in
Luchs
JS,
Saad
eh
PB,
Gittes
GK,
Longa
ker
MT
Zei
102
Takao Telepeptide-
Orthop
ka K, depleted
Res
Koez
bovine
1991 9
skin collagen as a
uka H carrier
for
bone
morphogenetic
protein
Zei
103
Terrel Pathology
of
Int Rev
l TG, recombinant
Exp
Worki human
Pathol
growth
ng
factor-beta
1
PK,
rats and rabbits
1993 34B
in
Chow
CP,
Green
JD
Zei
104
Thalle The
effect
of
Craniofa
1993 4
r
S, insulin like growth
Hoyt
factor-
1
J,
calvarial
sutures
Teslu in
k
a
c Surg
on
Sprague-
H, Dawley rat
Holm
es R
Zei
105
Thies Recombinant
Endocri
RS,
human
bone
Baud
morphogenetic
1992 130
nology
uy M, protein-2 induces
Ashto osteoblastic
n BA, differentiation
Kurtz
W-20-17
berg
cells
in
stromal
L,
Wozn
ey
JM,
Rose
nV
Zei
106
Toth
Evaluation
JM,
porous
An
calcium
HS,
phosphate
of
1995 20
Biomed
1984 18
biphasic
Lim T ceramics
anterior
Spine
for
cervical
interbody fusion in
a carpine model
Zei
107
Tracy Direct
BM,
electron
microscopy
Mater
Zei
108
Dore
studies
mus
bonehydroxylapati
RH
te interface
Tripp
Growth factors as
el
of
the
S, therapeutic agens
Coutt
s
Res
Bone
1996 78A
Joint
Surg
R,
Einho
rn
T,
Mund
y
R,
Rose
nfeldt
R
Zei
Zei
109
110
Tsche Die
ventrale
Operat
rne H, interkorporelle
Orthop
Illgner Spondylodese der
Traumat
A
olog
Halswirbelsäule
Ulrich Biomechanics
of
C,
fixation systems to
Woer
the cervical spine
1991 3
Spine
1991 16
1979 76
sdoerf
er O,
Klaff
R,
Claes
CL,
Wilke
HJ
Zei
111
Urist
Solubilized
and
Proc
MR,
insolubilized bone
Natl
Mikul
morphogenetic
Acad
ski A, protein
Sci USA
Lietze
A
Zei
112
Wang Recombinant
Proc
EA,
human
Rose
morphogenetic
n
bone
V, protein
1990 87
Natl
Acad
induces
Sci USA
D´Ale bone formation
ssand
ro JS
Zei
113
Spine
1994 19
Spine
1998 23
White Relief of pain by
Bone
1973 23
AA,
Joint
Watte Anterior
cervical
rs
discectomy
WC,
and
without
Levint fusion:
hal R
with
Results
complications,
and
long-
term
follow up
Zei
114
Wein
Spine
update.
