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SFB 599

Berechnung der Hüftgelenkbeanspruchung beim Hund mit Hilfe der Mehrkörper- und Finite-Element-Simulation

Multibody simulation and Finite Element Analyzes of Stresses and Strains in the Canine Hip Joint

 

Der endoprothetische Ersatz eines erkrankten Hüftgelenks beim Hund wird inzwischen routinemäßig durchgeführt. Dennoch gibt es Implantatkomplikationen, die eine Verbesserung der Prothesensysteme erfordern. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll die Hüftgelenkbeanspruchung beim Hund durch eine Kopplung der Mehrkörper- und Finite-Element-Simulation berechnet werden, um die Gleitpaarung künstlicher Hüftgelenke zu optimieren. Es wird ein Simulationsansatz entwickelt, der neben aufwendigen in-vitro- und in-vivo-Versuchen zur patientenschonenden Grundlagenforschung am Tribosystem künstlicher Gelenke eingesetzt werden kann. Dieser Simulationsansatz soll auch zur Reduzierung von Tierversuchen bei der Entwicklung von Hüftprothesen beitragen. Mit Hilfe von caninen Mehrkörpersimulationsmodellen werden auf die Hüfte einwirkende Belastungskollektive bei unterschiedlichen Bewegungen ermittelt. Die Bewegungsfunktionen werden dabei mit Hilfe von Ganganalysen gemessen. Mit den ermittelten Kraftgrößen aus der Mehrkörpersimulation werden Finite-Element-Simulationen durchgeführt, um hoch beanspruchte Bereiche in den Prothesenkomponenten identifizieren und die Beanspruchung künstlicher Gelenke abschätzen zu können.

 

Mitarbeiter:

Prof. Dr. I. Nolte; PD Dr. P. Wefstaedt, K. Lucas  

Kooperationspartner:

Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover; Prof. Dr. B.A. Behrens, Dr.-Ing. habil. A. Bouguecha, G. Helms, S. Betancur Escobar
Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Orthopädie (im Annastift), Hannover, Prof. Dr. C. Stukenborg-Colsman, Dr. M. Lerch

Laufzeit:

seit Anfang 2008, fortlaufend

Numerische Simulation zum belastungsgerechten Design von Totalendoprothesen und Implantaten (D6)

Um dies zu erreichen, wurden numerische Modelle basierend auf der Mehrkörpersimulation (MKS) und der Finite-Element-Methode (FEM) zugrunde gelegt. Einerseits wurden mit Hilfe der MKS-Modelle statische und kinematische Bewegungsanalysen durchgeführt. Somit konnten Hüftgelenkbelastungen bei unterschiedlichen Bewegungen ermittelt werden. Andererseits wurde auf Basis von CT-Daten ein dreidimensionales FE-Modell des intakten humanen Hüftgelenkes (Femur und Acetabulum) erstellt. Um den periprothetischen Knochen nachzubilden, erfolgte die Modellierung der Verbunde Femur/Schaft und Acetabulum/ Pfanne für unterschiedliche Prothesentypen. Für eine zuverlässige Beschreibung der beanspruchungsadaptiven Knochenumbauprozesse in Abhängigkeit einer Veränderung der mechanischen Belastung im periprothetischen Knochen, erfolgte die Anwendung des Knochenumbaugesetzes nach Huiskes in einer erweiterten Form. Ferner wurden, um die erstellten Modelle zu validieren, umfangreiche klinische DEXA-Untersuchungen (Dual Energy X-Ray Absorptiometry) durchgeführt.
Das übergeordnete Ziel dieses Teilprojektes besteht in der Entwicklung und Etablierung einer simulationsgestützten Methode zur Berechnung und Quantifizierung der Knochenumbauprozesse und der damit verbundenen Implantatlockerung sowie des Materialverschleißes der Prothesengleitkomponenten. Aufgrund dessen soll in der Zukunft bereits in der Entwicklungsphase von Hüftimplantaten die simulationsgestützte Vorhersage von langfristigen Effekten und biomechanischen Prozessen ermöglicht werden. Somit können folglich kosten- und zeitintensive klinische Untersuchungen zum Nachweis der Strukturbiokompatibilität sowie zur Optimierung des Prothesendesigns erheblich reduziert werden.

