Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
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Osteosarkome sind die häufigsten primären Knochentumoren im Kindesalter.
Ihre Behandlung besteht seit den 1970er Jahren größtenteils unverändert in einer neoadjuvanten und adjuvanten Polychemotherapie in Kombination, falls möglich, mit einer chirurgischen Resektion. Standardmäßig eingesetzte Zytostatika hierbei sind unter anderem Doxorubicin (DOX) und Methotrexat (MTX). Das 5-Jahres-Überleben bei Osteosarkomen stagniert jedoch seit 20 bis 30 Jahren bei 75 %. Dies erfordert die Suche nach weiteren Behandlungsoptionen.
Plasma als vierter Aggregatzustand und vor allem dessen Unterform des Kaltem
Atmosphärischem Plasmas (CAP) steht in der Erforschung verschiedener Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin. Neben Untersuchungen in der Dermatologie konnte bereits gezeigt werden, dass CAP in vitro und in vivo antiproliferativ und apoptotisch auf verschiedene Krebszellarten wirken kann.
In dieser Arbeit wurde an den Osteosarkomzelllinien MNNG-HOS und U2-OS die
Wirkung einer Kombination von CAP und mit den Zytostatika DOX und MTX auf
die Zellvitalität und -proliferation, sowie die Menge an Apoptose im Vergleich zu den einzelnen Behandlungen überprüft. Auch der Einfluss einer CAP-Behandlung auf die DOX-Konzentration wurde getestet.
Der bereits bekannte und mit Behandlungsdauer ansteigende, antiproliferative
und apoptotische Effekt von CAP auf Osteosarkomzellen konnte hier ebenfalls
gezeigt werden. Die Behandlung mit DOX und MTX zeigt hier ebenfalls fast immer konzentrationsabhängige, antiproliferative und apoptotische Wirkung. Durch
eine Kombination von Chemotherapeutika und CAP wurden additive Effekte gezeigt, vor allem bei geringeren Zytostatikakonzentrationen und längeren Behandlungszeiten. Auch ließ sich eine Steigerung der Apoptoseinduktion zur alleinigen Zytostatikabehandlung durch die Kombination herbeiführen. Es konnte auch ermittelt werden, dass CAP bei niedrigen wie bei hohen Zytostatikakonzentrationen wirkt. Ein Unterschied der DOX-Konzentration bei einer CAP-Behandlung zur Kontrolle wurde nicht beobachtet.
Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial einer möglichen zusätzlichen CAP-Behandlung in der Therapie von Osteosarkomen.
Minced Cartilage Implantation in Acetabular Cartilage Defects: Case Series with 2-Year Results
(2023)
Objective
The objective was to evaluate clinical outcome and safety of arthroscopic, autologous minced cartilage implantation for acetabular cartilage lesions observed during hip arthroscopy to treat femoroacetabular impingement syndrome (FAIS).
Design
Eleven male patients, average age: 29.4 ± 5.4 years, average body mass index (BMI): 24.2 ± 2.2 kg/m2, scheduled for hip arthroscopy due to FAIS accompanied by an acetabular cartilage lesion were included in the case series. Cartilage tissue was harvested and minced from the loose cartilage flap at the chondrolabral lesion by arthroscopic shaver, augmented with autologous conditioned plasma, implanted into the defect, and fixated by autologous thrombin. Concomitant interventions were performed as indicated. The patients were evaluated preoperatively and at 24-month follow-up, using the International Hip Outcome Tool-12 (iHOT-12) and Visual Analog Scale (VAS) pain score and by magnetic resonance imaging (MRI) using the Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue (MOCART) grading scale at the 2-year follow-up.
