by G. H. | Mrz 25, 2019 | Konservative Orthopädie, News
Nicht-thermische Plasmaquellen in der Wundbehandlung
Opländer C, Heuer K, Baldus S, Demir E, Fuchs P, Awakowicz P, Windolf J, Suschek CV
Fragestellung: Nicht-thermische Plasmaquellen unter Atmosphärendruck ermöglichen eine Behandlung menschlichen Gewebes. Die erzeugten Gasplasmen bestehen aus reaktiven Molekülen (u. a. Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon) sowie Ionen, Elektronen und UV-Strahlung. Das Stickstoffmonoxid (NO) besitzt eine Schlüsselfunktion in der Wundheilung d.h. eine verminderte NO-Produktion ist mit einer gestörten Wundheilung assoziiert. Auch das im Plasma gebildete Stickstoffdioxidradikal NO2 könnte neben NO wundheilungsrelevante Mechanismen beeinflussen. Die Wechselwirkung von Plasmas mit humanem Gewebe kann zur Bildung und Anreicherung unterschiedlicher wundheilungsrelevanter NO-Derivate (Nitrit und S-Nitrosoverbindungen) im behandelten Gewebe führen. Vorklinische Studien zur Nutzung von exogen applizierten NO/NO-Derivate zur Wundbehandlung zeigten bereits vielversprechende Ergebnisse.Daher haben wir in einer experimentellen Studie den möglichen Einsatz NO-haltiger Atmosphärendruckplasmen in der Wundbehandlung untersucht.
Methodik: NO und NO-Derivate wurden mittels Chemiluminseszenz-Detektion quantifiziert.
Die Penetration von NO durch Spalthaut bzw. Dermis wurde in Franz-Kammerversuchen bestimmt. Mögliche Toxizität bzw. DNA-Schäden wurden MTT und TUNEL-Assays an Hautpräparaten und einem 3D-Hautersatzmodel untersucht.
Mittels eines O2C-Geräts wurde der Einfluss einer Plasmabehandlung auf die dermale Mikrozirkulation am Probanden untersucht.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Kaltplasma einer definierten DBD-Plasmaquelle (Dielectric Barrier Discharge) konnten wir eine Generierung relevanter Konzentrationen von NO (400 ppb) und NO2 (100 ppm) nachweisen. Auch nach längeren Plasmabehandlungen konnte keine Toxizität oder DNA-Schäden in humanen Voll-, Spalt- und Dermispräparaten sowie einem 3D-Hautersatzmodel nachgewiesen werden. Daher kann eine Gefährdung des Patienten durch eine Behandlung mit dieser Plasmaquelle als unbedenklich eingeschätzt werden. Plasmaexpositon führte zu einer transepidermalen Penetration von NO (max. 162±49 nmol/cm²) und zu einer Anreicherung mit NO-Derivaten in der Epidermis sowie der unterliegenden Dermis (2,4±0,3 nmol/mg). Der Haut oder Blutserum pH-Wert konnte in vitro durch Plasmaexposition gesenkt werden (bis zu -0.3±0.5). In vivo konnte eine Erhöhung der lokalen Mikrozirkulation der plasmabehandelten Haut gesehen werden (124±43%). Die dermale Penetration von NO und Anreicherung des Gewebes mit NO-Derivaten weisen auf eine Anwendungsrelevanz der verwendeten Plasmaquellen für den klinischen Einsatz hin. Insbesondere wegen der beschriebenen antibakteriellen Wirkung, der positiven Beeinflussung der lokalen Mikrozirkulation über NO sowie einer möglichen Ansäuerung der Wunde könnte der Heilungsverlauf moduliert und positiv beeinflusst werden. Daher stellen nicht-thermische Plasmaquellen bzw. NO-haltige Atmosphärendruckplasmen vielversprechende und preiswerte Therapiealternativen in der Behandlung und Vorbeugung von infizierten und chronischen Wunden dar.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR17-235
doi: 10.3205/14dkou519 , urn:nbn:de:0183-14dkou5196
Published: October 13, 2014
© 2014 Opländer et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Mrz 19, 2019 | Chirurgische Orthopädie, Konservative Orthopädie, News
Molekulare Grundlagen der Beeinflussung hämodynamischer Parameter durch blaues LED-Licht in vitro und in vivo
Volkmar CM, Kotte K, Opländer C, Deck A, Born M, Liebmann J, Windolf J, Suschek C
Fragestellung: Eine gestörte Hämodynamik im Wundmilieu korreliert häufig mit einer verzögerten/gestörten Wundheilung; wohingegen durch exogene Applikation von Stickstoffmonoxid (NO) ein gestörter venöser sowie arterieller Blutfluss verbessert werden kann. Wir haben erstmals in vitro sowie in vivo den Einfluss der in der menschlichen Haut durch blaues Licht induzierten nicht-enzymatischen NO-Freisetzung auf die lokale Hämodynamik des lichtexponierten Hautareals untersucht.