 

Mitarbeiter:

Prof. Dr. I. Nolte; PD Dr. P. Wefstaedt, K. Lucas

Kooperationspartner:
Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. B.A. Behrens, Dr.-Ing. habil. A. Bouguecha, A. Almohallami
Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Orthopädie (im Annastift), Hannover, Prof. Dr. C. Stukenborg-Colsman, Dr. M. Lerch

Laufzeit:

2011 bis 2014

Entwicklung, umformtechnische Fertigung und Erprobung von patientenindividuellen Hüftprothesenpfannen (D13)

In dem hier vorgestellten Teilprojekt soll ein neuartiges Konzept zur Auslegung und Fertigung von patientenindividuellen Implantatprototypen erarbeitet werden. Das Konzept umfasst die Entwicklung, umformtechnische Prototypenherstellung und klinische Erprobung individualisierter Hüftprothesenpfannen für den Einsatz an caninen und humanen Patienten. CT-basierte Geometriedaten humaner und caniner Hüftgelenkpfannen dienen als Grundlage für die Auslegung individualisierter Prothesenpfannen. Ihre Herstellung erfolgt umformtechnisch aus biokompatiblen Titan-Blechwerkstoffen.
Die Versorgung schwerer Hüftgelenkserkrankungen mit künstlichen Hüfttotalendoprothesen stellt in der Humanmedizin als auch in der Veterinärmedizin einen häufigen operativen Eingriff dar. Trotz langjähriger Erfahrung kommt es nach der Implantation immer wieder zu Komplikationen, die zu einer Revision des Implantats führen. Insbesondere die Migration der Prothesenpfanne stellt ein großes Problem dar. Eine mögliche Ursache der Migration sind die veränderten mechanischen Bedingungen, die zu einem Knochenabbau im Bereich der Pfannenkomponente führen können. Des Weiteren ist für eine ausreichend stabile Verankerung der Prothesenpfanne ein starker Knochenabtrag erforderlich, der den Knochenabbau begünstigt und eine Revisionsoperation erschwert.
Ziel des Projekts besteht in der Entwicklung und Auslegung von patientenindividuellen, knochenschonenden und kostengünstigen Prothesenpfannen für Mensch und Hund. Hierfür wird ein Konzept zur Herstellung dieser individuellen Pfannenkomponenten mittels der Blechumformung erarbeitet.

Mitarbeiter:

Prof. Dr. I. Nolte; PD Dr. P. Wefstaedt, K. Lucas

Kooperationspartner:
Institut für Umformtechnik und Umformmaschienen, Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr. B.A. Behrens, Dr.-Ing. habil. A. Bouguecha, S. Betancur Escobar
Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Orthopädie (im Annastift), Hannover, Prof. Dr. C. Stukenborg-Colsman, Dr. M. Lerch  

 

Laufzeit:

2011 bis 2014

Publikationen

S. Betancur Escobar, A. Bouguecha, A. Almohallami, H. Niemeier, I Nolte, K. Lucas, C. Stukenborg-Colsmann, M. Lerch, B.-A. Behrens: Patient-Individual Hip Cups: Simulation-Based Design and Sheet Metal Forming Manufacturing, Biomed Tech 2013; 58 (Suppl. 1); Walter de Gruyter ; 2013

Almohallami, A; Bouguecha, A; Stukenborg-Colsman, C; Lerch, M; Nolte, I; Behrens, B.-A.: Comparison between simulation results and DEXA investigation of the bone remodelling after implanting a cementless long stem hip prosthesis, De Gruyter Verlag, Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik 2013