Results
The defect size was on average 3.5 cm2 (1.5-4.5 cm2). From preoperatively to 2 years postoperatively, the iHOT-12 significantly improved from 50.2 ± 18 to 86.5 ± 19 (P < 0.0001), and pain score decreased from 5.6 ± 1.8 to 1.0 ± 1.5 (P < 0.0001) on the Visual Analog Scale pain score. Regarding functional outcome and pain, 10 of the 11 patients and all patients reached the minimal clinically important difference (MCID), respectively. The postoperative average MOCART score was 87.2 (± 9.2). No adverse events or reoperations were observed.
Conclusions
Arthroscopic, autologous minced cartilage implantation for treating full-thickness acetabular cartilage lesions in FAIS shows statistically and clinically significant improvement at short-term follow-up.
Background:
Minced cartilage implantation (MCI) has seen a renaissance in recent years. In this evolved technique, human articular cartilage is harvested with an arthroscopic shaver, augmented with platelet-rich plasma (PRP), and implanted with autologous thrombin. This modified technique combines the possibility of cell-based surgical cartilage repair with a minimally invasive autologous 1-step procedure. However, evidence on cell survival and preserved function after shaver-based mincing and PRP supplementation is limited.
Purpose:
To evaluate the effects of arthroscopic shaver mincing and augmentation with PRP on human cartilage tissue.
Study Design:
Controlled laboratory study.
Methods:
Standardized samples were taken from 12 donors during autologous MCI. A comparison of cell outgrowth, cell viability, proliferation capacity, and ability to produce extracellular matrix–specific proteoglycans after chondrogenic redifferentiation was made between cartilage taken by curettage from the border of the cartilage defect, cartilage tissue minced by an arthroscopic shaver, and cartilage tissue minced by an arthroscopic shaver that was additionally augmented with autologous PRP.
Results:
There was no difference between all 3 groups in terms of cell outgrowth or proliferation capacity. Metabolic activity relative to the cell number of chondrocytes isolated from shaver-minced cartilage was higher compared with chondrocytes isolated from cartilage that was derived by curettage or shaver-minced cartilage that was augmented with PRP. After chondrogenic stimulation, the normalized proteoglycan content was higher in spheroids of cells derived from shaver-minced cartilage augmented with PRP than in spheroids of cells derived from curettage. A high correlation of cell outgrowth, proliferation capacity, and viability between isolated cells from all 3 groups taken from an individual donor was observed.
Conclusion:
Chondrocytes isolated from human cartilage tissue that was harvested and minced with an arthroscopic shaver remained viable and proliferative. The augmentation of shaver-minced cartilage with PRP led to the enhanced proteoglycan production of chondrogenic spheroids in vitro, pointing toward the development of a cartilage-specific extracellular matrix. This in vitro study yields promising results regarding the use of an arthroscopic shaver and augmentation with PRP in the context of MCI.
Clinical Relevance:
Knowledge that shaver mincing and augmentation with PRP are feasible for processing articular cartilage during MCI is highly relevant for surgical cartilage repair.