Methodik: Es wurden in vivo-Studien an gesunden Probanden und in vitro-Studien an humanen Hautexplantaten und artifizieller humaner Epidermis durchgeführt. Für alle Studien liegen positive Ethikvoten vor. Als Lichtquelle diente ein LED-Array (light emitting diodes), welches gepulstes sowie ungepulstes Licht der Wellenlänge 453 nm emittierte. Die Bestimmung von NO und seiner bioaktiven Derivate (nitrosierte Thiole) erfolgte mittels Chemilumineszenz-Detektion. Toxizität wurde mittels MTT- und TUNEL-Assay quantifiziert. Der lokale Blutfluss wurde in vivo nichtinvasiv mittels eines Mirco-light Guide Spektrophotometers charakterisiert. Es wurden 100 µM Nitrit-Creme bzw. Nitrit-Lösung auf der Hautoberfläche aufgetragen.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Bestrahlung mit blauem LED-Licht mit Dosen von bis zu 250 J/cm2 führte in den Hautpräparaten zu keinen nekrotischen oder apoptotischen Ereignissen. Die Zellvitalität blieb unverändert. Weiterhin zeigten wir, dass blaues Licht in der Lage ist sowohl in vitro in bestrahlten Lösungen sowie in vivo in bestrahlter menschlichen Haut photolabile NO-Derivate (nitrosierte Thiole) zu NO zu spalten. Den zugrundeliegenden Mechanismus des Photozerfalls haben wir aufgeklärt. Weiterhin fanden wir eine eindeutige Korrelation zwischen der erwähnten Licht-induzierten kutanen NO-Generierung und einem signifikanten erhöhten (über 80 %) lokalen Blutfluss in oberflächlichen (1-2 mm) sowie tieferen (6-8 mm) Hautregionen. Dabei zeigte sich, dass bezüglich der Blutflusserhöhung die intrakutane Einbringung höherer Lichtenergien durch die Verwendung gepulster Lichtquellen einen eindeutigen Vorteil gegenüber konstanten Lichtquellen hatte. Darüberhinaus konnten vor der Strahlung aufgetragene Nitrit-Lösungen den kutanen NO-Speicher sowie die erwähnte Steigerung des Blutflusses erhöhen.
Diese Ergebnisse zeigen, dass blaues LED-Licht nebenwirkungsarm die Durchblutungsrate der Haut signifikant steigert, wobei gepulstes Licht sich trotz minimalem Temperaturanstieg an der Hautoberfläche am effektivsten erweist. Dieser Anstieg korreliert mit der Menge der intrakutan erzeugten NO-Rate sowie der Menge bioaktiver NO-Derivate im bestrahlten Hautareal.
Aufgrund der beobachtete Effekte bietet blaues Licht zur Steigerung der NO-abhängigen oberflächlichen, lokalen Durchblutung eine sinnvolle Ergänzung in der Therapie von Wunden, die durch eine hämodynamische Störung charakterisiert sind. Auch das zusätzliche Auftragen einer Nitrit-Lösung könnte in Betracht gezogen werden.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR17-1202
doi: 10.3205/14dkou518, urn:nbn:de:0183-14dkou5181
Published: October 13, 2014
© 2014 Volkmar et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Mrz 19, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News, Schulter
Die Inhibition der Phosphodiesterase 5, jedoch nicht der Phosphodiesterase 3, reduziert die Gewebenekrose in kritisch perfundierten muskulokutanen Lappen am atherosklerotischen Mausmodell
Mörsdorf P, Schröder T, Pohlemann T, Menger M, Holstein JH
Fragestellung: Ischämiebedingte Mikrozirkulationsstörungen mit nachfolgender Nekrose stellen in der plastischen und rekonstruktiven Lappenchirurgie nach wie vor ein Problem dar, welches letztlich im partiellen oder vollständigen Lappenverlust münden kann. Neben Minderperfusion spielen Entzündung und endotheliale Dysfunktion dabei eine entscheidende Rolle. Insbesondere Patienten mit Atherosklerose weisen Perfusionsstörungen auf, welche diese Ischämie verstärken können. Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, welchen Einfluss eine medikamentöse Präkonditionierung mit spezifischen Inhibitoren der Phosphodiesterase auf Mikrozirkulation und Perfusionsausfall eines random pattern flap unter atherosklerotischen Bedingungen hat.