Behrens BA, Bouguecha A, Stukenborg-Colsman C, Wefstaedt P, Nolte I: Numerische Untersuchungen zum beanspruchungsadaptiven Knochenumbau im periprothetischen caninen Femur. Berl Munch Tierarztl Wochenschr Vol. 122 – No. 9/10, 2009, S. 391-397

Behrens BA, Nolte I, Wefstaedt P, Stukenborg-Colsman C, Bouguecha A: Numerical investigations on the strain-adaptive bone remodelling in the periprosthetic femur: Influence of the boundary conditions. BioMedical Engineering OnLine 8:7, 2009

Behrens BA, Wirt CJ, Windhagen H, Nolte I, Meyer-Lindenberg A, Bouguecha A: Numerical investigations of stress shielding in total hip prostheses. J Engineering in Medicine. Vol. 222 – No.5, 2008, S. 593-600

Helms G, Wefstaedt P, Rittmann P, Windhagen H, Pressel T, Behrens BA, Nolte I: Ermittlung der Viskosität von Synovialflüssigkeiten aus dem caninen Ellbogen- und Hüftgelenk sowie dem humanen Kniegelenk. Berl Münch Tierärtzl Wochenschr Vol. 121 – No. 9/10, 2008, S. 374-380

Bouguecha A, Elgaly I, Stukenbork-Colsman C, Lerch M, Nolte I, Wefstaedt P, Behrens BA, Numerical Investigations of the strain-adaptive bone remodeling in the prosthetic pelvis. 12th Mediterranean Conference on Medical and Biological Engineering and Computing – MEDICON 2010, Chalkidiki, Greece

Behrens BA, Helms G, Wefstaedt P, Stolorz M, Nolte I: Determination of hip joint forces by means of multi-body simulations. 11th International Congress of the IUPESM, München 2009

Behrens BA, Nolte I, Wefstaedt P, Stukenborg-Colsman C, Bouguecha A: Femoral load change and caused bone remodeling after hip arthroplasty. 11th International Congress of the IUPESM, München 2009

Behrens BA, Bouguecha A, Stukenborg-Colsman C, Wefstaedt P, Nolte I: Finite Element Analysis of bone remodeling after hip resurfacing arthroplasty. 4th European Congress for Medical and Biomedical Engineering (eMBEC2008), Antwerp, Belgium 2008

Behrens BA, Bouguecha A, Nolte I, Stukenborg-Colsman C, Pressel T: Strain adaptive bone remodeling: Influence of the implantation technique. 2nd Regensburt Applied BioMECHANICS 2007, Regensburg

Behrens BA, Nolte I, Bouguecha A, Halbritter U, Meyer-Lindenberg A: Messung der elastischen Eigenschaften der Spongiosa im Femurkopf des Hundes. Berl Munch Tierärztl Wochenschr Vol. 118 – No. ¾, 2005, S. 160-163

Pressel T, Bouguecha A, Vogt V, Meyer-Lindenberg A, Behrens BA, Nolte I, Windhagen H: Mechanical properties of femoral trabecular bone in dogs. Biomed. Eng. Online. Vol. 4 – No. 1, 2005. S. 17

Gervers M, Nolte I, Alt F, Hauschild G, Meyer-Lindenberg A, Fehr M: Complications after implantation of a modular total hip prostheses compared with fixed head prostheses. Berl Munch Tierarztl Wochenschr. Vol. 115 – No. 11/12, 2002, S. 412-419

Meyer-Lindenberg A, Langhann A, Fehr M, Nolte I: Prevalence of fragmented medial coronoid process of the ulna in lame adult dogs. Vet Rec Vol. 151 – No. 8, 2002, S. 230-234

Meyer-Lindenberg A, Fehr M, Nolte I: Co-existence of ununited anconeal and fragmented medial coronoid process of the ulna in the dog. J Small Anim Pract. Vol. 47 – No. 2, 2006, S. 61-65