er BK, Lumbar interbody
Frase cages
r RD
Zei
115
anterior
South spine
cervicalfor
Surg
wick
spondylodesis. A
(Am)
WO,
rport of sixty- five
Depo
patients
nte
RJ,
Gaino
fusion
r JW,
Hardy
R
Zei
116
Wilton Treatment
P
with
Acta
recombinant
Paediatr
human insulin-like
Suppl
1992 383
growth factor I of
children
growth
with
hormone
receptor
deficiency
Zei
117
WIlto
Treatment
nP
recombinant
Paediatr
human insulin-like
Suppl
growth
with
factor
Acta
1992 383
I
tratment in growth
hormone
insensitivity
syndromes
Zei
118
Yama Association
of
Bone
da Y, transforming
Miner
Harad growth factor beta
Res
a
A, I
genotype
with
Hosoi therapeutic
T,
response to active
Miyau vitamin
D
for
chi A, postmenopausal
Ikeda osteoporosis
K,
Otha
H,
2000 15
Shira
ki M
Zei
119
Yasko The
healing
of
Bone
bone
Joint
induced
Surg
recombinant
(Am)
AW,
segmental
Lane
defects,
JM,
by
Fellin
human
ger
morphogenetic
EJ,
protein (rhBMP-2)
1992 74
bone
Rose
n
V,
Wozn
ey
JM,
Wang
EA
Zei
120
Youn
Morbidity of bone
Orthop
ger
graft donor sites
Trauma
1998 3
EM,
Chap
man
MW
Zei
121
Zdebli Anterior
cervical
ck
discectomy, fusion
TA,
and
Cook
comparative
plating:
e ME, animal study
Wilso
n
D,
Kunz
DN,
A
Spine
1993 18
McCa
be RP
Zei
122
Zdebli Anterior
cervical
ck
discectomy
TA,
fusion:
1992 17
l)
A
of
D, techniques in an
Cook
animal model
e ME,
Kunz
DM,
McCa
be RP
Zei
123
Zdebli Cervical interbody
ck
fusion cages. An
TS,
animal model with
Spine
1998 23
Spine
1994 19
Ganaj and without bone
em
morphogenetic
AJ,
protein
Rapof
f
AJ,
Swain
C,
Basse
ttT,
Cook
e ME,
Marke
lM
Zei
124
Zdebli Anterior
cervical
ckTA, discectomy
and
(
Supp
and
Wilso comparisons
n
Spine
Cook
fusion
using
a
e ME, porous
Kunz
hydroxyapatite
DN,
bone
graft
Wilso substitute
n
D,
McCa
be RP
Zei
125
Zegzu Bone
la HD, with
formation
use
of
Bone
Joint
Buck
rhBMP-2
Surg
DC,
(recombinant
Am
Brekk human
e
1997 79
bone
J, morphogenetic
Wozn protein-2)
ey
JM,
Hollin
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Anhang
BMP-2
Bone Morphogenetic Protein-2
C3/4
Wirbelkörpersegment, des zweiten/dritten Halswirbelkörpers
CT
Computertomographie
g
Gramm
GH
growth hormone
IGF-I
Insulin Like Growth Factor-1
µg
Mikrogramm
N
Newton
rh
recombinant human
TGF-ß1
Transforming Growth Factor ß-1
Danksagung
Ich danke Herrn Professor N. P. Haas für die Überlassung des Themas.
Herrn Professor……..danke ich für die Übernahme des Zweitgutachtens.
Mein besonderer Dank gilt Herrn Dr. med. habil. Frank Kandziora für die
freundliche
und
Zuverlässige
Betreuung
und
Unterstützung
bei
der
wissenschaftlichen Erarbeitung, Planung und Abfassung der Arbeit.
Herrn Dr. med. R. Pflugmacher möchte ich für die engagierte Unterstützung und
Betreuung herzlich danken.
Des Weiteren bedanke ich mich bei folgenden Damen und Herren für ihre
wertvolle Hilfe und das freundschaftliche Arbeitsklima: Matti Scholz, Tino Hiller,
Martin Wagner, Alexandra Scholz, Tanja Eindorf, Karin Schindler, Katharina
Krug.
Nicht zuletzt gilt mein ganz besonderer Dank meiner Mutter, die mir stets
Unterstützung bot.
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Lebenslauf
[Datum]
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[Datum]
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Eidestattliche Erklärung
gemäß der Promotionsordnung der Charité
hiermit erkläre ich, dass
-
keine staatsanwaltlichen Ermittlungsverfahren anhängig sind,
-
weder
früher
noch
gleichzeitig
ein
Promotionsverfahren
durchgeführt oder angemeldet wurde,
-
die vorgelegte Doktorarbeit ohne fremde Hilfe verfasst, die
beschriebenen
Zusammenarbeit
Ergebnisse
mit
selbst
anderen
gewonnen,
die
Wissenschaftlerinnen,
Wissenschaftlern und technischen Hilfskräften und Literatur
vollständig angegeben sind,
-
dem Bewerber die geltende Promotionsordnung bekannt ist.
Berlin, den ………
Christian Knispel
´
Christian Knispel
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