Aus der Orthopädischen Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover
Direktor: Prof. Dr. med. H. Windhagen
Auswirkungen von einzeitigen axialen Längenänderungen des Rattenfemur
auf den Nervus ischiadicus
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin in der Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von Dirk Spörecke aus Braunschweig
Hannover, 2009
Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover am 14.12.2009
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover
Präsident: Prof. Dr. Dieter Bitter-Suermann
Betreuer: PD Dr. med. Jörg Carls
Referent: Prof. Dr. med. Tobias Hüfner
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung ... 1
1.1 Periphere Nervenschäden nach Hüftoperationen – ein seltenes Ereignis? ... 1
1.2 Risikofaktoren für Nervenläsionen bei Hüftoperationen ... 1
1.3 Neurologische Schäden an Extremitäten durch Nervendehnung ... 4
1.4 Dehnung peripherer Nerven durch Verlängerung des Femur ... 5
1.5 Häufigkeit der Schädigung peripherer Nerven nach Hüftendoprothetik ... 6
1.6 Grenzen der Femurverlängerung zur Vermeidung von Nervenschäden... 6
1.7 Pathogenese der Nervenschädigung durch Extremitätenverlängerung ... 8
1.8 Tierexperimentelle Ansätze ... 8
1.8.1 Nervendehnung durch Gewebeexpander ... 9
1.8.2 Nervendehnung durch direkten Zug am Nerv ... 9
1.8.3 Nervendehnung durch axiale Verlängerung des Femur ... 9
1.9 Differente Meinungen über den möglichen Grad der Nervendehnung ...10
1.10 Zielstellungen ...10
1.10.1 Grad der einzeitigen Nervendehnung ohne Nervenschädigung? ...11
1.10.2 Verhalten des Nervs bei einzeitiger Femurverkürzung? ...11
1.10.3 Tiermodell ...12
2. Material und Methoden...13
2.1 Die Versuchstiere ...13
2.1.1 Morphometrie der Versuchstiere ...13
2.2 Narkose ...13
2.3 OP-Vorbereitung und Lagerung ...15
2.4 Neurolyse und epineurale Nervennähte ...16
2.5 Osteosynthese ...18
2.5.1 Osteosynthesematerial ...19
2.5.2 Axiale Femurverlängerung ...20
2.5.3 Axiale Femurverkürzung ...21
2.5.4 Kontrollseite ...22
2.6 Faszien- und Hautnaht ...22
2.7 Nachsorge ...22
2.8 Beobachtung ...22
2.8.1 Sciatic functional index (SFI) – postoperative klinische Untersuchung ...23
2.8.2 Auswertung der Ganganalyse ...25
2.8.3 Berechnung des „Sciatic functional index“ (SFI) ...26
2.8.4 Ausnahmesituationen bei der SFI-Ermittlung ...27
2.9 Tötung der Versuchstiere...28
2.9.1 Vermessung der Nervennähte und Nervenentnahme ...28
2.9.2 Nervenfixation ...28
2.9.3 Begutachtung der Osteosynthese ...29
2.10 Histologie ...30
2.10.1 Hämatoxilin-Eosin-Färbung (HE) ...30
2.10.2 Elastica-van-Gieson-Färbung ...30
2.10.3 Semidünnschnitte (Osmium-Färbung) ...30
2.11 Statistische Tests...31
2.11.1 Zwei-Stichproben-t-Test für unverbundene Stichproben ...31
2.11.2 t-Test zur Linearen Regression ...31
2.11.3 Einweg-Varianzanalyse...31
3. Ergebnisse ...32
3.1 Komplikationen ...32
3.2 Postoperative Beobachtungsphase ...33
3.3 SFI der Kontrollseiten ...34
3.3.1 Neurolyse der Kontrollseite ...34
3.3.2 Neurolyse sowie Freipräparation des Femurschaftes der Kontrollseite ...34
3.3.3 Signifikanzprüfung: Neurolyse Neurolyse und Femurdarstellung ...34
3.3.4 Fazit ...34
3.4 SFI bei Femurverkürzung ...38
3.4.1 SFI bei Femurverkürzung von 5 % - 19 % ...38
3.4.1.1 Signifikanzprüfung: Neurolyse Femurverkürzung 5 % - 19 % ...38
3.4.1.2 Signifikanzprüfung: Femurdarstellung Femurverkürzung 5 % - 19 % ...38
3.4.1.3 Fazit ...38
3.4.2 SFI bei Femurverkürzung von 20 % - 30 % ...40
3.4.2.1 Signifikanzprüfung: Neurolyse Femurverkürzung 20 % - 30 % ...40
3.4.2.2 Signifikanzprüfung: Femurdarstellung Femurverkürzung 20 % - 30 % ...40
3.4.2.3 Signifikanzprüfung: Verkürzung 5 % - 19 % Femurverkürzung 20 % - 30 % .40 3.4.2.4 Fazit ...40
3.5 SFI bei Femurverlängerung ...42
3.5.1 SFI bei Femurverlängerung von 4 % - 9 % ...42
3.5.1.1 Signifikanzprüfung: Neurolyse Femurverlängerung 4 % - 9 % ...42
3.5.1.2 Signifikanzprüfung: Femurdarstellung Femurverlängerung 4 % - 9 % ...42
3.5.1.3 Fazit ...42
3.5.2 SFI bei Femurverlängerung von 10 % - 14 %...44
3.5.2.1 Signifikanzprüfung: Neurolyse Femurverlängerung von 10 % - 14 % ...44
3.5.2.2 Signifikanzprüfung: Femurdarstellung Femurverlängerung 10 % - 14 %...44
3.5.2.3 Signifikanzprüfung: Verlängerung 4% - 9% Femurverlängerung 10% - 14% 44 3.5.2.4 Fazit ...44
3.5.3 SFI bei Femurverlängerung 15 % - 24 % ...46
3.5.3.1 Signifikanzprüfung: Neurolyse Femurverlängerung 15 % - 24 % ...46
3.5.3.2 Signifikanzprüfung: Femurdarstellung Femurverlängerung 15 % - 24 %...46
3.5.3.3 Signifikanzprüfung: Verlängerung 4% - 9% Verlängerung 15% - 24% ...46
3.5.3.4 Signifikanzprüfung: Verlängerung 10 % - 14 % Verlängerung 15 % - 24 % ..46
3.5.3.5 Fazit ...48
3.6 Auswirkung der Veränderung der Femurlänge auf die Nervenlänge ...49
3.6.1 Auswirkung der Verlängerung des Femur auf die Nervenlänge (Männchen) ...49
3.6.2 Auswirkung der Verkürzung des Femur auf die Nervenlänge (Männchen) ...49
3.6.3 Auswirkung der Verlängerung des Femur auf die Nervenlänge (Weibchen)...49
3.6.4 Auswirkung der Verkürzung des Femur auf die Nervenlänge (Weibchen) ...50
3.6.5 Fazit ...50
3.7 Länge der Rattenfemora ...55
3.8 Histologie der Nerven ...56
3.8.1 Physiologische Nerven der Kontrollseite ...56
3.8.2 Nerven nach mikrochirurgischer Neurolyse ...58
3.8.3 Nerven nach konventioneller Neurolyse mit Femurdarstellung ...58
3.8.4 Nerven nach Femurverlängerung um weniger als 10 % ...59
6. Abkürzungsverzeichnis ...81
7. Literaturverzeichnis ...83
8. Lebenslauf ...96
9. Erklärung nach § 2 Abs. 2 Nrn. 5 und 6 ...97
10. Danksagung ...98
11. Anhang ...99
1. Einleitung
1.1 Periphere Nervenschäden nach Hüftoperationen – ein seltenes Ereignis?
Periphere Nervenschäden nach Hüftoperationen werden von einigen Autoren als seltene Komplikationen dargestellt [Edwards 1987, Johanson 1983], die zu einer spontanen Erholung neigen [Simmons 1991]. Hierbei handelt es sich um primäre Operationen mit Inzidenzen für periphere Nervenschäden von 0,7 % bis 1,1 %.