Fuchs C, Meyer-Lindenberg A, Wohlsein P, Nolte I: Computertomographic characteristics of primary brain tumors in dogs and cats. Berl Munch Tierärztl Wochenschr Vol. 116, - No.9/10, 2003, S. 436-443
Schuller S, Fredericksen M, Schröder H, Meyer-Lindenberg A, Hewicker-Trautwein M, Nolte I: Computertomographic differentiation of intrathoracic neoplasms and inflammation in the dog. Berl Münch Tierärztl Wochenschr Vol. 118 – No. ½, 2005, S. 76-84

Wolf D, Lüpke M, Wefstaedt P, Melichar K, Nolte I, Seifert H: Optimising MR image quality of the canine nose. Berl Münch Tierärztl Wochenschr Vol. 122 – No.5/6, 2009, S. 219-226

Lucas K, Wefstaedt P, Galindo-Zamora V, Lerch M, Stukenborg-Colsman C, Behrens B-A, Bouguecha A, Betancur S, Nolte I: „Vergleichende Knochendichtemessungen am proximalen Hundefemur mittels konventioneller Radiographie und dualer Röntgenabsorptiometrie“ DGBM Tagung Hamburg 2012, Posterbeitrag

Modul Graduiertenkolleg

Das Integrierte Graduiertenkolleg „Biomedizintechnik“ im SFB 599 verwirklicht eine strukturierte Doktorandenausbildung, die eine enge Betreuung der Doktoranden beinhaltet und deren Selbständigkeit fördert. Das Lehrprogramm des Graduiertenkollegs zielt zuvorderst auf eine breite Ausbreitung in den Grundlagen der verschiedenen beteiligten Fachgebiete des hochgradig interdisziplinären SFBs ab, bietet den Promovenden aber auch zahlreiche Wahlmöglichkeiten. Die Chancen der Absolventen auf dem hochattraktiven Berufsfeld der Biomedizintechnik werden deutlich verbessert. Die Biomedizintechnik ist ein Wissenschaftsgebiet, das sich durch einen hohen Grad an Interdisziplinarität auszeichnet. Dies spiegelt sich auch im SFB 599 wieder, dessen Doktoranden ihre qualifizierende Ausbildung derzeit überwiegend in den verschiedensten beteiligten Fachdisziplinen erhalten, da spezifische Studiengänge wie Master-Studiengänge Biomedizintechnik noch rar sind. So erfolgt die qualifizierende Ausbildung der Doktoranden in den verschiedensten Fachdisziplinen.

Doktoranden im Modul Graduiertenkolleg:

Christina Rössig: „Untersuchung zur Biokompatibilität und Degradation von Marknagelsystemen aus Magnesiumlegierungen im Schafmodell“
Das Ziel der anstehenden Dissertation ist die Beurteilung von Biokompatibilität und Degradationsverhalten der neu entwickelten degradablen Marknagelsysteme auf Magnesiumbasis im Großtiermodell Schaf. Im Verlauf der Arbeit werden Marknagelsysteme aus einer Magnesiumlegierung zunächst biomechanisch charakterisiert. Im Anschluss werden die Marknagelsysteme in vivo im Hinblick auf Degradation und Biokompatibilität untersucht, dafür in die Markhöhle der Tibia von Schwarzkopfschafen eingebracht und dort über einen Zeitraum von 24 Wochen belassen. Während dieser Zeitspanne werden klinische, röntgenologische, computertomographische und µ-computertomographische Untersuchungen durchgeführt. Im Anschluss an die Euthanasie der Tiere sollen die entnommenen Knochen-Implantat-Verbände erneut computertomographischen und  µ-computertomographischen sowie zusätzlich histologischen und biomechanischen Untersuchungen unterzogen werden.