Begrenzte Knorpelschäden sind ein häufiger Befund im Rahmen von Arthroskopien des Kniegelenkes. Neben Gelenkschmerzen und Funktionsverlust sind diese mit erhöhter Inzidenz einer Gonarthrose vergesellschaftet. Es stehen eine Reihe von Therapieansätzen für Knorpelschäden des Kniegelenkes zur Verfügung. Neben oraler Medikation mit Chondroitin oder Vitamin D, sind dies Analgetika und intraartikuläre Injektionen mit Hyaluronsäure oder platelet-rich Plasma (PRP). Weiterhin stehen verschiedene operative Verfahren zur chirurgischen Therapie von begrenzten Knorpelschäden des Kniegelenkes zur Verfügung. Die Indikationsstellung und Wahl des Verfahrens wird vor dem Hintergrund der aktuellen Evidenz regelmäßig in Handlungsempfehlungen der Fachgesellschaften zusammengefasst. Zunächst wurde die Indikation zu knorpelregenerativen Verfahren auf begrenzte traumatische Knorpeldefekte bei jungen Patienten eingeschränkt, in den vergangenen Jahren zeigt sich jedoch ein Trend zur Ausweitung der Indikation. Die Handlungsempfehlungen zur Wahl des geeigneten Therapieverfahrens orientieren sich an der Größe des Defektes. Für kleinere Defekte sind in erster Linie knochenmarkstimulierende Verfahren wie Mikro- oder Nanofrakturierungen vorgesehen, die um den Einsatz einer Kollagenmembran zur temporären Fixierung der eingewanderten Zellen aus dem Knochenmark erweitert werden können. Für größere Knorpeldefekte wird die autologe Chondrozytentransplantation (ACT) empfohlen. Die ACT ist das am besten wissenschaftlich untersuchte Verfahren. Weitere chirurgische, knorpelregenerative Therapiemethoden sind das Débridement, die Thermochondroplastik (TCP) und die osteochondrale Transplantation (OCT). Im Deutschen KnorpelRegister werden seit dem Jahr 2013 chirurgische Knorpeltherapieverfahren gemonitort. Die vorliegende Arbeit ist eine Auswertung zur Indikationsstellung und Auswahl des geeigneten Therapieverfahrens in Abhängigkeit von patientenspezifischen und verletzungsspezifischen Faktoren.
Bezüglich der Indikationsstellung zeigte sich, dass das Durchschnittsalter behandelter Patienten bei 37 Jahren lag und ein Viertel der behandelten Patienten älter als 47 Jahre war. Bei 60 % der behandelten Patienten wurde Übergewicht festgestellt, bei einem Drittel der Übergewichtigen lag ein starkes Übergewicht mit einem BMI über 30 kg/m² vor. Der Großteil der behandelten Knorpelschäden war degenerativer Genese (54,7 %), im Vergleich dazu lagen seltener traumatische Knorpelschäden (21,4 %) vor. Während in 59,0 % der Behandlungen der korrespondierende Knorpel intakt war, wurde in 31,9 % der Fälle eine Schädigung Grad I oder II nach ICRS und in 6,6 % der Fälle eine höhergradige Knorpelschädigung toleriert. Intakte Menisken lagen in 53,8 % der Fälle vor, in 17,9 % der Fälle lag eine Teilresektion von weniger als einem Drittel und in 7,6 % von mehr als einem Drittel der Meniskussubstanz vor.
Die Auswertung bezüglich der Wahl des geeigneten Therapieverfahrens ergab, dass das am häufigsten registrierte Verfahren im Deutschen KnorpelRegister die ACT war (52,4 %). Weitere registrierte Verfahren waren BMS (18,4 %), ACT mit Spongiosaplastik (10,0 %), Matrix-BMS (8,3 %), Débridement (4,7 %), TCP (4,2 %) und OCT (2,0 %). Bezüglich der Wahl des geeigneten Verfahrens zeigte sich, dass prinzipiell die ACT bei größeren- (Mittelwert ± Standardabweichung: 4,4 ± 2,3 cm²) und die BMS-Verfahren bei kleineren (2,1 ± 2,0 cm²) Knorpeldefekten eingesetzt wurden, jedoch gab es eine große Varianz. Innerhalb des Mittelwertes ± der zweifachen Standardabweichung für BMS-Verfahren lagen Defekte von 0,25 bis 7,5 cm², gleichzeitig wurde bei 21,2 % der Defekte mit einer Größe von weniger als 2,0 cm² entgegen der Handlungsempfehlung eine ACT durchgeführt. Unabhängige Variablen, die zum Einsatz einer ACT bei kleinen Knorpeldefekten führten, waren Voroperationen und Defekte an Patella oder Trochlea. Unabhängige Faktoren, die bei kleinen Defekten den Einsatz eines BMS-Verfahrens begünstigten, waren höheres Patientenalter, korrespondierende Knorpelschäden und bestimmte Begleitoperationen wie Bandplastiken, Meniskustherapien und Osteotomien. Für ältere Patienten fiel eine veränderte Verteilung der häufig angewendeten Therapieverfahren auf. Während die ACT bei Patienten über 47 Jahren deutlich seltener eingesetzt wurde, wurden BMS-Verfahren, Débridement und TCP vor allem in dieser Altersgruppe eingesetzt.