Im Gegensatz dazu berichten Oldenburg und Müller [1997] bei 2394 primären Hüfttotalendoprothesen über eine Inzidenz von 2,13 % für periphere Nervenschäden – einem höheren Risiko als für eine tiefe Wundinfektion bei diesen Operationen. Nur bei 17 % der Patienten kommt es nach durchschnittlich 9 Jahren zu einer völligen Rückkehr der Nervenfunktion, 44 % schätzen die Dysfunktion als unverändert ein, mehr als 50 % klagen über lokale Schmerzen.
1.2 Risikofaktoren für Nervenläsionen bei Hüftoperationen
Nach den meisten Prothesenimplantationen bleibt die Ursache des entstandenen Nervenschadens unbekannt. In zwei großen Studien lässt sich für die Hälfte der entstandenen Läsionen kein eindeutiger Schädigungsgrund aufzeigen [Johanson 1983, Schmalzried 1991]. Auch Birch [1992] fehlt für einen signifikanten Anteil seiner betroffenen Patienten die Diagnose.
In einer Übersichtsarbeit [Eggli 1999] ist durch folgende Faktoren das Risiko für eine Nervenläsion erhöht:
mechanische Irritation,
EINLEITUNG
dorsaler Zugangsweg zum Hüftgelenk, Trochantercerclage,
Erwärmung durch die exotherme Polymerisation von Knochenzement.
Häufig in der orthopädischen Literatur zu findende Schädigungsmechanismen sind in der Tabelle 1.1 zusammengefasst. Dennoch fehlt eine fassbare Erklärung für die Nervenschäden [Eggli 1999, Oldenburg 1997].
Tabelle 1.1 Ursachen für Nervenschädigungen bei Hüftoperationen
Ursache der Nervenschädigung Autoren
Verlängerungsosteotomien des Femur Edwards 1987, Huang 1997, Johanson 1983, Lazansky 1973, Mumenthaler 1998,
Nercessian 1994, Schmalzried 1991, Stone 1985
Sistierender Blutfluss in den Nerven Hall 1993, Johanson 1983, Nercessian 1994, Schmalzried 1991, Schröder 1999,
Sunderland S 1978
Einsatz von Retraktoren Edwards 1987, Johanson 1983,
Mumenthaler 1998, Navarro 1995, Stone 1985, Weber 1976
Nervenkompression Bowman 1979, Johanson 1983,
Mumenthaler 1998, Nercessian 1994, Pekkarinen 1999, Schmalzried 1991,
Schmalzried 1997, Stone 1985, Unwin 1999
Nerventraktion Huang 1997, Navarro 1995, Unwin 1999,
Weber 1976
Postoperative Hämatombildung Fleming 1979, Goodfellow 1967, Mumenthaler 1998, Navarro 1995, Nercessian 1994, Pekkarinen 1999, Schmalzried 1991
Postoperative Hämatombildung nach Antikoagulation
Brantigan 1976, Johanson 1983,
Leonard 1972, Stone 1985, Unwin 1999, Weber 1976
Irritation durch Knochenfragmente Edwards 1987, Mumenthaler 1998, Navarro 1995, Schmalzried 1991
EINLEITUNG
Des Weiteren wird die iatrogene Schädigung des Nervus ischiadicus durch intranervale Injektion beim Verabreichen der Lokalanästhesie vor der Hüft-TEP beschrieben [Iohom 2005, Uppal 2007] sowie die Einwirkung von Schockwellen für die Nervenfunktion als harmlos eingestuft [Wu 2007].
Die wichtigsten Risikofaktoren seien eine Femurverlängerung sowie eine Revisionsoperation [Edwards 1987, Nercessian 1994, Oldenburg 1997].
1.3 Neurologische Schäden an Extremitäten durch Nervendehnung
Dehnungsverletzungen peripherer Nerven sind häufige Ursachen für neurologische Schäden an den Extremitäten. Diese Schäden werden durch ein Trauma, als mögliche Komplikation nach Extremitätenverlängerungen, Revisions- operationen von Hüftendoprothesen, Repositionen von Endoprothesen oder Azetabulumfrakturen hervorgerufen [Black 1991, Jou 2000, Lee 1992, Lewallen 1997, Müller-Vahl 1984, Stone 1985].
Die initiale Fragestellung ist, ab welcher Nervendehnung ein klinischer und/oder histologischer Schaden zu erwarten ist.
Zur primären Alloarthroplastik des Hüftgelenkes wird bei den verschiedenen Autoren in Studien über 200 - 508 operierte Hüften eine Inzidenz von 0,97 % bis zu 3,0 % für einen peripheren Nervenschaden angegeben [Eggli 1999, Evarts 1973, Lazansky 1973, Marston 1996, Mok 1989, Simmons 1991]. In Gruppen von 574 - 1284 Hüften sind es 0,08 % bis 3,7 % [Black 1991, Edwards 1987, Eftekhar 1973, Murray 1973, Navarro 1995, Nercessian 1994b, Solheim 1980] bzw. 0,7 % bis 2,2 % bei 2012 - 7133 operierten Hüften [Nercessian 1994a, Oldenburg 1997, Pekkarinen 1999, Schmalzried 1991, Weber 1976]. In einer prospektiven Studie über 2012 Hüftoperationen wird eine Inzidenz für einen peripheren Nervenschaden von 0,7 % dokumentiert. Bei neurophysiologischen Untersuchungen stellt sich heraus, dass 70 % der operierten Patienten subklinische Nervenveränderungen haben [Weber 1976].
Eine höhere Inzidenz findet sich bei Revisionsoperationen der Hüfte. In Studien mit 88 bis zu 3126 Patienten beträgt sie 1,4 % bis 7,5 % [Amstutz 1982, Lazansky 1973, Navarro 1995, Schmalzried 1991].
Bei der endoprothetischen Versorgung kongenitaler Dysplasiekoxarthrosen nimmt das Risiko zu. Postoperative Untersuchungen von 23 bis 172 dysplastischen Hüften zeigen eine Prävalenz zwischen 3 % bis 28 % für einen peripheren Nervenschaden [Charnley 1973a, Haddad 1999, Halley 1986, Marston 1996, Nercessian 1994, Oldenburg 1997, Schmalzried 1991, Shaughnessy 1989].
Für die Versorgung von Azetabulumfrakturen wird das Risiko zwischen 9 % und 18 % angegeben, insbesondere bei der Nutzung eines ilioinguinalen Zugangs [Black 1991, Haidukewych 2002, Letournel 1981].
Ein Risiko in der Größenordnung von 5 % bis 30 % gibt Galardi [1990] bei der Extremitätenverlängerung mittels Osteoneogenese an [De Bastiani 1987, Edwards 1987, Johanson 1983, Kawamura 1968, Pouliquen 1984]. Eine noch höhere Inzidenz von bis zu 81 % gibt Kossmann [1992] an. Nach elektrophysiologischen Untersuchungen kommen in diesem Krankengut bei allen Patienten zumindest subklinische Nervenschäden vor [Galardi 1990].
1.4 Dehnung peripherer Nerven durch Verlängerung des Femur
1905 führt Codivilla erstmalig eine Femurverlängerung am Menschen durch [Codivilla 1905]. Diese Verlängerung wird noch diskontinuierlich in Gipsverbänden durchgeführt. August Bier führt 1923 eine Kallusdistraktion mittels eines Extensionsapparates durch [Bier 1923, Brug 1991].
Anfangs herrscht Unklarheit über die maximal mögliche Geschwindigkeit, mit der eine Knochendistraktion durchgeführt werden kann [Giebel 1992]. Auch wird man auf eintretende Läsionen des Nervus ischiadicus aufmerksam. Ilizarov führt in den
EINLEITUNG
1.5 Häufigkeit der Schädigung peripherer Nerven nach Hüftendoprothetik
In zwei Studien mit 614 [Edwards 1987] bzw. 7133 untersuchten Hüften [Nercessian 1994a] sind zu über 90 % der Nervus ischiadicus oder seine Äste an den Nervenläsionen beteiligt. Diese Schäden betreffen zu 50 % bis 76 % isoliert den Fibularisanteil dieses Nervs. Bei Oldenburg [1997] ist bei 71 % der Läsionen des Nervus ischiadicus der Nervus fibularis isoliert betroffen.