 


Stefanie Fischer: „Kinetische und elektromyographische Bewegungsanalyse beim Hund mit reversibel induzierter Hinterhandlahmheit“
Eine Lahmheit ist durch Abweichungen vom physiologischen Gangbild gekennzeichnet. Wie der Hund einen partiellen Verlust der Funktion einer Hintergliedmaße kompensiert, ist bisher aufgrund der Betrachtung einzelner Aspekte des Gangbildes und auch der Unterschiedlichkeit der eingesetzten Untersuchungstechniken nicht ausreichend verstanden. Ziel dieser Arbeit war, die Veränderungen ausgesuchter metrischer, kinetischer und elektromyographischer Parameter in Anpassung an eine Hinterhandlahmheit beim Hund zu untersuchen. Diese Ergebnisse sollen zukünftig ein besseres Verständnis über die Kompensationsmechanismen beim Hund liefern und so aktuelle Therapie- und
Rehabilitationsmaßnahmen verbessern. In dieser Arbeit wurden ausgewählte biomechanische und muskelphysiologische Gangparameter mit Hilfe der computergestützten Ganganalyse auf einem Laufband untersucht, um Aussagen über die veränderte Belastung aller Gliedmaßen sowie über die Anpassung zeitlicher Gangparameter und der Aktivierungsmuster von M. triceps brachii, M. vastus lateralis und M. longissimus dorsi beim Hund mit distaler Stützbeinlahmheit der Hinterhand zu erhalten. Um einen direkten Vergleich dieser Parameter vor und nach Induktion der reversiblen Hinterbeinlahmheit zu ermöglichen, wurden in Bezug auf Alter, Gewicht und Größe sehr ähnliche Beagle im Schritt und Trab untersucht. Der Fokus dieser Arbeit lag dabei auf dem Vergleich 1) der Fußfallmuster für eine Aussage der Veränderungen in den Bodenkontaktzeiten und der Fußfolge, 2) der vertikalen Bodenreaktionskräfte, um die Umverteilung des Körpergewichts analysieren zu können, sowie 3) der Aktivierungsmuster von zwei Gliedmaßen- und einem Rückenmuskel, um Veränderungen im zeitlichen Verlauf und/oder der Höhe der Aktivierung zu prüfen. Nach Induktion der Lahmheit in der rechten Hinterextremität waren im Schritt und im Trab die vertikalen Bodenreaktionskräfte (PFz, MFz, IFz) in dieser Gliedmaße vermindert und im kontralateralen Hinterbein erhöht. Kranial zeigte die ipsilaterale Gliedmaße eine Erhöhung von PFz und die kontralaterale Gliedmaße ein Ansteigen von MFz und eine Erhöhung von IFz im Schritt. Im Fußfallmuster zeigte sich im Schritt in der kontralateralen Vorder- und Hintergliedmaße eine verlängerte Standphase, vorne verbunden mit einem späteren Abfußungszeitpunkt. Im Trab kam es ebenfalls in beiden kontralateralen Gliedmaßen zu einer verlängerten Standphase und zusätzlich auch in der ipsilateralen Hintergliedmaße. In beiden Hintergliedmaßen war dies mit einem späteren Abfußungszeitpunkt im Schrittzyklus verbunden. Die elektromyographischen Ergebnisse des M. vastus lateralis als Antigravitationsmuskel zeigten, dass eine vermehrte Belastung von der kontralateralen Hintergliedmaße auch zu einer erhöhten Aktivierung in diesem Muskel geführt hat. Genauso kommt es in der betroffenen Gliedmaße durch die verminderte Belastung zu einer verringerten Aktivierung im M. vastus lateralis. Die Muskeln zeigten beidseits eine verlängerte Aktivität, welche vermutlich durch die verlängerte Standphase in den Hintergliedmaßen bedingt war. Die vermehrte Muskelrekrutierung kann zu Hyper- und die verminderte Aktivierung zu Atrophie in den betroffenen Muskeln führen. Der M. triceps brachii zeigte keine Veränderungen im Rekrutierungsmuster, was anhand der kinetischen Ergebnisse auch erwartet wurde. Der M. longissimus auf der linken Körperseite zeigte einen späteren Beginn und ein späteres Auftreten der maximalen Amplitude der ersten Aktivität sowie eine verminderte maximale Amplitude in der zweiten Aktivität. Diese Veränderungen gehen vermutlich mit veränderten Rumpf- und Beinbewegungen einher. Der rechte M. longissimus zeigte ein unverändertes Rekrutierungsmuster. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die verminderte Belastung einer Hintergliedmaße zu einer kompensatorischen Umverteilung der Kräfte auf die übrigen Gliedmaßen führt, um die Entlastung der eingeschränkten Gliedmaße zu erlauben. Dies kann jedoch beim chronisch lahmenden Hund zu Folgeschäden in den Gelenken der vermehrt belasteten Extremitäten führen, was bei der orthopädischen Untersuchung immer berücksichtigt werden muss. Die damit einhergehende veränderte Aktivierung der involvierten Muskulatur muss bei Therapie- und Rehabilitationsmaßnahmen berücksichtigt werden, um z. B. mittels gezielten Muskeltrainings große Asymmetrien in der Belastung zu vermeiden.