Im Unterschied zu den ersten Handlungsempfehlungen zum Einsatz von chirurgischen, knorpelregenerativen Eingriffen zeigte diese aktuelle Analyse, dass die Indikation auf degenerative Defekte ausgeweitet wurde. Übergewicht stellt ebenso wie höheres Alter keine Kontraindikation für einen knorpelregenerativen Eingriff dar. Während leichtgradige korrespondierende Knorpelschäden und partieller Meniskusverlust toleriert werden, stellen auch Kissing-Lesions und subtotaler Meniskusverlust keine strikte Kontraindikation für eine operative Therapie des Knorpels dar. Es fällt jedoch auf, dass fortschreitende degenerative Veränderungen des Gelenkes den Einsatz von BMS-Verfahren wahrscheinlicher, und den Einsatz einer ACT weniger wahrscheinlich machen. Ebenso werden ältere Patienten häufiger mit, gemäß der aktuellen Literatur, im Vergleich weniger potenten, aber günstigeren Methoden wie BMS, Débridement oder TCP behandelt als jüngere Patienten, welche verhältnismäßig häufiger eine ACT erhalten. Bezüglich der Wahl des geeigneten Therapieverfahrens für einen Knorpeldefekt ist die Indikationsgrenze für eine ACT zuletzt auf 2 cm² reduziert worden. Durch die vorliegende Analyse der Daten aus dem Deutschen KnorpelRegister konnte gezeigt werden, dass die ACT regelmäßig auch bei Defekten unter 2,0 cm² angewendet wurde. Es entsteht der Eindruck, dass BMS-Verfahren häufig im Rahmen von bereits geschädigten Gelenken und bei älteren Patienten eingesetzt wurden, und eine ACT bei diesen Patienten zurückhaltend eingesetzt wurde. In Zukunft muss geprüft werden, ob die Zurückhaltung bei der Indikation zur ACT bei älteren Patienten und degenerativen Veränderungen gerechtfertigt ist, ob die Matrix-BMS auch im klinischen Alltag eine Alternative zur ACT bei mittelgroßen Knorpelschäden wird, ob das Tolerieren von Übergewicht bei der Indikationsstellung gerechtfertigt ist, ob weitere Kriterien neben der Defektgröße die Wahl des Therapieverfahrens beeinflussen sollten und welche Rolle die zuletzt vermehrt eingesetzte Minced-Cartilage Implantation in Zukunft spielen wird.
Introduction
Tibial tubercle osteotomy (TTO) is a common procedure used to treat patients with patellofemoral instability (PFI) and osteoarthritis (PFOA). Medial patellar maltracking due to previous excessive medialization of the tibial tubercle has rarely been reported. Therefore, the goal of this study was to assess patient-reported outcome measures (PROMs) after revision osteotomy with lateralization of the tibial tubercle (RL-TTO) to correct medial patellofemoral maltracking.
Materials and methods
Between 2017 and 2021, a series of 11 patients (male/female 1/10; age 35.8 ± 10.5 years) were treated by RL-TTO, of whom 8 patients could be retrospectively evaluated after a mean of 32.4 ± 15.1 months (range 18–61 months) postoperatively. The Kujala anterior knee pain scale, the patellofemoral subscale of the Knee Osteoarthritis and Outcome Score (KOOS-PF), and a numeric analog scale (NAS; 0–10) regarding anterior knee pain (AKP) at rest and during activity were assessed from pre- to postoperatively.