Der dritt häufigste lädierte Nerv sei der Nervus femoralis [Lewallen 1997, Nercessian 1994a, Simmons 1991]. Deutlich seltener seien Nervus obturatorius [Lewallen 1997, Nercessian 1994a, Siliski 1985], Nervus gluteus superior [Hardinge 1982, Jacobs 1989] oder Nervus cutaneus femoris lateralis betroffen [Lewallen 1997, Nercessian 1994a].
1.6 Grenzen der Femurverlängerung zur Vermeidung von Nervenschäden
Zur Vermeidung von Dehnungsschäden des Nervus ischiadicus bei Femurverlängerungen finden sich in den Studien unterschiedliche Grenzen. Hier wird bei einigen Autoren das Limit für die Femurverlängerung zwischen 20 mm bis 40 mm angesetzt, wobei an anderer Stelle sogar einzeitige Verlängerungen von 20 mm bis 30 mm oder mehrzeitige Verlängerungen von mehr als 58 mm als sicher eingestuft werden (Tabelle 1.2).
Einige Studien beziehen sich mit ihren Grenzen direkt auf die Dehnung des Nervus ischiadicus. Hier werden Dehnungen des Nervs von 8 % bis 15 % als Limit gesetzt, wobei an anderer Stelle Dehnungen von 15 % bis 30 % als sicher eingestuft werden.
Tabelle 1.3 ermöglicht einen Überblick.
Tabelle 1.2 Verlängerungsgrenzen des menschlichen Femur zur Vermeidung von
Nervenläsionen. Die Femurlänge an Frischpräparaten erwachsener Personen beträgt im Mittel 45 cm
± 2 cm [Carls 1998, Carls 1999].
Knochenverlängerung Autor
20 mm sind Limit Garvin 1991
25 mm sind Limit Schmalzried 1991
30 mm einzeitig sind möglich Mumenthaler 1998
30 mm Distraktion sind Limit Black 1991
40 mm Verlängerung unbedeutend Pekkarinen 1999
40 mm sind Limit Cameron 1998, Edwards 1987,
Haddad 1999, Oldenburg 1997
40 mm oder 6 % sind Limit Lewallen 1997
40 mm sind Limit; ab 20 mm Spannung des Nervus ischiadicus überprüfen.
Jaroszynski 2001
45 mm bei iliofemoraler Distraktion zeigen keine klinischen Auffälligkeiten; 20 mm einzeitig ungefährlich
Lai 1996
10 % bzw. 58 mm sind sicher Nercessian 1994b
10 % sind sicher, 15 % maximal möglich Kawamura 1968, Kawamura 1981 20 % sind Limit bei Distraktion mit 1 mm/d Huang 1997
Tabelle 1.3 Dehnungsgrenzen des Nervus ischiadicus zur Vermeidung von Nervenläsionen
Nervendehnung Autor
Ab 6 % permanente Schäden möglich Lazansky 1973
Ab 6 % sind APs 70 % reduziert; ab 12 % Leitungsblock Wall 1992
8 % sind Limit Sunderland S 1978
Bis 8 % werden toleriert; ab 15 % sistierender Blutfluss Lundborg 1973
EINLEITUNG
1.7 Pathogenese der Nervenschädigung durch Extremitätenverlängerung
Im Rahmen der Extremitätenverlängerung bleibt die Pathogenese der Nervenschädigung in der gesamten Komplexität noch unbekannt. Einige Autoren vermuten, dass eine Läsion durch mechanische Beeinträchtigungen der Nerven entstünde [Galardi 1990, Morishita 1994, Strong 1994, Velazquez 1993]. Andere nehmen als Ursache eine Störung des axoplasmatischen Flusses an [Davis 1992, Galardi 1990, Strong 1994]. Morishita [1993] berichtet von einer Zunahme der Ranvier-Internodien bei Dehnung des Nervus ischiadicus durch kontinuierlichen Zug, hierdurch käme es zu einem Leitungsblock [Ikeda 2000]. Gleichzeitig werde der Nerv mit zunehmender Elongation empfänglicher für Druckschäden [Ikeda 2001]. An anderer Stelle wird ein subakutes Kompartmentsyndrom als mögliche Pathogenese angenommen, wobei der sich mitdehnende Muskel ein mitverursachender Faktor sei [Velazquez 1993]. Für Mizumoto [1995] ist die mangelnde intraneurale Durchblutung bei der akuten Dehnung des Nervs von größter Bedeutung, wobei die Mangeldurchblutung für die kontinuierliche Dehnung weiterhin fragwürdig bliebe.
Battiston [1992] gibt als Pathogenese der Läsionen eine Kombination aus mechanischer Distraktion und Ischämie an. Dieses leitet er aus der Fibrose ab, die in einigen Fällen durch die Ischämie im entsprechenden Kompartment hervorgerufen wird. Zudem soll eine Fibrose durch die Verminderung der Elastizität die Nerven empfindlicher gegenüber Zug und Druck machen [Mackinnon 2002] und zusätzlich die Nervenregeneration einschränken [Atkins 2006].
Zusammenfassend besteht weiterhin eine ausgesprochene Kontroverse bezüglich der Pathophysiologie der peripheren Nervenläsionen des Menschen. Konkrete Empfehlungen zur Prävention können daher in den meisten Fällen nicht gegeben werden. Es mangelt aus verständlichen Gründen an humanen Modellen. Umso wichtiger ist es, ein valides Tiermodell zu etablieren.
1.8 Tierexperimentelle Ansätze
Die geringe Zahl humaner Studien [Jefferson 1979, Mackinnon 1985, Mackinnon 1986, Neary 1975] werden 1987 von O´Brien mit eigenen Studien am Nervus ischiadicus der Ratte verglichen. Hierbei findet er vergleichbare Ergebnisse.
In den bisherigen Studien zur Untersuchung des Nervus ischiadicus finden sich vor allem Ratten und Kaninchen als Tiermodell, aber auch vereinzelt Ziegen, Kälber,
Katzen, Hunde oder gar Hühner [Mizuta 2003]. Die Versuche zur Bestimmung des Grades der Nervendehnung, bei der messbare Schädigungen auftreten, lassen sich in die folgenden tierexperimentelle Ansätze unterteilen.
1.8.1 Nervendehnung durch Gewebeexpander
Die Dehnung wird in der Regel durch Interposition eines Gewebeexpanders zwischen Femur und Nervus ischiadicus bzw. ischiokrurale Muskulatur erzielt. Über ein zur Hautoberfläche ausgeführtes Ventil wird das Expanderkissen einzeitig oder mehrzeitig mit einer Flüssigkeit, meist Kochsalzlösung, gefüllt.
In den Studien wird durch diese Methode der Nervus ischiadicus von Ratten dreizeitig um 88 % gedehnt [Endo 1993], vierzeitig um 27 % - 47 % [Fujisawa 1995, Hall 1993], fünfzeitig um 10 % - 50 % [Milner 1989, Milner 1992] sowie sechszeitig um 31 % [Skoulis 1995]. Van der Wey [1996] dehnt den Nervus ischiadicus von Kaninchen bis zu 40 %, unter Kontrolle des intranervalen Blutflusses mittels eines Laser-Dopplers.
1.8.2 Nervendehnung durch direkten Zug am Nerv
Margiotta verlängert im Jahr 1998 den durchtrennten Nervus ischiadicus von Ratten um 10 mm, indem er mehrzeitig Zug auf das entstandene Neurom ausübt.
Ähnlich werden frisch durchtrennte Nerven von Kaninchen mehrzeitig um 6 % bis mehr als 15 % verlängert [Lundborg 1973, Wall 1992].