Publikationen:
Fischer, S: Kinetische und elektromyographische Bewegungsanalyse beim Hund mit reversibel induzierter Hinterhandlahmheit, Dissertation 2013, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

Fischer S, Anders A, Nolte I, Schilling N. Compensatory load redistribution in walking and trotting dogs with hind limb lameness. Vet J. 2013;197(3):746–52.

Fischer S, Nolte I, Schilling N. Adaptations in muscle activity to induced, short-term hindlimb lameness in trotting dogs. PLoS ONE 2013;8(11):e80987.

 

Laura Roland: „Evaluation der knöchernen Integration, der Heilung kritischer Defekte und der Vaskularisierung im Weichgewebe von funktionalisierten und prävitalisierten Musterhybridimplantaten in vivo“
Im Rahmen des Projektes sollen geeignete synthetische Knochenrekonstrukte für die Deckung kritischer Defekte im Kiefer- und Gesichtsschädelbereich getestet werden, da die Rekonstruktion von angeborenen oder erworbenen knöchernen Schädeldefekten nach wie vor im klinischen Bereich der humanen und caninen Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie mangels geeigneter Materialien ein Problem darstellt. Die Knochenrekonstrukte sollen gleich nach Implantation lasttragende Funktion übernehmen können. Dazu sollen Synergieeffekte mithilfe eines Hybridkonstruktes aus Magnesium, Titan und einem Biopolymer genutzt werden. Das entwickelte Hybridkonstrukt soll anschließend mit mesenchymalen Stammzellen besiedelt werden, um eine verbesserte Einheilung des Implantats zu erreichen soll. Die konturgebende Titankomponente bleibt als Dauerimplantat erhalten, während der Magnesiumbestandteil sowie die Biopolymerbeschichtung mit der Zeit resorbiert werden. Die generierten Implantatrekonstrukte wurden bereits erfolgreich in vitro evaluiert und sollen nun auch in vivo getestet werden.

Kooperationspartner:
Laser Zentrum Hannover e.V., Hannover, Prof. Dr. Dr. h.c. H. Haferkamp
Lehrstuhl für Technische Chemie I, Universität Duisburg-Essen, Prof. Dr. S. Barcikowski
Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, MHH, Hannover, Prof. Dr. N.C. Gellrich
Institut für Biomedizinische Technik, Universität Rostock


Julia Matena: „Prävitalisierung und Evaluation metallischer Hybridimplantate zur Herstellung lasttragender, resorbierbarer und patientenspezifischer Gesichtsschädelimplantate und Evaluation nichtinvasiver in-vivo Stammzellbeobachtung“
Bisher ist es nicht möglich, synthetische Knochenrekonstrukte für die Deckung kritischer Defekte im Kiefer- und Gesichtsschädelbereich einzubringen, die gleich nach Implantation eine lasttragende Funktion übernehmen können. Ziel des Vorhabens ist es Synergieeffekte der beiden Teilbereiche des SFB 599 (resorbierbare und dauerhafte Implantate) mithilfe eines Hybridkonstrukts aus Magnesium, Titan und einem Biopolymer zu nutzen. Das entwickelte Hybridkonstrukt soll anschließend mit mesenchymalen Stammzellen besiedelt werden, was eine verbesserte Einheilung des Implantats erreichen soll. Während der Magnesiumbestandteil sowie die Biopolymerbeschichtung mit der Zeit resorbiert werden, bleibt die konturgebende Titankomponente als Dauerimplantat erhalten. Die hierbei generierten Implantatrekonstrukte werden erst in-vitro und dann in der Folge in-vivo evaluiert.

