Aus der Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

DISSERTATION

Korrelation biomechanischer und MR-tomografischer Parameter in der Verlaufsbeobachtung des Transplantatremodelings
nach vorderem Kreuzbandersatz

Eine Zwei Jahres Untersuchung am Schaf

Zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Gunnar Peters

aus Berlin

Dekan: Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

Gutachter:
1. Prof. Dr. R. Hoffmann
2. Prof. Dr. J. Neidel
3. Prof. Dr. H. Zwipp

Datum der Promotion: 09.12.2002

Meinen Grosseltern
in voller Dankbarkeit
gewidmet

Inhaltsverzeichnis

• 1  Einleitung
  • 1.1 Aufbau und Funktion des vorderen Kreuzbandes
  • 1.2 Aktueller Stand der VKB-Rekonstruktion
  • 1.3  Diagnostik des VKB und Bedeutung der MRT
    • 1.3.1 Diagnostik der VKB-Ruptur
    • 1.3.2 Verlaufsbeurteilung des VKB-Ersatzes
  • 1.4  Aspekte des Transplantatremodeling
    • 1.4.1 Histologische Beobachtungen
    • 1.4.2 Biomechanische Beobachtungen
    • 1.4.3 Beobachtungen in der MRT
• 2  Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit
• 3  Material und Methoden
  • 3.1 Versuchstiere
  • 3.2 Versuchsplanung und allgemeine Vorbereitungen
    • 3.2.1 Zur Transplantatwahl und –entnahmetechnik
    • 3.2.2 Festlegung der Standzeiten
  • 3.3 OP-Methode mit Rekonstruktion des VKB
    • 3.3.1 Pharmaka für die Anästhesie und postoperative Analgesie
    • 3.3.2  Prämedikation, Intubationsnarkose und Analgesie
    • 3.3.3  Chirurgische Technik und postoperative Nachbehandlung
  • 3.4  Kernspintomografische Untersuchung
    • 3.4.1 Der Kernspintomograf
    • 3.4.2 Pharmaka für die Kernspintomografie
    • 3.4.3 Grundlagen zur Magnetresonanztomografie des Kniegelenkes
    • 3.4.4 Durchführung der MRT-Untersuchung
    • 3.4.5 Auswertung des MRT-Signalverhaltens
      • 3.4.5.1 Qualitative Auswertung
      • 3.4.5.2  Quantitative Auswertung
  • 3.5  Biomechanische Testung
    • 3.5.1 Begriffe und Definitionen
    • 3.5.2  Explantation der Kniegelenke
    • 3.5.3 Vorbereitungen zur mechanischen Testung
    • 3.5.4  Querschnittsfläche des Bandes
    • 3.5.5 Versagenstest der Kniegelenke
    • 3.5.6 Versagenstest des Achillessehnentransplantates
  • 3.6  Statistische Prüfverfahren
• 4  Ergebnisse
  • 4.1 Allgemeine Befunde
  • 4.2  Qualitative Betrachtung der MRT-Befunde im zeitlichen Verlauf
  • 4.3  Betrachtung der Signalintensität im zeitlichen Verlauf
  • 4.4  Ergebnisse der biomechanischen Testung
  • 4.5 Statistische Korrelation der Signalintensität mit biomechanischen Parametern
• 5  Diskussion
• 6  Zusammenfassung
• Literatur
• Abkürzungen und Symbole
• Danksagung
• Curriculum vitae
• Erklärung an Eides Statt

Tabellen

• Tabelle 1: Ergebnisse der nativen Signalintensitätsmessung. Der Signal/Noise-Quotient (S/N) wurde in Abhängigkeit von der Standzeit und Lokalisation der Messbereiche bestimmt. Die Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt.
• Tabelle 2: Ergebnisse der Signalintensitätsmessung mit Gd-DTPA. Der Signal/Noise-Quotient (S/N) wurde in Abhängigkeit von der Standzeit und Lokalisation der Messbereiche bestimmt. Die Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt.
• Tabelle 3: Ergebnisse der biomechanischen Testung. Die Daten werden als Mittelwert ± Standard-abweichung dargestellt.
• Tabelle 4: Ergebnisse der Spearman Rho Korrelationsanalyse (α = 0.05). Die Daten wurden als Korrelationskoeffizienten zweier korrespondierender Parameter dargestellt.