1.8.3 Nervendehnung durch axiale Verlängerung des Femur
Das Femur wird senkrecht zu seiner Achse osteotomiert und später mittels eines Fixateur externe durch Kallusdistraktion verlängert. Hierzu wird in der Regel eine mehrzeitige Distraktion mit einer Verlängerungsrate von 1 mm/d gewählt, die als optimal beschrieben wird [Huang 1997, Ippolito 1994, Mizumoto 1995, Skoulis 1995, Skoulis 1998].
EINLEITUNG
Hasegawa setzt 1992 bei Kaninchen unterschiedlich lange Platzhalter in das vorher senkrecht zur Achse osteotomierte Femur ein. Er erreicht so einzeitige Femurverlängerungen von 10 % bzw. 20 %, mit einer Dehnung des Nervus ischiadicus von 5 % - 12 %.
1.9 Differente Meinungen über den möglichen Grad der Nervendehnung
Bezüglich des Grades der Geschwindigkeit der Nervendehnung, bei der messbare Schädigungen auftreten, gibt es profunde Meinungsdifferenzen.
Haftek berichtet 1970, dass ein Nerv um 69,3 % bis zur „Grenze der Elastizität“
gedehnt werden kann, um bei einer Verlängerung von 73,3 % zu zerreißen. Denny- Brown führt 1945 Versuche an Katzen durch und beobachtet eine mögliche Dehnung um 100 %, ohne dass Schädigungen auftreten. Hoen gibt 1956 die kritische Grenze bei Hunden um 25 % – 50 % an. Milner publiziert 1992 für den Nervus ischiadicus der Ratte eine mögliche Verlängerung von maximal 80 %.
Bei menschlichen Präparaten haben Nerven bei kurzzeitig einwirkender Kraft eine
„elastische Grenze“ von 20 %, die Zerreißgrenze liegt bei 30 % [Sunderland S 1961].
Alle Autoren untersuchen verschiedene Spezies, wobei zudem die Nervendehnungs- geschwindigkeit variiert. Sunderland beobachtet 1978 bei einem Menschen die Dehnung eines tumornah gelegenen Nervs um 100 % mit minimaler Beeinträchtigung der Funktion.
1.10 Zielstellungen
Diese Arbeit behandelt das aktuelle klinische Problem der einzeitigen Verlängerung der unteren Extremität. Ein Beispiel sind Patienten mit einer angeborenen hohen Hüftluxation, die mittels einer Totalendoprothese versorgt werden sollen. Hier ist die Wiederherstellung einer seitengleichen Beinlänge dringend anzustreben. Es muss bei der Operationsplanung bedacht werden, ob die konsekutive Beinverlängerung ein einzeitiges Vorgehen erlaubt [Haddad 1999]. In diesem Fall konnte der Nervus ischiadicus aufgrund der Fehlbildung nie die Länge der Gegenseite erreichen, die durch die endoprothetische Versorgung angestrebt wird. Alternativ müsste vor Implantation der Endoprothese eine kontinuierliche iliofemorale Distraktion mittels Fixateur externe erfolgen.
Auch für die Behandlung posttraumatischer Femurverkürzungen, die einer sekundären Verlängerung bedürfen, sind diese Überlegungen von Bedeutung [Aprin 1994, Betz 1993, Betz 1998, Sales de Gauzy 1993].
Extremitätenverlängerungen sind weltweit durchgeführte Eingriffe mit hoher Akzeptanz. Die kontinuierlichen Verfahren sind zeitraubend, trotz aller Vorteile gestaltet sich die Knochenkonsolidierung mittels der Kallusdistraktion oder der Distraktion im Hüftgelenkbereich langsam. So vergehen nicht selten viele Monate zur Wiederherstellung des Patienten.
In Kenntnis der ernsthaften Komplikationen muss sich der Operateur individuell für jeden Patienten die Frage stellen, ob die angestrebte Verlängerung auch in einem einzeitigen Verfahren zu realisieren wäre. Die Behandlungszeit würde verkürzt, die Wiederherstellung des Patienten würde extrem beschleunigt werden.
Jedoch ist die „gefahrlose“ Verlängerungsstrecke limitiert. Klinische Studien zeigen bislang erhebliche Diskrepanzen bezüglich dieser Strecke. Obwohl Autoren Nervenläsionen erwähnen, wird in vielen klinischen und experimentellen Studien nahezu ausschließlich über den verlängerten Knochen selbst publiziert [Aprin 1994, Betz 1993, Betz 1998, Charnley 1973b, Haddad 1999, Halley 1986, Ilizarov 1990, Ippolito 1994, Jaroszynski 2001, Kossmann 1992, Lai 1996, Makarov 1996, Marston 1996, Windhagen 2001].
1.10.1 Grad der einzeitigen Nervendehnung ohne Nervenschädigung?
Eine wesentliche Frage dieser Arbeit ist daher, zu eruieren, welches eine sichere einzeitige Verlängerungsstrecke mit minimalen Veränderungen der peripheren Nerven ist. Diese Entscheidung muss bislang auf der Basis empirischer Werte aus Fallbeschreibungen getroffen werden [Black 1991, Cameron 1998, Edwards 1987,
EINLEITUNG
oder im Rahmen von Revisionsoperationen bei Hüftendoprothesen (mit einem Intervall der Extremitätenverkürzung) nötig ist. Hier hatte der Nervus ischiadicus ursprünglich eine normale Länge.
Literatur zu dieser Frage kann aktuell nicht gefunden werden. Insbesondere aus diesem Grund erscheint die Beantwortung dieser Frage bedeutungsvoll.
1.10.3 Tiermodell
Ziel dieser Studie ist die Untersuchung der Reaktion des Nervus ischiadicus auf die einzeitige Femurverlängerung bzw. einzeitige Femurverkürzung im Rattenmodell.
Die Ratte wird als Modell gewählt, weil neben histologischen Referenzen etablierte Methoden für die Narkose, operativen Zugänge und die Beurteilung des Verhaltens existieren.
Der Nervus ischiadicus ist ein in der experimentellen Chirurgie häufig benutzter Nerv.
Die Gründe dafür sind neben seinen funktionellen Eigenschaften, die Größe und die Zugänglichkeit sowie die mit dem Menschen vergleichbaren Reaktionen auf Noxen [Mackinnon 1986, O’Brien 1987].
Um die bislang kaum untersuchte einzeitige Veränderung der Femurlänge auf den Nerv zu untersuchen, wird eine neue Osteosynthesemethode an der Ratte etabliert.
Literaturrecherchen zeigen, dass bis zum jetzigen Zeitpunkt keine vergleichbaren Studien durchgeführt wurden.
2. Material und Methoden
2.1 Die Versuchstiere
Am 25.11.1999 wurde die Durchführung von Versuchen an Wirbeltieren durch die Bezirksregierung Hannover unter der Nr. 509i-42402-99/250 genehmigt. Die auferlegten Bestimmungen wurden befolgt, Änderungen der Versuchsdurchführung erfolgten nicht.
Als Tiermodell wurden 60 Lewis-Ratten (hauseigene Zucht der Medizinischen Hochschule Hannover) verwendet. Es handelte sich um 28 weibliche und 32 männlichen Ratten. Die Tiere wurden gleichgeschlechtlich paarweise in Käfigen mit Holzspaneinstreu gehalten. Sie wurden mit Wasser und Rattenfutter ad libitum versorgt. Die Raumtemperatur betrug 22 °C ± 2 °C; die Luftfeuchtigkeit lag bei 55 % ± 5 % relativer Feuchte.
2.1.1 Morphometrie der Versuchstiere
Zu Beginn hatten die Tiere eine durchschnittliche Körpermasse von 183 g ± 27 g (120 g – 260 g). Das Durchschnittsalter betrug 6 Wochen (4 Wochen – 8 Wochen).
Bedingungen für den Versuchsbeginn waren eine einwöchige Eingewöhnungszeit an die neue Umgebung sowie das Erreichen einer 120 g Mindestkörpermasse.
Durchschnittliche Körpermasse der Weibchen (n=32): 170 g ± 12 g (140 g – 195 g).
