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Das quantitative Schädelwachstum bei Hydrocephalus wird anhand seitlicher Röntgenaufnahmen beschrieben und mit der Literatur verglichen. Insgesamt kommen 325 Aufnahmen von 95 Patienten (46 männlich, 49 weiblich, 89 operiert, Alter: 0-238 Monate) zur Auswertung. Die Meßstrecken (insgesamt 20) und der Nasion-Sella-Basion-Winkel werden auf Folien durchgezeichnet. Es wird mit dem mathematischen Modell der homogenen linearen Differentialgleichung zweiter Ordnung mit konstantem Koeffizienten geprüft, ob ein Sättigungswachstum vorliegt. Die Wachstumsgeschwindigkeit und -beschleunigung sind als Kurven dargestellt. Der Wilcoxon-Test wird zur Ermittlung der Signifikanz der Wachstumsveränderungen angewandt. Die einfache lineare Regression beschreibt die Beziehungen zwischen den Meßstrecken. Die ermittelten Vertrauensintervalle dienen zum Vergleich der Wachstumskurven zwischen beiden Geschlechtern. Als Ergebnis zeigt sich eine monoton abnehmende Größenzunahme aller Schädelabschnitte (Ausnahme: Schädelbasisknickungswinkel). Der Nasion-Sella-Basion-Winkel stellt eine konstante Struktur dar. Die beim normgerechten Schädelwachstum vorhandenen höheren Meßwerte bei männlichen Probanden sind nur bei wenigen Meßstrecken statistisch beweisbar. Die Ergebnisse der Regressionsanalyse spiegeln eine relativ harmonische Schädelentwicklung bei therapierten Patienten mit Hydrocephalus wider.
Zur Biomechanik des Fingers unter Berücksichtigung der Krümmungsinkongruenz der Gelenkflächen
(2003)
In der Fachliteratur beriicksichtigte Fingermodelle modellieren die Fingergelenke bzgl. Flexion/Extension (iblicherweise als Scharniere mit ortsfesten Achsen (drei Freiheitsgrade pro Finger). In der vorliegenden Arbeit wird aufgezeigt, dass dieses prinzipiell falsch ist und dass die bei alien Gelenken vorliegende Inkongruenz der Gelenkflachenkrummung die Grundlage jeglicher Fingermodellierung bilden muss. Daraus resultiert, dass der Gelenkkette des Fingers physikalisch prinzipiell sechs Freiheitsgrade zukommen. Da die Lagen der Phalangen durch sechs Muskelkrafte eingestellt werden, kann das Problem der Fingerpositionierung prinzipiell geschlossen gelost werden. Der Autor beschreibt die fur die Fingerbewegung relevanten Anteile der Anatomic des menschlichen Fingers und mathematisiert sie fur Flexion/Extension mit Hilfe der Vektorgeometrie. Daraus ergeben sich Gleichungssysteme fur die bei der Betrachtung des Fingers bedeutsamen Gleichgewichtslagen, die von einem dazu entwickelten Computerprogramm aufgestellt und numerisch gelost werden. Mogliche Gleichgewichtslagen und die dazu notwendigen Muskelkrafte werden berechnet. Die rechnerischen Losungen werden interpretiert. Im Gegensatz zu den meisten in der Literatur beriicksichtigten quantitativen Fingermodellen konnen mit diesem Fingermodell Phanomene wie z.B. das Krankheitsbild des knochernen Strecksehnenausrisses oder die Ruheposition der Finger erklart werden. Es wird aufgezeigt, dass einige anatomische Daten empfmdlich auf Veranderungen reagieren und dass dieses z.B. bei rekonstruierenden Operationen unbedingt beriicksichtigt werden sollte. AuBerdem decken sich die rechnerischen Ergebnisse mit denen experimenteller Untersuchungen.