Kooperationspartner:
Laser Zentrum Hannover e.V., Hannover, Prof. Dr. Dr. h.c. H. Haferkamp
Lehrstuhl für Technische Chemie I, Universität Duisburg-Essen, Prof. Dr. S. Barcikowski
Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, MHH, Hannover, Prof. Dr. N.C. Gellrich
Institut für Biomedizinische Technik, Universität Rostock


Susanne Hammer: „Evaluierung der Claudin-Expression von auf prävitalisierten metallischen Hybridimplantaten besiedelten Zellen“
Die Claudin-Proteine sind ein funktionaler und struktureller Bestandteil der Tight Junctions im Endothel und in epithelialenm Gewebe, welche in Zellverbänden nebeneinander liegende Zellen miteinander verbinden und außerdem mit regenerativen Prozessen in Verbindung gebracht werden.
Bei der Einheilung von resorbierbaren Implantaten in das umliegende Gewebe ist ein ein zentraler Aspekt das  Einsprossen von Blutgefäße, um neu einwachsende Zellen zu versorgen und das Einwachsen weiterer Zellen zu fördern.
Diese Studie ist angelehnt an das an den SFB 599 assoziierte Projekt „Entwicklung prävitalisierter metallischer Hybridimplantate mit Biopolymerbeschichtung zur biologisch adäquaten patientenspezifischen Rekonstruktion von Gesichtsschädeldefekten“ (AG Nolte Projekt (DFG-Projekt Ge 820/8-1). Dort wird eine in-vitro Evaluation verschiedener Hybridkonstrukte im Hinblick auf Biokompatibilität, und Steigerung der Neovaskularisierung durch vaskularisierungs-stimulierende und zell-mobilisierende Faktoren durchgeführt.
In diesem Projekt zur Evaluierung der Claudin-Expression werden anhand der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) vergleichende Genexpressionanalysen an den Zellen durchgeführt, die auf den verschiedenen prävitalisierten metallischen Hybridimplantaten des oben genannten Projektes angesiedelt werden, um die Rolle der Claudine bei der Motilität und Migration von Endothelzellen evaluieren untersuchen zu können. Dies liefert außerdem Informationen für die Vermittlung unterstützender Effekte auf die Zellmotilität und das Migrationsverhalten zugunsten der Neovaskularisierung der Implantate.

Die durchgeführten Arbeitsschritte enthalten: Isolierung der RNA, Verdau von genomischer DNA, Umschreibung der RNA in cDNA und anschließend konventionelle und quantitative real time PCR.

Hammer S, Nagel S, Alnajjar S, Heisterkamp A, Hewicker-Trautwein M, Ngezahayo A, Nolte I, Murua Escobar H: Establishment of a molecular screening system for claudin-gene expression in canine neoplasias and characterisation of claudin-gene expression in canine cell lines and canine mammary tissue samples. ESVONC Annual Congress 2014, Wien, Österreich, Posterbeitrag

Hammer  SC, Nagel S, Maibaum D, Pfeiffer K, Ngezahayo A, Nolte I, Murua Escobar H: Claudin-gene expression in canine neoplasias. 22. Jahrestagung der Fachgruppe "Innere Medizin und Klinische Labordiagnostik" der DVG 2014, Giessen, Deutschland, Vortrag