Durchschnittliche Körpermasse der Männchen (n=28): 198 g ± 31 g (120 g – 260 g).
Bei Versuchsbeginn war die Körpermasse der beiden Geschlechter signifikant verschieden (t-Test; p<0,01).
2.2 Narkose
MATERIAL UNDMETHODEN
Es erfolgte eine intraperitoneale Kombinationsnarkose (Tabellen 2.1 und 2.2) mit Ketaminhydrochlorid (5 mg/100 g Körpermasse; Ketanest®, Parke-Davis GmbH, Berlin) und Xylazin 2 % (0,6 µg/100 g Körpermasse; Medistar, Holzwickede) [Milner 1992, Mori 1971]. Nach 90 bis 120 Sekunden wurde das Narkosestadium III Stufe 2 nach Guedel erreicht [Bentz 1982]. So erfolgte die Atmung unter Narkose spontan.
Tabelle 2.1 Dosierung nach Körpermasse (5 mg/100 g); Umrechnung in Einheiten (E) von 0,025 ml Ketanest® (10 mg/ml)
Gewicht Dosis
(g) (mg) (ml) (E)
125 6,25 0,625 25
150 7,50 0,750 30
175 8,75 0,875 35
200 10,00 1,000 40
225 11,25 1,125 45
250 12,50 1,250 50
Tabelle 2.2 Dosierung nach Körpermasse (0,6 µg/100 g); Umrechnung in Einheiten (E) von 0,025 ml Xylazin 2 %
Gewicht Dosis
(g) (µg) (ml) (E)
83 0,50 0,025 1,0
125 0,75 0,038 1,5
167 1,00 0,050 2,0
208 1,25 0,063 2,5
250 1,50 0,075 3,0
292 1,75 0,088 3,5
2.3 OP-Vorbereitung und Nach dem Einsetzen der Bepanthen® Augensalbe (R Austrocknung der Cornea Bauchlage, dann wurden (Abbildung 2.1). Danach R Desinfektion mit Cutasept® Einwirkzeit (5 Minuten minim
d Lagerung
r Narkose wurden die geöffneten Auge (Roche, Grenzach-Wühlen) versorgt, um a zu vermeiden. Lagerung auf einem en die Hinterbeine abgespreizt mittels
Rasur des OP-Bereichs (9604 by Rem
®F-Lösung (Bode Chemie, Hamburg) unte nimal).
gen der Tiere mit m Eintrübung und sterilen Tuch in ls Pflaster fixiert mington, 3M) und nter Beachtung der
MATERIAL UNDMETHODEN
2.4 Neurolyse und epineurale Nervennähte
Alle Osteosynthesen wurden am rechten Femur durchgeführt. Dazu wurde am rechten Oberschenkel parallel zum Femur die Haut über einer Länge von 35 mm inzidiert und die darunter befindliche Muskulatur dargestellt. Durch die stumpfe Spaltung der Faszie zwischen dem Musculus gluteus superficialis und dem Caput vertebralis des Musculus biceps femoris wurde ein Zugang zum Nervus ischiadicus geschaffen. Zur Neurolyse wurde nun dieser Nerv über seinem gesamten Verlauf, unter sorgfältiger Schonung kleiner Nervenabgänge, von Muskelfaszien befreit.
An dem Nerv wurden dann unter vierfacher Lupenvergrößerung (4fach vergrößernde Prismen-Lupenbrille, Zeiss, Oberkochen) mittels eines Mikrochirurgie-Bestecks (Aesculap, Tuttlingen) zwei epineurale Markierungsnähte (10/0 Prolene, Ethicon, Norderstedt) im Abstand von etwa 10 mm [Berger 1985, Milner 1992] angebracht (Abbildungen 2.2 und 2.3). Deren genauer Abstand wurde unter Lupensicht mit einer Messlehre (Auflösung 0,05 mm, Firma CSE) vermessen und dokumentiert. Es ergab sich ein durchschnittlicher Abstand von 9,0 mm ± 2,3 mm der Markierungsnähte.
Abbildung 2.2 Anbringen derer Markierungsnähte der Stärke 10/0 auf dem Nervrvus ischiadicus
2.5 Osteosynthese
Zur Femurdarstellung wurd und dem Musculus vastus mittels Skalpell und Raspa Nach freier Einsicht der p wurde das Femur mittels (Micromot 40E, Proxxon, osteotomiert.
Abbildung 2.4 Freigelegtes Vorbereitung der Osteotomie.
rde das Femur zwischen dem Musculus a tus lateralis aufgesucht. Danach wurde
atorium von sämtlicher Muskulatur befreit proximalen und distalen Metaphyse sow ls des Rundsägeblattes einer Niederv n, Niersbach/Eifel) in Schaftmitte senkr
es Femur. Schutz des caudal liegenden Nervu ie.
MATERIAL UNDMETHODEN
s adductor magnus e der Femurschaft eit (Abbildung 2.4).
wie der Diaphyse, rvolt-Bohrmaschine krecht zur Achse
vus ischiadicus als
2.5.1 Osteosynthesemateria Zur Osteosynthese der Rat GmbH (Mülheim an der
„Titanium Hand and Small F
„Titanium Fixation Plates Entsprechend des Verw (No. 57-05202)“ oder ents genutzt. Die Platten wurde der Abmessungen 1,7 mm ×
rial
attenfemora wurde Material der Firma Str r Ruhr) verwendet. Im Einzelnen wurde ll Fragment System“ benutzt. Hiervon wurd es S“ mit einer Profilhöhe von 0,55
wendungszwecks wurden „4 holes p tsprechend gekürzte „16 holes plates den mit „Titanium Bone Screws, Cross-S
× 4 mm bis 1,7 mm × 6 mm fixiert (Abbild
tryker Howmedica de das Leibinger®
rden im Speziellen 5 mm verwendet.
plates with bar s (No. 57-05216)“
Slot, Self-Tapping“
ildung 2.5).
2.5.2 Axiale Femurverlänge Bei insgesamt 32 zufällig er Femur um 4,2 ± 1,8 mm (1, Zur axialen Femurverlänge zwei Schraublöcher von 1, bzw. distale Femurfragmen des Tuberculum minus fe Bohrlöcher auf eine korrekt werden. Je nach gewün Leibinger-Platte mit vier se Femur angebracht (Abbildu
Abbildung 2.6 Mit einer Sech
gerung
ermittelten Tieren (16 Weibchen, 16 Männ 1,2 mm – 7,0 mm) verlängert.
erung wurden mittels der Niedervolt-Bohr 1,40 mm Durchmesser mit HSS Bohrern ent gebohrt. Die proximalen Bohrungen w femoris lokalisiert. Distal musste bei de
kte Rotation des Femur nach der Osteos nschter Verlängerung wurde eine ents elbstschneidenden Schrauben zur Osteos ung 2.6).
chslochplatte verlängertes Femur
MATERIAL UNDMETHODEN
nnchen) wurde das
hrmaschine jeweils n in das proximale wurden auf Höhe er Anordnung der osynthese geachtet ntsprechend lange osynthese auf dem
2.5.3 Axiale Femurverkürzu Bei insgesamt 20 zufällig er Femur um 7,3 mm ± 2,8 mm Zur axialen Femurverkürzu langes Knochenfragment v die beiden Knochenfragme End verbunden (Abbildung
Abbildung 2.7 Osteosynthe Vordergrund liegt der exzidier
zung
ermittelten Tieren (10 Weibchen, 10 Männ m (2,0 mm – 12,4 mm) verkürzt.
zung wurde mittels zweier Osteotomien e vom Femurschaft entnommen. Zur Osteo
ente mit einer Vierlochplatte und vier Sc g 2.7).
hese des Femur mit einer Vierlochplatte nach ierte Femuranteil (Stern). Osteosynthesespalt mit P
*
nnchen) wurde das
ein entsprechend eosynthese wurden Schrauben End zu
ch Verkürzung. Im t Pfeil markiert.