Das vorrangige Ziel der in-vitro-Untersuchung bestand in der hochgenauen Erfassung der Wirbelbewegung unter physiologischen Standardbelastungen. Methode: Ein cervikales Bewegungssegment C5/6 wurde in einer 6-D-Messapparatur untersucht. Unter dem Einfluss zyklisch variierter freier Drehmomente (axiale Rotation, Lateralflexion und Flexion/Extension)wurde die Reaktion des Segments erfasst, während variable Vorlasten (0-6 kg) verschiedenste physiologische Bedingungen simulierten. Das Auflösungsvermögen betrug bei der Translation bis zu 3.1 µm und 4,5 mGrad bei Drehbewegungen. Spezielle Software ermöglichte eine biomechnaische Analyse: : alpha(T)-Kurven zeigten die Verteilung des Momentanwinkels, Spurpunkte und 3-D-Ansichten visualisierten die räumliche Verteilung differenzieller Schraubachsen (IHA) in Bezug zu den anatomischen Komponenten. Resultate: Das Bewegungsverhalten wurde sehr stark sowohl von der Ausrichtung des Drehmoments als auch von der einwirkenden Vorlast bestimmt. Selbst kleine Variationen veränderten die räumliche Verteilung der IHAs, die hiermit charakteristische Veränderungen der Segmentbewegung aufzeigten. Der Bewegungsumfang sank mit steigender Last und dezentrale Vorlasten führten zu einer Langzeit-Flexion des Segments. Eine Computersimulation der Segmentrotation gab Aufschluss über die wechselnde Führung von Facetten- und Uncovertebralgelenken. Zusammenfassung: Nicht nur die Art des Drehmoments, sondern auch die Größe und die Position der Kraftwirkungslinie der Vorlasten bestimmen das Bewegungsverhalten und die Wechselwirkung der Gelenke.
Georg Wetzel Werk für die Entwicklungsmechanik geboren: 29.12.1871 in Wittenberge, gestorben: 13.09.1951 in Halle; Konfession: evangelisch; Vater: praktischer Arzt Dr. Edmund Wetzel; Wetzel war Schüler von A. Kossel und K. Hürtle in der Psychologie und W. Roux in der Anatomie und Entwicklungsmechanik; Wilhelm Roux gilt als der Begründer der Entwicklungsmechanik; Wetzl war 1918 - 1924 Professor und Abteilungsvorsteher am Anatomischen Institut zu Halle unter W. Roux und H. Stieve; 1924 - 1930 am Anatomischen Institut in Greifswald unter K. Peter; 1930 - 1936 Direktor des für ihn neu gegründeten Instituts für Entwicklungsmechanik in Greifswald; Schriftenverzeichnis ca. 80 Werke; (Lehrbuch der Anatomie für Zahnärzte und Studierende der Zahnheilkunde, Handbuch der Anatomie des Kindes) intensive Zusammenarbeit mit Zahn-, Mund- und Kiefernheilkunde.
Die Nasennebenhöhlen von sechzehn adulten Tieren der Neuweltaffenspezies Alouatta caraya beiderlei Geschlechts wurden mittels Computertomographie untersucht. Anhand der coronalen CT-Aufnahmen erfolgte die Volumenbestimmung durch die SURFdriver® - Software. Zur Einordnung der Volumina der Nasennebenhöhlen wurden Längen-, Breiten-, und Höhenmaße der Schädel ermittelt und das Gesichtsschädelvolumen berechnet. Bei Alouatta caraya ist der Sinus maxillaris die einzige vorhandene Nasennebenhöhle, die ausgeprägte Recessus aufweist. Besonders auffällig ist die vertikale Septierung im dorsalen Bereich der Kieferhöhlen. Der Sinus maxillaris von Alouatta caraya ist bei den männlichen Tieren doppelt so groß ausgeprägt wie bei den weiblichen Tieren. Zur Darstellung von Merkmalszusammenhängen zwischen Kieferhöhlenvolumen und Gesichtsschädelmorphologie erfolgte eine Korrelationsanalyse. Durch eine einfache lineare Regressionsanalyse wurden diese Beziehungen dargestellt und die Einordnung von Alouatta caraya innerhalb der Neuweltaffen überprüft. Die Bewertung des Geschlechtsdimorphismus und der Asymmetrie der Kieferhöhlen erfolgte anhand von Indizes. Es konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Kieferhöhlenvolumen und den Schädelmaßen – einschließlich des Gesichtsschädelvolumens und mit Ausnahme der Schädellänge – nachgewiesen werden. Bei der Betrachtung der Regressionsgeraden ist bei den weiblichen Tieren eine Werteverteilung im unteren, bei den männlichen Tieren eine Verteilung der Werte im oberen Volumen- und Längenbereich zu