Die Anwendung von rekombinantem homologen Wachstumshormon bei der Distraktionsosteogenese

Radiologische, Histomorphometrische, biomechanische und serologische Untersuchungen am Minischwein

Habilitationsschrift zur Erlangung
der venia legendi für das Fach
Unfallchirurgie

vorgelegt dem Fakultätsrat der Hohen Medizinischen Fakultät
der Humboldt-Universität zu Berlin

von

Dr. med. Hermann Josef Bail
aus Kirchehrenbach

Präsident: Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Mlynek

Dekan: Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

eingereicht am: 08.12.2003

öffentlich-wissenschaftlicher Vortrag am: 18.10.2004

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. Christoph Josten
2. Prof. Dr. med. Dieter Nast-Kolb

für Josephine, Jakob, Kilian und Petra

Inhaltsverzeichnis

• 1  Einleitung
  • 1.1 Die Distraktionsosteognese
    • 1.1.1 Grundsätzliches und Historisches zur Distraktionsosteogenese
    • 1.1.2 Histologie der Distraktionsosteogenese
    • 1.1.3 Die heutige klinische Applikation der Distraktionsosteogenese
  • 1.2  Wachstumsfaktoren, Wachstumshormon (GH) und Insulin-like growth factor-I (IGF-I)
    • 1.2.1 Wachstumsfaktoren
    • 1.2.2 Struktur und Funktion von Wachstumshormon
    • 1.2.3  GH, Insulin-like Growth Factors und ihre Bindungsproteine
    • 1.2.4 GH und IGF-I bei der Knochenheilung
    • 1.2.5 Der Einfluss von GH auf Knochenumbauparameter
  • 1.3 Methoden zum in-vivo Monitoring der Regeneratkonsolidierung bei der Frakturheilung und Distraktionsosteogenese
    • 1.3.1 Digitale Lumineszenzradiographie (DLR)
    • 1.3.2  Sonographie
    • 1.3.3 Quantitative Computertomographie (QCT)
    • 1.3.4  Biomechanische Methoden
  • 1.4 Wissenschaftliche Fragestellung
• 2  Experimentelle Untersuchungen
  • 2.1 Die Entwicklung eines porcinen Modelles der Distraktionsosteogenese
    • 2.1.1 Histologische und biomechanische Analyse differenter Distraktionsgeschwindigkeiten
    • 2.1.2 Serologische Auswirkung der GH-Gabe im Vorversuch
    • 2.1.3  Die Entwicklung einer in-vivo Messmethode der Regeneratsteifigkeit
  • 2.2 Die Validierung der biomechanischen und bildgebenden Messmethoden bei der Distraktionsosteogenese am Minischwein
    • 2.2.1 Validierung der DLR-Messung
    • 2.2.2 Validierung der Ultraschallmessung und der QCT
    • 2.2.3 Validierung der in-vivo Steifigkeitsmessung
  • 2.3  Die Wirkung von GH auf die Distraktionsosteogenese am Minischwein zur Beschleunigung der Regeneratkonsolidierung
    • 2.3.1 Die Veränderung der Bone-Turnover-Parameter und der Serumparameter der GH-IGF-I-Achse durch die Applikation von GH
    • 2.3.2 Nachweis der Ossifikationsbeschleunigung anhand bildgebender Verfahren
      • 2.3.2.1 Digitale Luminiszenzradiographie
      • 2.3.2.2 Quantitative Computertomographie
      • 2.3.2.3  Sonographie
    • 2.3.3 Biomechanische Messungen der Regeneratsteifigkeit und –festigkeit
    • 2.3.4 Histologische Veränderungen des Distraktionsregenerates durch die Applikation von GH
• 3  Diskussion
  • 3.1 Tiermodell
  • 3.2  Validierung der neu entwickelten oder an das Tiermodell adaptierten Messmethoden
    • 3.2.1 Digitale LuminEszenzradiographie (DLR)
    • 3.2.2 Quantitative Computertomographie (QCT)
    • 3.2.3 Quantitativer Ultraschall
    • 3.2.4  In-vivo torsionale Steifigkeit (IVTS)
  • 3.3 Wirkung von GH auf die Distraktionsosteogenese
    • 3.3.1 Serologische Untersuchungen
    • 3.3.2  Histologische Untersuchungen
    • 3.3.3 Bildgebende und biomechanische Untersuchungen
  • 3.4  Nebenwirkungen des Wachstumshormons
  • 3.5  Schlussfolgerung
  • 3.6  Ausblick
• 4  Zusammenfassung
• Literatur
• Verzeichnis der Abkürzungen
• Danksagung
• Eidesstattliche Versicherung