Results
The preoperative mean tibial tubercle-trochlear groove (TT-TG) and tibial tubercle-posterior cruciate ligament (TT-PCL) distances were − 6.5 ± 6.5 mm and 0.7 ± 4.6 mm, respectively. The intraoperatively determined amount of tibial tubercle lateralization averaged 10.7 ± 3.6 mm. The Kujala score and KOOS-PF improved significantly from 33.6 ± 10.1 (23–51) points to 94.4 ± 6.2 points (82–100) (p < 0.001) and from 20.6 ± 13.2 points (0–43.3) to 87.3 ± 9.9 points (72.8–100) (p < 0.001) from pre- to postoperatively, respectively. Pain at rest decreased from 5.8 ± 1.9 to 0.8 ± 0.9 (p < 0.001), and pain during activity decreased from 8.6 ± 1.3 to 1.6 ± 1.5 (p < 0.001).
Conclusion
RL-TTO significantly improved subjective knee function and AKP in patients suffering from medial patellar maltracking due to previous excessive tibial tubercle medialization osteotomy at short-term follow-up.
In musculoskeletal surgery, the treatment of large bone defects is challenging and can require the use of bone graft substitutes to restore mechanical stability and promote host-mediated regeneration. The use of bone allografts is well-established in many bone regenerative procedures, but is associated with low rates of ingrowth due to pre-therapeutic graft processing. Cold physical plasma (CPP), a partially ionized gas that simultaneously generates reactive oxygen (O2) and nitrogen (N2) species, is suggested to be advantageous in biomedical implant processing. CPP is a promising tool in allograft processing for improving surface characteristics of bone allografts towards enhanced cellularization and osteoconduction. However, a preclinical assessment regarding the feasibility of pre-therapeutic processing of allogeneic bone grafts with CPP has not yet been performed. Thus, this pilot study aimed to analyze the bone morphology of CPP processed allografts using synchrotron radiation-based microcomputed tomography (SR-µCT) and to analyze the effects of CPP processing on human bone cell viability and function. The analyzes, including co-registration of pre- and post-treatment SR-µCT scans, revealed that the main bone morphological properties (total volume, mineralized volume, surface area, and porosity) remained unaffected by CPP treatment if compared to allografts not treated with CPP. Varying effects on cellular metabolic activity and alkaline phosphatase activity were found in response to different gas mixtures and treatment durations employed for CPP application. It was found that 3 min CPP treatment using a He + 0.1% N2 gas mixture led to the most favourable outcome regarding a significant increase in bone cell viability and alkaline phosphatase activity. This study highlights the promising potential of pre-therapeuthic bone allograft processing by CPP prior to intraoperative application and emphasizes the need for gas source and treatment time optimization for specific applications.
Operationsziel
Durchführung einer periazetabulären Osteotomie (PAO) über einen minimal-invasiven Zugang zur dreidimensionalen Korrektur der Orientierung der Hüftgelenkpfanne.
Indikationen
Symptomatische Hüftdysplasie in der Adoleszenz nach dem Schluss der Y‑Wachstumsfuge und beim Erwachsenen.
Kontraindikationen
Fortgeschrittene Arthrose (Arthrosegrad ≥ 2 nach Tönnis), präformierte Sekundärpfanne, offene Y‑Wachstumsfuge.
Operationstechnik
Über einen minimal-invasiven Zugang wird eine periazetabuläre Osteotomie durchgeführt.
Ergebnisse
Insgesamt wurden 39 Patienten über 3,5 (3 bis 4,5) Jahre nachbeobachtet. Der laterale Centrum-Erker-Winkel nach Wiberg konnte signifikant von 16,1° (7–24°) auf 30,5° (25–37°) (p < 0,0001), der Tragflächenwinkel von 13,2° (2–25,3°) auf 2,8° (−3–13°) (p < 0,0001) korrigiert werden. Die mittlere Operationszeit betrug 88 (57 bis 142) Minuten. Es traten keine schweren Komplikationen auf.