erkennen. Dabei weisen die Werte der männlichen Tiere eine wesentlich größere Streuung auf. Im Vergleich zu anderen nicht-menschlichen Primaten und dem Menschen weist Alouatta caraya den größten Geschlechtsdimorphismus für die Kieferhöhlen auf. In der Ausprägung des Geschlechtsdimorphismus zwischen Kieferhöhlenvolumen und den erhobenen Schädelmaßen besteht bei Alouatta caraya kein wesentlicher Unterschied Bei der Betrachtung des Asymmetrieindex zeigt sich für beide Geschlechter eine symmetrische Verteilung der Kieferhöhlenvolumina zwischen rechter und linker Schädelseite. Die beobachteten Asymmetrien treten zufällig auf und werden als fluktuierende Asymmetrien aufgefaßt. Innerhalb der Atelinae deutet die Regressionsanalyse auf einen signifikanten Zusammenhang zwischen Kieferhöhlenvolumen und Gesichtslänge hin. Die Werte von Alouatta caraya im oberen Volumen- und Längenbereich bestätigen ihre Stellung als größte Spezies innerhalb der Atelinae. Bedingt durch die geringe Klinorhynchie des Gesichtsschädels erweist sich das Gesichtsschädelvolumen zur Einordnung von Alouatta caraya innerhalb der Atelinae als wenig aussagekräftige Bezugsgröße. Abschließend bleibt zu erwähnen, daß den Nasennebenhöhlen aus unserer Sicht eine biomechanische Rolle zuzuschreiben ist.
Einleitung: In unseren Untersuchungen an Kiefergelenken (KG) von menschlichen und Cercopithecus mona Präparaten haben wir die Strukturen, die die Protrusionsbewegung führen, morphologisch und biomechanisch untersucht. Die protrusive Funktion wird im KG durch eine dimere Kette (DK) beschrieben. Es wurden die knöchernen Konturen vermessen, und die Anordnung der DK im Raum untersucht. Material und Methode: Wir haben sagittale Schnittserien von 9 humanen und 20 KG-abformungen des Cercopithecus untersucht. Die Konturen wurden durch Kreisabschnitte beschrieben und vermessen. Zwischen Tuberculum und der Fossa wurde der Wendepunkt (WP) eingezeichnet. Teilweise lag kein WP sondern ein Wendebereich (WB) vor. Bei den Cercopithecus-KGs wurde die Länge der DK sowie der Winkel zur FH gemessen. Der Punkt am Condylus mit dem geringsten Abstand zum Os temporale ist P. Ergebnisse: Die DK ist im mittleren KG-bereich am längsten. In 49% schneidet DK P. Der Winkel DK/FH ist fast konstant. Beim Vergleich der linken und rechten KGs konnten kaum morphologische Korrelationen festgestellt werden. Diskussion: Es gibt starke morphologische Schwankungen zwischen rechten und linken KGs, die biomechanische Zuordnung konnte aber seitengleich gefunden werden. Mit einer Toleranz von 1mm geht DK immer durch P. DK ist im mittleren KG-bereich am längsten und verläuft von lat. nach med. fast parallel. Vermutlich deuten bei statischer Betrachtung alle DKs in einem KG auf eine Rotationsachse.
Zur funktionellen Morphologie der Sinus paranasales von Callithrix jacchus (Primates, Platyrrhini)
(2005)
In der vorliegenden Arbeit werden Form und Größe der pneumatischen Höhlen von Callithrix jacchus untersucht. Wir bestätigen in dieser Studie das Vorhandensein eines echten Sinus maxillaris bei Callithrix jacchus. Bezüglich der Pneumatisation des Os frontale gibt es jedoch Widersprüche zu CT-Daten und vorhandenen Angaben. Unsere histologische Untersuchung zeigt, dass ein Sinus frontalis bei Callithrix jacchus nicht vorhanden ist. Stattdessen besitzt die Nasenhöhle einen Recessus frontalis, der sich in die Interorbitalregion erstreckt. Dieser Recessus entspricht nicht der Definition eines Sinus frontalis (sensu stricto). Er ist mit olfaktorischer Schleimhaut ausgekleidet und enthält Nervenfasern. Es lässt sich des weiteren bei Callithrix jacchus sowohl ein geringer Sexualdimorphismus, als auch eine geringe Asymmetrie feststellen. Die Analyse unterschiedlicher Schädelmaße und des Durchmessers des Femurkopfes in Bezug auf die Volumina von Nasenhöhle und Nasennebenhöhlen ergibt einen engen Zusammenhang zwischen dem Volumen der Kieferhöhle und der Nasenhöhle, sowie zwischen der Gesichtshöhe und der Gesamtschädellänge.