MATERIAL UNDMETHODEN
2.5.4 Kontrollseite
Der linke Oberschenkel der Ratten diente als Kontrollseite. Hier wurde bei a) 28 Ratten (54 %) keine zusätzliche Operation durchgeführt;
b) 9 Ratten (17 %) lediglich eine Neurolyse durchgeführt [Berger 1985];
c) 15 Ratten (29 %) eine Neurolyse sowie eine Freipräparation des Femurschaftes (entsprechend des Kapitels 2.5) durchgeführt.
Ansonsten entsprachen die prä- und postoperativen Vorgehensweisen der linken Seite (= Kontrollseite) exakt denen, die auch am rechten Femur (= Versuchsseite) durchgeführt wurden.
2.6 Faszien- und Hautnaht
Eingehende Stabilitätsprüfung der Osteosynthese. Ausmessung der durchgeführten Femurlängenänderung mit Hilfe der Messlehre sowie Dokumentation der Ergebnisse.
Danach wurde das gesamte Operationsareal mit 0,9 % NaCl-Lösung (Braun, Melsungen) ausgiebig gespült und die Faszie zwischen dem Musculus gluteus superficialis und dem Caput vertebralis des Musculus biceps femoris wieder verschlossen (4/0-Vicryl, Ethicon, Norderstedt). Abschluss der Operation mittels einer Hautnaht (4/0-Vicryl, Ethicon, Norderstedt).
2.7 Nachsorge
Bevor die operierten Tiere zurück in ihren Käfig kamen, wurden für die Aufwachphase einige Sicherheitsmaßnahmen getroffen. Die Spaneinstreu wurde mit einer Lage Papier bedeckt, dadurch konnte eine Verunreinigung der frischen Operationswunden vermieden werden. So wurde außerdem das Risiko der Aspiration von Spänen in der Aufwachphase minimiert. Das Ertrinken in dieser Phase war unmöglich, da die Tiere generell über Wasserspender mit Wasser versorgt wurden. Um eine Unterkühlung zu vermeiden, wurden die Tiere kurzzeitig mit einer Wärmelampe bestrahlt.
2.8 Beobachtung
Bei allen Tieren wurden täglich die Wundnähte kontrolliert. Es folgte eine Untersuchung auf palpable subkutane Raumforderungen und Verletzungen. Des
Weiteren wurde auf allgemeine Krankheitszeichen wie Haarausfall, Parasitenbefall, struppiges Fell, verklebte oder blutige Augen, Durchfall, verklebte Afterregion, Gewichtsverlust, Niesen, Husten oder rasselnde Atemgeräusche geachtet [Langos 1997].
2.8.1 Sciatic functional index (SFI) – postoperative klinische Untersuchung
Zur postoperativen klinischen Kontrolle der Extremitätenfunktion wurden Ganganalysen durchgeführt, aus denen der „Sciatic functional index“ (SFI) erhoben wurde. Die erste Analyse wurde einen Tag vor den Operationen durchgeführt. An den postoperativen Tagen 1, 4, 7, 10, 12 und 14 folgten weitere Durchgänge [Bain 1989, De Medinaceli 1982, Hare 1992, Skoulis 1998, Vekris 1999].
Der Gang der Ratten wurde in einem abgedunkelten Holztunnel von 8,5 cm Breite und 42,5 cm Länge getestet. Am Ende dieses Tunnels befand sich eine abgedunkelte Kiste. Nach kurzer Eingewöhnungsphase liefen die Tiere in gleichmäßiger Geschwindigkeit durch den Tunnel in die Kiste, in der sie dann verharrten (Abbildung 2.9).
Nun wurde weißes Kopierpapier auf den Boden der Teststrecke gelegt. Nach erneuten positiven Testläufen, wurden die Hinterpfoten der Tiere mit wässriger 1%iger Malachitgrünlösung (Malachitgrünoxalat, für die Mikroskopie; Merck Eurolab GmbH, Darmstadt) eingefärbt (Abbildung 2.8). Dazu diente ein Sprühvernebler (für die Dünnschichtchromatographie; Merck Eurolab GmbH, Darmstadt).
Mit gefärbten Hinterpfoten liefen die Ratten, wie vorher beschrieben, über das weiße Kopierpapier. Nach jedem Durchlauf wurde das Papier mit den Pfotenabdrücken entfernt und durch ein leeres Blatt ersetzt. Da für die Datenanalyse mindestens vier Abdrücke abgebildet sein mussten, wurde die Ganganalyse pro Ratte so lange wiederholt, bis gut verwertbare Pfotenabdrücke vorhanden waren.
Abbildung 2.8 Einfärben der
Abbildung 2.9 Die Ratten hinteren Pfoten auf dem Kopie
er Hinterpfoten mit Malachitgrün durch einen Sprüh
n laufen durch den Holztunnel und hinterlassen pierpapier zur Ganganalyse.
MATERIAL UNDMETHODEN
ühvernebler
en Abdrücke ihrer
2.8.2 Auswertung der Ganganalyse
Von den 4 Hinterpfotenabdrücken wurden für jede Ganganalyse folgende Parameter auf 0,5 mm genau ausgemessen (Abbildung 2.10)
a) Abstand zum kontralateralen Fuß (to Opposite Foot – TOF): In orthogonaler Projektion wurde der Abstand der Zehenspitze der experimentellen Seite zur Zehenspitze der normalen Seite gemessen. Dieser Parameter wurde „ETOF“
(experimental to opposite foot) genannt. Die umgekehrte Messung ergab
„NTOF“ (normal to opposite foot).
b) Abdrucklänge (Print Length – PL): Vermessung der Abdrucklänge des experimentellen (EPL) sowie des normalen (NPL) Fußabdrucks.
c) Totale Spreizung (Total Spreading – TS): Linearer Abstand zwischen dem Abdruck der ersten und fünften Zehenspitze, jeweils vom Zentrum des Abdrucks gemessen. Ausmessung auf der experimentellen (ETS) sowie normalen (NTS) Seite.
d) Abstand der intermediären Zehen (Intermediary Toes – IT): Linearer Abstand zwischen dem Abdruck der zweiten und vierten Zehenspitze, jeweils vom Zentrum des Abdrucks gemessen. Ausmessung auf der experimentellen (EIT) sowie normalen (NIT) Seite.
Abbildung 2.10 Abdrücke de von links nach rechts. Ausmes
2.8.3 Berechnung des „Scia Zur Berechnung des SFI w wurden die jeweils größ eingesetzt:
= −
NTOF NT ETOF SFI
Unter der Annahme, dass leitete De Medinaceli diese des Nervs mit dem W Gewichtungsfaktor von 2,2 Aufgrund der zu großen Va der Pfotenabdrücke orthog berücksichtigt.
NTS
ETS
der Hinterpfoten auf Kopierpapier mit Malachitgrün essung der 8 Analyseparameter zur Ermittlung des
iatic functional index“ (SFI)
wurde die Formel von de Medinaceli [198 ßten gemessenen Parameter in die
+ − + −
+ −
NIT NIT EIT NTS
NTS ETS EPL
EPL NPL TOF
s alle vier Parameter gleichermaßen von e Formel empirisch her. Um eine vollkom Wert –100 % signalisieren zu könn 2 eingearbeitet.
ariabilität anderer Parameter (Stellung de grad zur Gangrichtung), wurden diese nic
NIT
EIT EPL
NPL
ETOF NTOF
MATERIAL UNDMETHODEN
ün, bei Laufrichtung es SFI.
982] verwendet. Es folgende Formel
4 220
× IT
n Bedeutung sind, mmene Zerstörung nnen, wurde ein
er Pfoten, Abstand nicht in der Formel
T
Null Prozent (±11 %) reprä den totalen Verlust der Ne [De Medinaceli 1982].