Psychological Factors as Risk Contributors for Poor Hip Function after Periacetabular Osteotomy
(2023)
Psychologic comorbidities have been identified as risk factors for poor outcomes in orthopedic procedures, but their influence on the outcome of hip-preserving periacetabular osteotomy (PAO) remains uncertain. This retrospective cohort study aimed to assess the impact of patients’ psychological health on the outcome of PAO in patients with hip dysplasia (HD) and acetabular retroversion (AR). The study included 110 patients undergoing PAO for HD or AR between 2019 and 2021. Standardized questionnaires were administered to assess psychological factors, postoperative hip function, and activity level (mean follow-up: 25 months). Linear regression analyses were used to examine the associations between psychological factors and postoperative hip function and activity level. Both HD and AR patients showed improved postoperative hip function and activity levels. Linear regression analyses revealed that depression significantly impaired postoperative outcomes in both groups, whereas somatization negatively influenced the outcome in AR patients. General health perceptions significantly contributed to an improved postoperative outcome. These findings highlight the importance of concomitantly addressing psychologically relevant factors in order to improve patient outcomes after PAO procedures. Future prospective studies should continue to investigate the impact of various psychological factors and explore possibilities of incorporating psychological support into routine postoperative care for these patient cohorts.
Although Ewing’s sarcoma (ES) is a rare, but very aggressive tumor disease affecting the musculoskeletal system, especially in children, it is very aggressive and difficult to treat. Although medical advances and the establishment of chemotherapy represent a turning point in the treatment of ES, resistance to chemotherapy, and its side effects, continue to be problems. New treatment methods such as the application of cold physical plasma (CPP) are considered potential supporting tools since CPP is an exogenous source of reactive oxygen and nitrogen species, which have similar mechanisms of action in the tumor cells as chemotherapy. This study aims to investigate the synergistic effects of CPP and commonly used cytostatic chemotherapeutics on ES cells. The chemotherapy drugs doxorubicin and vincristine, the most commonly used in the treatment of ES, were applied to two different ES cell lines (RD-ES and A673) and their IC20 and IC50 were determined. In addition, individual chemotherapeutics in combination with CPP were applied to the ES cells and the effects on cell growth, cell viability, and apoptosis processes were examined. A single CPP treatment resulted in the dose-dependent growth inhibition of ES cells. The combination of different cytostatics and CPP led to significant growth inhibition, a reduction in cell viability, and higher rates of apoptosis compared to cells not additionally exposed to CPP. The combination of CPP treatment and the application of cytostatic drugs to ES cells showed promising results, significantly enhancing the cytotoxic effects of chemotherapeutic agents. These preclinical in vitro data indicate that the use of CPP can enhance the efficacy of common cytostatic chemotherapeutics, and thus support the translation of CPP as an anti-tumor therapy in clinical routine.
Cold physical plasma (CPP) technology is of high promise for various medical applications.
The interplay of specific components of physical plasma with living cells, tissues and organs on a structural and functional level is of paramount interest with the aim to induce therapeutic effects in a controlled and replicable fashion.
In contrast to other medical disciplines such as dermatology and oromaxillofacial surgery, research reports on CPP application in orthopaedics are scarce.
The present implementation of CPP in orthopaedics involves surface modifications of orthopaedic materials and biomaterials to optimize osseointegration. In addition, the influence of CPP on musculoskeletal cells and tissues is a focus of research, including possible adverse reactions and side effects. Its bactericidal aspects make CPP an attractive supplement to current treatment regimens in case of microbial inflammations such as periprosthetic joint infections. Attributed anticancerogenic and pro-apoptotic effects underline the clinical relevance of CPP as an additive in treating malignant bone lesions.
The present review outlines ongoing research in orthopaedics involving CPP; it distinguishes considerations for safe application and the need for more evidence-based research to facilitate robust clinical implementation.