Obwohl es allgemein bekannt ist, dass viele Tumore oft durch profunde Änderungen der extrazellulären Matrix charakterisiert sind, liegen über die Expression von Matrixkomponenten in Hodentumoren nur sehr wenige Erkenntnisse vor. In der vorliegenden Arbeit wurden Seminome (die häufigsten Keimzelltumore) und embryonale Karzinome (Keimzelltumore mit ungünstiger Prognose) im Vergleich zum nicht-neoplastischen Hoden auf die Expression der Matrixkomponenten LN und TN immunhistochemisch untersucht. Im besonderen Fokus der Untersuchungen stand dabei die TIN, die als Vorstufe der meisten Keimzelltumoren gilt. LN wurde sowohl im EC als auch im Seminom nachgewiesen, wobei die Färbung in Foci vergleichsweise stark war. Zeitweilig war auch eine starke zytoplasmatische Anfärbung deutlich. TN war ebenfalls in EC und Seminomen vorhanden. Bemerkenswert war, dass weder LN noch TN in TIN exprimiert wurden. Die Ergebnisse lassen folgern, dass die TIN als das frühe Stadium des Keimzelltumors nicht durch eine (zumindest immunhistochemisch nachweisbare) Veränderung der Matrixexpression charakterisiert ist. Demnach sind LN und TN als Marker für die TIN bzw. der frühen malignen Transformation ungeeignet. Andererseits deutet die starke Immunreaktivität für LN und TN in Seminomen und embryonalen Karzinomen auf eine wichtige Rolle dieser Matrixkomponenten hin. Die in dieser Arbeit erhobenen Befunde zeigen erstmalig, dass TN in Hodentumoren exprimiert wird und somit, dass sich auch in Keimzelltumoren die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix im Vergleich zum nicht-neoplastischen Gewebe verändert. Es ist zu vermuten, dass TN in Hodentumoren ähnliche Eigenschaften besitzt wie in anderen Tumorarten. In weiteren Studien sollte die Expression von Fibronectin, Kollagenen und verschiedenen LN-Isoformen untersucht werden, um somit weitere Hinweise auf die Rolle von ECM-Komponenten in TIN oder Hodentumoren zu erhalten.
In dieser Arbeit wurden 29 Patienten mit invasivem Peniskarzinom immunhistochemisch hinsichtlich ihrer Expression von KI67, Tenascin und Fibronectin untersucht. Hieraus sollte eine prognostische Bedeutung für den Tumor abgeleitet werden. Eine Abhängigkeit zwischen Grading bzw. Tumorstadium und Höhe des Ki67 – Labeling bestand bei Peniskarzinomen nicht. Ein hoher Ki67 – Index spricht für das Vorliegen einer lymphogenen Metastasierung, ab einem Label von 60% traten bei allen Patienten Lymphknotenmetastasen auf, in diesen Fällen sollte also eine Lymphadenektomie unbedingt angestrebt werden. Auf eine Entfernung von Lymphknoten kann man hingegen bei Patienten ohne Risikofaktoren mit einem schwachen Ki67 – Label verzichten, da bei diesen Tumoren keine Lymphknotenmetastasen nachweisbar waren. Ab einem Cut off von 50% für den Ki67 – Index zeigte sich im logrank - Test eine signifikante Verschlechterung des Überlebens. Ki67 scheint aus diesem Grund geeignet, als zusätzlicher prognostischer Parameter für das Peniskarzinom zu fungieren. 85% der Peniskarzinome mit intrazytoplasmatischer Tenascinexpression waren metastasiert. Die klinische Bedeutung liegt in einer zusätzlichen Information für Patienten mit intrazytoplasmatischer Tenascinexpression. Hier sollte eine inguinale Lymphadenektomie angestrebt werden. Insgesamt zeigten aber alle Peniskarzinome ein ähnliches Expressionsmuster für Tenascin bzw. Fibronectin, so dass eine Vorhersage von Lymphknotenmetastasen und damit eine prognostische Aussage zur Tumorerkrankung nicht möglich waren.