2.8.4 Ausnahmesituationen Es gab Fälle, in denen die (Abbildung 2.11). In dieser Medinaceli 1982]:
ETOF = ein Drittel de NTOF = zwei Drittel d EPL = 80 mm
ETS = 6 mm EIT = 6 mm
Wenn die Parameter ETS u konnten, wurde für beide je
räsentieren eine normale Nervenfunktion, Nervenfunktion, entsprechend einer Nerv
n bei der SFI-Ermittlung
die Ratten ihren Fuß auf der Streckseite er Situation wurden die Parameter wie f
der Distanz zwischen zwei normalen Fußa l dieser Distanz
und EIT wegen einer Paralyse nicht ausg jeweils ein Wert von 6 mm in die Formel ei
n, -100 % steht für rvendurchtrennung
ite hinterher zogen folgt ermittelt [De
abdrücken
sgemessen werden eingesetzt.
MATERIAL UNDMETHODEN
2.9 Tötung der Versuchstiere
Nach einem Beobachtungszeitraum von 15 ± 3 Tagen wurden die Versuchstiere entsprechend des ersten Versuchstages narkotisiert (2.2) und mittels einer Überdosis Ketanest / Xylazin i.p. getötet.
2.9.1 Vermessung der Nervennähte und Nervenentnahme
Um die Genauigkeit der Messungen zu erhöhen, wurden die Tiere identisch zur Osteosynthese (2.3) gelagert. Erneute Darstellung des Nervus ischiadicus (2.4) der Versuchsseite mittels Mikroinstrumentarium. Unter vierfacher Lupenvergrößerung wurde mit der Messlehre der Abstand der epineuralen Nervennähte in vivo gemessen und dokumentiert. Nun wurde der Nerv exzidiert und sofort, um Austrocknung zu vermeiden, längst ausgerichtet auf ein mit 0,9 % NaCl-Lösung angefeuchtetes Muskelbett (ischiokrurale Muskulatur) gelegt. Sofort erfolgte eine erneute Messung des Abstandes der Nervennähte.
Unmittelbar im Anschluss wurde der Nervus ischiadicus der Vergleichsseite in gleicher Weise exzidiert. Es wurde auf ein zügiges Vorgehen geachtet, um eventuelle Nervenschädigungen durch Ischämie zu minimieren.
2.9.2 Nervenfixation
Direkt nach Entnahme und Vermessung wurde der Nerv jeder Seite in drei Teile geschnitten. Es wurden 3 verschiedene Fixationstechniken verwendet.
Zuerst wurde der distale Anteil auf eine Kompresse, angefeuchtet mit Ringer- Lactat-Lösung, gegeben und gepuffert bei pH 7,2 in einer Kunststoffdose eingefroren.
Das mediale Segment wurde in einer gepufferten 2,5%igen Glutaraldehyd- Lösung fixiert.
Der proximale Anteil wurde in 4%iger Formaldehyd-Lösung aufbewahrt.
2.9.3 Begutachtung der Ost Anschließend wurde die Os nochmals mittels der Mes etwaige Knochen- oder Pl der Platten geachtet und d Osteosyntheseseite als au Femurkopf bis zum Co (Abbildungen 2.12 und 3.14
Abbildung 2.12 Zwischen d nach Femurverlängerung mit
steosynthese
steosynthese am Femur aufgesucht und sslehre unter Lupensicht überprüft. Ebe Plattenfrakturen, Schraubenausbrüche od diese dokumentiert. Nun wurden die Fe uch der Kontrollseite entnommen und d ondylus medialis mittels der Messle 14).
den Osteosyntheseschrauben ausgebrochenes d it einer Fünflochplatte.
d die Verlängerung benfalls wurde auf oder Verbiegungen emora sowohl der deren Länge vom lehre vermessen
distales Fragment
MATERIAL UNDMETHODEN
2.10 Histologie
2.10.1 Hämatoxilin-Eosin-Färbung (HE)
Paraffinschnitte von 3 µm Dicke (Mikrotom SM 2000R, Fa. Leica, Bensheim) wurden entparaffinisiert und zur Vorbereitung der Färbung mit Ethanol und schließlich mit Wasser gespült. Hiernach wurden sie in Hämatoxilin gefärbt (Delafields Hämatoxylinlösung mit Ammoniumalaun (109252); Fa. Merck Eurolab GmbH, Darmstadt). Nachfolgend Waschen in „Scott´s tap water“ (20 g Natriumhydrogen- carbonat und 3,5 g Magnesiumsulfat in 1 Liter destilliertem Wasser) für 1 Minute sowie zwei Spülungen in destilliertem Wasser. Gegenfärbung für 2-5 Minuten in wässriger 0,5%iger Eosin G-Lösung (Fa. Merck Eurolab GmbH, Darmstadt).
Entwässerung mittels Ethanol 80%ig und folgend Ethanol 100%ig. Abschließendes kurzes Eintauchen in Xylol.
2.10.2 Elastica-van-Gieson-Färbung
Abspülen der 3 µm dicken Paraffinschnitte (Mikrotom SM 2000R, Fa. Leica, Bensheim) mit einem Aceton/Alkohol-Gemisch (Verhältnis 1:1), danach 30-minütige Färbung in Weigerts Lösung (Resorcin-Fuchsin, Fa. Chroma, Köngen). Es folgte eine Spülung unter fließendem Leitungswasser von 10 Minuten, danach Anfärbung über 7 Minuten in Weigerts Eisenhämatoxylin (Fa. Merck Eurolab GmbH, Darmstadt). Die Präparate wurden nachfolgend 10 Minuten mit Wasser gespült und für 4 Minuten in einer 3%igen van-Gieson-Lösung (1000 ml gesättigte Pikrinsäurelösung mit 50 ml 2%iger Säurefuchsinlösung) angefärbt. Anschließend Behandlung mit Ethanol 96%ig und Ethanol 100%ig, woraufhin ein kurzes Eintauchen in Xylol folgte.
2.10.3 Semidünnschnitte (Osmium-Färbung)
Um die Präparate vom Fixiermittel zu befreien, wurden sie 10 Minuten in Phosphatpuffer gespült (pH 7,4; 0,1 M). Für 90 Minuten wurden sie sodann in eine 2%ige Osmiumtetroxid-Lösung (-gesättigte, wässrige Lösung [Willmes 1990] bei 20 °C in 0,2 M Phosphatpuffer) verbracht, worauf zwei Spülungen von jeweils 5 Minuten mit Phosphatpuffer folgten. Nun Entwässerung der Präparate durch Einlegen in Alkohol aufsteigender Konzentration. Daraufhin Einbettung in Kunststoff (Epon® 812-Ersatzprodukt, Fa. Fluka Chemie GmbH, Buchs). Nachdem der Kunststoff über Nacht bei 40 °C aushärtete, wurden Schnitte von 0,5 µm Dicke angefertigt (Mikrotom Ultracut E; Fa. Reichert). Diese Schnitte wurden abschließend mit 1%iger Methylenblau-Lösung angefärbt [Battiston 1992].
2.11 Statistische Tests
2.11.1 Zwei-Stichproben-t-Test für unverbundene Stichproben
Der Zwei-Stichproben-t-Test für unverbundene Stichproben wurde für die Beantwortung dieser Frage verwendet: Erzeugen zwei Einflussgrößen unterschiedliche Erwartungswerte einer Zielgröße?
Der t-Test hat die Fähigkeit, tatsächlich vorhandene Unterschiede sehr gut nachzuweisen (= Teststärke). Die Kriterien für die Anwendung sind strenger als bei anderen Tests:
Zwei unabhängige zufällige Stichproben
Annähernde Normalverteilung beider zugrunde liegender Grundgesamtheiten Gleichheit der Varianzen der beiden Grundgesamtheiten (günstige
Voraussetzung n1n2) n12, n22
[Bosch 1998, Paditz 2002, Werner 1984].
2.11.2 t-Test zur Linearen Regression
Zur Korrelationsanalyse wurde der t-Test zur linearen Regression genutzt. Dieser Test untersucht verbundene Datenlisten des Zufallsvektors (X, Y). Es wird eine Regressionsgerade (y=a+bx) berechnet. Der Anstieg (geschätzt durch b) der Regressionsgeraden steht in unmittelbarem Zusammenhang zum (Pearsonschen) Korrelationskoeffizienten (geschätzt durch r), so dass gleichzeitig die Nullhypothesen „Nullanstieg“ bzw. „Unkorreliertheit“ untersucht werden können [Paditz 2002].