Hammer SC, Nagel S, Maibaum D, Pfeiffer K, Ngezahayo A, Nolte I, Murua Escobar H: Claudin-gene expression in canine neoplasias. Veterinary Cancer Society Annual Conference 2013, Minneapolis, USA, Vortrag

Hammer SC, Nagel S, Maibaum D, Pfeiffer K, Ngezahayo A, Nolte I, Murua Escobar H: Evaluation of the canine claudin-genes. 2. Light and DNA-Tagung, Jena, Deutschland, Vortrag

Hammer SC, Ngezahayo A, Murua Escobar H, Nolte I: Evaluation der Claudin-Gene des Hundes als funktionelle Targets zur Entwicklung tumortherapeutischer Ansätze. 21. Jahrestagung der Fachgruppe "Innere Medizin und Klinische Labordiagnostik" der DVG 2013, München, Deutschland, Vortrag

 


Karin Lucas: „Vergleichende Knochendichtemessungen des caninen Hüftgelenks und Femur (ex vivo) mittels Computertomographie (CT), dualer Röntgenabsorptiometrie (DEXA) und konventioneller Radiographie“
Schwere Hüftgelenksdysplasien werden beim Menschen und beim Hund inzwischen routinemäßig mit Hüftgelenkstotalendoprothesen versorgt. In Folge unphysiologischer Lasteinleitung in den periprothetischen Knochen kann es durch Belastungsabschirmung zu Knochenabbauprozessen kommen, die letztendlich zu einer aseptischen Lockerung der Prothese und einer Revisionsoperation führen. Aus diesem Grunde ist die frühzeitige Kenntnis von Umfang und Lokalisation von periprothetischen postoperativen Knochenumbauprozessen von entscheidender Bedeutung. Knochenabbauprozesse können mit Hilfe von Knochendichtemessungen detektiert werden. In der Humanmedizin ist die Dual-Energy-X-Ray-Absorptiometrie (DEXA) der Goldstandard zur Knochendichtemessung. Die Untersuchungstechnik basiert auf der unterschiedlichen Abschwächung von Röntgenstrahlen durch Materialien verschiedener Dichte, wobei bei DEXA zwei energetisch unterschiedliche Röntgenquelle gleichzeitig zur Messung eingesetzt werden. Dadurch kann der Anteil des Knochengewebes an der Röntgenstrahlungsabsorption ermittelt werden. Mittels DEXA können sowohl die Knochenmineraldichte (Bone mineral density, BMD) als auch der Knochenmineralgehalt (Bone mineral content, BMC) bestimmt werden. In der Veterinärmedizin sind derartige Geräte nicht im klinischen Einsatz, da die Anschaffungskosten sehr hoch sind. Digitales Röntgen und auch vermehrt Computertomographen werden jedoch routinemäßig in der Kleintierpraxis eingesetzt. Daher ist das Ziel dieses Projektes die Spezifität und Korrelation von Röntgen- und computertomographischen Untersuchungen zur quantitaven Bestimmung von Knochendichten im Hüftgelenk im Vergleich zu dem aus der Humanmedizin bekannten Goldstandard der DEXA-Messung zu untersuchen.

Lucas K, Wefstaedt P, Galindo-Zamora V, Lerch M, Stukenborg-Colsman C, Behrens B-A, Bouguecha A, Betancur S, Nolte I: „Vergleichende Knochendichtemessungen am proximalen Hundefemur mittels konventioneller Radiographie und dualer Röntgenabsorptiometrie“ DGBM Tagung Hamburg 2012, Posterbeitrag

Lucas K, Wefstaedt P, Galindo-Zamora V, Lerch M, Stukenborg-Colsman C, Betancur S, Bouguecha A, Behrens B-A, Nolte I: Kann man mittels konventionellem Röntgen die Knochendichte am caninen Femur (ex vivo) zuverlässig ermitteln? Vortrag: DVG-Vet-Congress, DVG-Fachgruppe Chirurgie, Berlin am 8.11.2013


Laufzeit:

2012 - 2014



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