Bei der Entwicklung der hier beschriebenen Prothese mit medial-lateral asymmetrischen Gelenkflächen und damit gegebenen naturnahen Funktionen wurden Antworten auf folgende Fragen gesucht: 1) Welche funktionellen Eigenschaften hat das natürliche Tibiofemoralgelenk und welche Bedeutung hat dabei die medial-laterale Asymmetrie? 2) Welche funktionellen Eigenschaften des natürlichen Knies werden durch die gegenwärtigen Knieendoprothesen beeinträchtigt bzw. zerstört? 3) Welche Funktionsdefizite könnten von einer Prothese mit naturnaher Gelenkgeometrie ausgeglichen werden? 4) Welche Probleme werden durch den künstlichen Gelenkersatz erzeugt und wie können diese minimiert werden? 5) Wie erfolgreich ist eine solche Prothese im klinischen Einsatz? Das Roll-Gleit-Verhalten des natürlichen Kniegelenkes beruht auf der besonderen Gestaltung der Gelenkflächen. Die tibiale Gelenkfläche ist im lateralen Kompartiment sagittal konvex geformt, der Krümmungsmittelpunkt der femoralen Gelenkfläche gegenüber der tibialen ist nach posterior verschoben und die Gelenkkontakte liegen transversal auf den Abhängen des Höckers der tibialen Gelenkfläche. Die neue Knieendoprothese wurde nach diesem kinematischen Modell konstruiert. Das natürliche Roll-Gleit-Verhalten dieser Prothese konnte in umfangreichen Untersuchungen nachgewiesen werden. Eine Beweglichkeit von 0° bis 90° Beuge erreichen postoperativ nur 60% der Patienten. Konventionelle Knieendoprothesen bilden die natürliche Kinematik nur unzureichend ab, zu einem großen Teil wird die Mechanosensorik im Tibiofemoralgelenk zerstört. Das Gehen mit der konventionellen Prothese muss neu erlernt werden, meist ist eine Gehhilfe erforderlich. Eine Knieendoprothese mit natürlichem Roll-Gleit-Verhalten stellt die mechanische Funktion des Kniegelenkes wieder her. Zur Kompensation der fehlenden Mechanosensorik können gelernte Programmschleifen des muskulären Systems wieder abgerufen werden. Das Gehen mit der neuen Prothese muss nicht neu erlernt werden. Die Langzeiterfolge von Knieendoprothesen werden durch Polyethylenverschleiß und aseptische Lockerungen beeinträchtigt. Das Verschleißproblem wird mit der ÆQUOS™ Knieendoprothese durch das überwiegende Rollen in der Standphase verringert, die tribologischen Untersuchungen zeigen gute Ergebnisse. Das natürliche Roll-Gleit-Verhalten verteilt die kritischen Spannungen auf einen großen Bereich des Tibia-Inlays und verhindert so ein vorzeitiges Totalversagen. Aus der natürlichen Oberflächengestalt des Kniegelenkes wurde ein geometrisches Modell des dazugehörigen Viergelenkes entwickelt. Dieses Viergelenk wurde auf das Roll-Gleit-Verhalten im Knie angepasst. Das Viergelenk stellt für jeden Beugewinkel eine kinematisch stabile Position ein. Mit diesem Modell wurde ein Implantatsystem für das Knie konstruiert und gefertigt. Im Rahmen der medizinischen Zulassung wurden Verschleißuntersuchungen und FEM-Berechnungen erstellt, deren Ergebnisse wieder in die Konstruktion und Fertigung eingingen. Über die Ausführung der Viergelenke im sagittalen und im frontalen Schnitt stabilisiert sich das Implantat selbstständig ausschließlich über die Oberflächengeometrie. Ambitioniertes Ziel ist dabei die möglichst vollständige Wiederherstellung eines hohen Bewegungsbereiches, der die mechanisch stabile Hocke, das Aufstehen ohne Gehhilfen, Radfahren usw. einschließt. Dies geht weit über das konventionelle Ziel einer „nahezu normalen" Gelenkfunktion mit Gewährleistung eines schmerzfreien Ganges hinaus. Die ÆQUOS™-Knieendoprothese hat das CE-Zertifikat nach ISO 13485 und 93/42 EWG erhalten und ist somit als Medizinprodukt zugelassen. Die ÆQUOS™-Knieendoprothese wurde seit September 2003 bereits 160-mal erfolgreich implantiert. Diese Implantationen zeigten auch in vivo die erwartet guten Ergebnisse.