Bilder

• Abb. 1: VKB-Rekonstruktion mit Sehnentransplantat und Poly-(D,L)-Laktid Interferenzschrauben
• Abb. 2: Prinzipieller Aufbau und Informationsfluss einer MRT [37]
• Abb. 3: MR-Scan in T1-Wichtung eines kontralateralen Kniegelenkes mit Bezeichnung wichtiger Strukturen.
• Abb. 3: MR-Scan in T1-Wichtung eines kontralateralen Kniegelenkes mit Bezeichnung wichtiger Strukturen.
• Abb. 4: Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Gd-DTPA
• Abb. 5: Beispielhafte Darstellung eines Kraft-Weg-Diagrammes mit Kennzeichnung der für die Auswertung wichtigen Abschnitte.
• Abb. 6: Aufbau der Materialtestmaschine Zwick.
• Abb. 7: a.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Darstellung des nativen VKB nach 6 Wochen Standzeitb.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Gd-DTPA. Nach 6 Wochen Standzeit zeigte das VKB ein inhomogenes Signalverhalten mit hypo- und hyperintensen Bereichen. Hervorzuheben sei die Kontrastmittelanreicherung im ventralen Synovialschlauch (Pfeile).
• Abb. 8: a.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Darstellung des nativen VKB nach 12 Wochen Standzeit.b.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Gd-DTPA. Nach 12 Wochen zeigte das VKB ein homogeneres Signalverhalten mit hyper- bis isointensen Bereichen.
• Abb. 9: a..) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Darstellung des nativen VKB nach 24 Wochen Standzeit. Die Auflösung der biodegradierbaren Schrauben ist weit vorangeschritten.b.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Gd-DTPA. Nach 24 Wochen Standzeit stellte sich das VKB iso- bis hypointens dar. Die niedrige Signalintensität im Bereich der tibialen Insertion sei hervorzuheben.
• Abb. 10: a.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Darstellung des nativen VKB nach 52 Wochen Standzeitb.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Gd-DTPA nach 52 Wochen Standzeit. Es zeigte sich keine Kontrastmittelanreicherung. Das Transplantat stellte sich hypointens dar
• Abb. 11: a.) Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Darstellung des nativen VKB nach 104 Wochen Standzeit.b.)Sagitaler MR-Scan in T1-Wichtung mit Gd-DTPA. Nach 104 Wochen Standzeit zeigte sich keine Kontrastmittelanreicherung. Das Transplantat stellte sich hypointens dar.
• Abb. 12: Veränderung der Signalintensität (S/N) in der Mitte des VKB-Ersatzes nativ und mit Gd-DTPA gemessen.
• Abb. 13: a:) Veränderung der Signalintensität (S/N) an drei verschiedenen Positionen des VKB-Ersatzes nativ gemessen. Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt. Angegeben wurden die Wahrscheinlichkeitsniveaus des S/N der mittleren Lokalisation. * = Signifikanter Unterschied zwischen nativem VKB und nach jeweiliger Standzeit.b.) Veränderung der Signalintensität (S/N) an drei verschiedenen Positionen des VKB-Ersatzes mit Gd-DTPA gemessen. Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt. Angegeben wurden die Wahrscheinlichkeitsniveaus des S/N der mittleren Lokalisation. * = Signifikanter Unterschied zwischen nativem VKB und nach jeweiliger Standzeit.
• Abb. 14: Lineare Korrelationen. Dargestellt wurde der S/N mit Gd-DTPA vs. Versagenslast in verschiedenen Messbereichen des vorderen Kreuzbandes.
• Abb. 15: Darstellung des Transplantaremodelings eines VKB-Ersatzes nach 6 Wochen Standzeit im Schafsmodell.