2.11.3 Einweg-Varianzanalyse
Die Einweg-Varianzanalyse (One-Way ANOVA) wird verwendet, wenn nur ein unabhängiger Einflussfaktor A in verschiedenen Abstufungen A auf eine abhängige
3. Ergebnisse
Bezüglich aller gesamm Berechnungen sei an diese
3.1 Komplikationen
Von den insgesamt 60 zur V Auswertung zugeführt werd präoperativ (direkt nach d dennoch zum Normalkolle handelte es sich um ein M Ursache verstarb.
Bei insgesamt 8 Ratten gab gelang diesen Tieren, die trotz einer intraoperativen Femur. Diese Tiere wurden
Abbildung 3.1 Rattenfemur m
melter Daten und der durchgeführt er Stelle zusätzlich auf den Anhang (Kapit
r Verfügung stehenden Ratten konnten 52 rden. Unter den 8 Ausschlüssen befanden der Narkoseeinleitung) verstarben. Die llektiv für die Histologie gezählt. Beim Männchen, welches eine Woche nach OP
ab es Probleme bezüglich des Osteosynth e Lochplatten zu verbiegen (Abbildung 3.
n Femurverlängerung meist eine relative n von der Auswertung ausgeschlossen.
r mit verbogener Osteosyntheseplatte; Streichholzd
ERGEBNISSE
rten statistischen pitel 11) verwiesen.
52 Tiere (87 %) der en sich 7 Tiere, die iese wurden aber m übrigen 8. Tier P aus ungeklärter
thesematerials. Es 3.1). So resultierte e Verkürzung des
lzdicke 2,5 mm
3.2 Postoperative Beobac Die Versuchstiere zeigten s gesundheitlicher Verfassun zu keinerlei Wundinfektione operierten Beine wieder bel Im Versuchszeitraum von 1 Tiere von 185 g ± 28 g auf bzw. 9 %) zeigte sich im t von p<0,01).
Die täglich durchgeführten Intervall durchgeführten Beeinträchtigungen des Ne dorsalseitig ohne Belastung das Bein plantarseitig hinte Mit fortschreitender Erholu Zehen. Die Zehen wurden Zehen, später auch der inte
chtungsphase
sich während der gesamten Beobachtun ng. Die Operationswunden heilten rasch nen. Spätestens am ersten postoperativen
elastet (Abbildung 3.2).
15 ± 3 Tagen stieg die durchschnittliche uf 204 g ± 38 g an. Diese Gewichtszunahm
t-Test als statistisch signifikant (Irrtumsw
n rein visuellen Ganganalysen deckten Analysen mittels SFI-Bestimmung.
ervs wurden die Pfoten in maximaler Add ng hinterher gezogen (Abbildung 2.11). An ter sich her, in maximaler Adduktion und F lung der Nervenfunktion kam es zu ein n zunehmend belastet, dabei erst Abduk termediären (Abbildung 3.2).
ungsphase in guter h aus und es kam en Tag wurden die
e Körpermasse der hme (im Mittel 19 g swahrscheinlichkeit
n sich mit den im . Bei schweren dduktion der Zehen ndere Tiere zogen Flexion der Zehen.
iner Extension der uktion der äußeren
ERGEBNISSE
3.3 SFI der Kontrollseiten 3.3.1 Neurolyse der Kontrollseite
Bei dieser Kontrolloperation wurde lediglich eine mikrochirurgische Neurolyse des Nervus ischiadicus durchgeführt. Intraoperativ zeigten sich nur minimale Blutungen.
Die Funktion des Nervus ischiadicus ist bei einem ermittelten SFI von 0 % ± 11 % als normal einzustufen [De Medinaceli 1982]. Am ersten und vierten postoperativen Tag wurde diese Grenze von 2 Tieren (Nr. 50, 53) nur geringfügig unterschritten.
Die niedrigsten SFI wurden am ersten postoperativen Tag mit im Mittel –5,7 % ermittelt. Bis zum 14. postoperativen Tag stiegen diese Werte kontinuierlich auf Werte von im Mittel –1,9 % an (Tabelle 3.1, Abbildung 3.3).
3.3.2 Neurolyse sowie Freipräparation des Femurschaftes der Kontrollseite
Bei dieser Kontrolloperation kam zur mikrochirurgischen Neurolyse des Nervus ischiadicus zusätzlich eine Ablösung des Femurschaftes von adhärenter Muskulatur hinzu. Intraoperativ kam es zu stärkeren Blutungen, die aber ohne eine Koagulation innerhalb kürzester Zeit sistierten.
Die niedrigsten SFI wurden am ersten postoperativen Tag mit im Mittel –49,6 % ermittelt. Bis zum 14. postoperativen Tag stiegen diese Werte langsam und stetig auf Werte von im Mittel –35,9 % an. Eine Signifikanz konnte jedoch nicht nachgewiesen werden (p=0,32; One-Way ANOVA) (Tabelle 3.2, Abbildung 3.4).
3.3.3 Signifikanzprüfung: Neurolyse Neurolyse und Femurdarstellung
Mit einer kritischen Irrtumswahrscheinlichkeit von p<0,0001 zeigte der „Zwei- Stichproben-t-Test“ für unverbundene Stichproben für alle Tage eine statistisch signifikante Differenz des SFI.
Durch die alleinige Neurolyse des Nervus ischiadicus wurde die Nervenfunktion demzufolge statistisch hochsignifikant geringer beeinträchtigt als durch eine Neurolyse mit zusätzlicher Femurdarstellung.
3.3.4 Fazit
Wurde unter Lupenvergrößerung am Nervus ischiadicus eine mikrochirurgische Neurolyse mittels Mikroinstrumentarium durchgeführt, so kam es zu keiner relevanten Funktionsbeeinträchtigung des Nervs.
Erfolgte eine zusätzliche Femurdarstellung mit gröberen Instrumenten, konnte eine deutliche und statistisch signifikante Beeinträchtigung der Nervenfunktion beobachtet
werden. Diese zeigte keine statistisch signifikante Erholung innerhalb des Beobachtungszeitraums von 14 Tagen.
ERGEBNISSE
-100 -80 -60 -40 -20 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
S F I ( % )
Tage SFI Neurolyse
Tabelle 3.1 SFI der Ratten, die einer mikrochirurgischen Neurolyse unterzogen wurden. Der Tag 0 zeigt den präoperativen Wert an. SFI (%).
Ratte Nr. Tag 0 Tag 1 Tag 4 Tag 7 Tag 10 Tag 12 Tag 14
27 0,0 -6,6 -8,3 -6,6 -5,5 -6,1 -3,9
33 -0,2 -5,5 -4,4 -1,1 1,1 -2,8 -4,4
34 -0,5 2,8 0,6 -1,7 -3,3 0,0 1,1
35 -0,3 4,4 1,1 -1,7 -2,2 -0,6 0,6
50 0,5 -11,6 -7,7 -7,15 -3,9 -4,4 -2,2
52 0,2 -5,5 -5,5 -6,6 -4,4 -2,2 -1,1
53 0,1 -16,5 -11,6 -9,9 -7,7 -7,7 -3,9
59 0,6 -11,0 -11,0 -7,7 -6,6 -5,0 -5,5
60 0,4 -2,2 -2,2 -1,7 -2,8 1,1 2,2
Mittelwert 0,1 -5,7 -5,4 -4,9 -3,9 -3,1 -1,9
n-1 0,4 6,8 4,6 3,4 2,6 3,0 2,7
Median 0,1 -5,5 -5,5 -6,6 -3,9 -2,8 -2,2
SFImax 0,6 4,4 1,1 -1,1 1,1 1,1 2,2
SFImin -0,5 -16,5 -11,6 -9,9 -7,7 -7,7 -5,5
Abbildung 3.3 Graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der arithmetischen Mittelwerte der SFI (in %) basierend auf Daten der Tabelle 3.1