Methodik: An ApolipoproteinE-defizienten Mäusen wurde ein random pattern flap gehoben und in einer Rückenhautkammer fixiert. Mittels repetitiver Fluoreszenzmikroskopie analysierten wir die Mikrozirkulation, wobei die Ausdehnung der Gewebenekrose sowie die funktionelle Kapillardichte jeweils im proximalen, zentralen und distalen Lappenanteil als Endpunkte dienten. Zusätzlich wurde am Versuchsende das Serum-Gesamtcholesterin bestimmt und mit dem des Wildtyps verglichen. Die Medikamentengabe erfolgte jeweils 24h vor Lappenhebung sowie an den ersten 4 Tagen des Versuchs. Die Tiere wurden randomisiert folgenden Versuchsgruppen zugeteilt: (I) Cilostazol (Phosphodiesterase (PDE)3-Inhibitor; 30mg/kgKG; n=11); (II) Sildenafil (Phosphodiesterase 5-Inhibitor; 5mg/kgKG; n=11); (III) NaCl-behandelte Kontrollgruppe (n=9).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der Kontrollgruppe zeigte sich ein zunehmender Ausfall der kapillaren Perfusion in allen Lappenarealen, was letztendlich zu einer Lappennekrose von ca. 65% führte. Die mit Sildenafil als Inhibitor der PDE 5 präkonditionierten Tiere wiesen eine etwas höhere Kapillardichte auf, was zu einer signifikant reduzierten Lappennekrose ab dem dritten Beobachtungstag führte (41%; p<0,05). Bei den mit Cilostazol als PDE3-Inhibitor behandelten Tieren ließ sich in allen Lappenanteilen eine wesentlich geringere Kapillardichte verzeichnen, welche ab Tag 7 in einem vollständigen Erliegen der kapillaren Perfusion mündete. Die resultierte in einer Gewebenekrose von insgesamt 76%. Die Gesamtcholesterinkonzentrationen der ApoE-Knockout-Mäuse waren im Vergleich zum Wildtyp um den Faktor 18 bis 21 erhöht (p<0,001).
Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine Inhibition der PDE 5 im kritisch perfundierten atherosklerotischen Mausmodell die Entstehung der Gewebenekrose vermindern kann. Dies stellt einen möglichen Ansatz dar, dem ischämiebedingten Lappenverlust bei Patienten mit manifester Atherosklerose vorzubeugen. Die Inhibition der PDE 3 führt hingegen zu einer weiteren Verschlechterung der Mikrozirkulation.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR17-1091
doi: 10.3205/14dkou517, urn:nbn:de:0183-14dkou5171
Published: October 13, 2014
© 2014 Mörsdorf et al.
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by G. H. | Mrz 19, 2019 | Hüfte + Endoprothetik, News
Mikrozirkulation nach offener (DHS) und minimalinvasiver (PCCP) extramedullärer Osteosynthese bei der pertrochantären Femurfraktur
Knobe M, Böhle F, Gradl G, Andruszkow H, Hildebrand F, Stromps JP, Pape HC
Fragestellung: Als universell verwendbares Implantat ist die DHS seit vielen Jahren bei der Versorgung pertrochantärer Femurfrakturen etabliert. Nachteilig ist jedoch das Weichteiltrauma im geriatrischen Patientengut nach offenem Vorgehen, mit teilweise hohen Raten an Wundinfektionen. Die winkelstabile und minimalinvasive Perkutane Kompressionsplatte (PCCP) verkörpert hierbei eine komplikationsarme Alternative. Die limitierte Sicht und die limitierten Freiheitsgrade bei kleinen Zugängen können jedoch bei unzureichender Expertise ebenfalls zur Schädigung der Weichteile führen, was dem Konzept der minimalinvasiven Chirurgie zuwider läuft. Eine intakte Mikrozirkulation des Weichgewebes ist dabei unstrittig Voraussetzung für eine komplikationslose Wundheilung. Ziel dieser Pilot-Studie war die Erfassung mikrozirkulatorischer Parameter des Weichteilmantels am proximalen Femur zur Quantifizierung des Weichteiltraumas nach offenem und minimalinvasivem Vorgehen.
Methodik: Bei 25 Patienten mit pertrochantärer Femurfraktur (12 DHS, 13 PCCP, Alter: 74 Jahre, m/w 10/15, ASA 3, A1/A2-Fraktur) wurde als prospektive Kohortenstudie in Rückenlage mithilfe eines standardisierten Messplans präoperativ und postoperativ (8, 24, 48, 96 Stunden) die lokale Mikrozirkulation am proximalen Femur erfasst (Oxygen To See, Laser-Doppler / Weißlichtspektroskopie, LEA-Medizintechnik, Gießen, Deutschland). Über eine Flachsonde wurde der Blutfluss (Flow) sowie die kapillar-venöse Sauerstoffsättigung (SO2) in Gefäßen mit einem maximalen Durchmesser von 100 µm an 9 Punkten in 2 mm und 8 mm Eindringtiefe gemessen. Die Ergebnisse wurden gemittelt und mit dem Wilcoxon-Mann-Whitney-Test auf Signifikanz geprüft.
Ergebnisse: Die Gesamt-Region des proximalen Femurs zeigte nach der DHS einen permanent höheren Flow und eine stationär geringere SO2 im Vergleich zur PCCP. Diese Konstellation konnte besonders in der potenziell diskriminativen Region offen versus untertunnelt 8 Stunden postoperativ detektiert werden (DHS: Flow 30 AU versus PCCP 21 AU; P=0.049) und blieb bis zur letzten Messung nach 4 Tagen erhalten. Sämtliche qualitativen (Geschlecht) wie quantitativen (Alter, Blutdruck, BMI) Einflussgrößen zeigten keine statistisch signifikante Korrelation in Bezug auf Flow und SO2. In der tiefen Gewebeschicht (8 mm) waren im Vergleich zur Oberfläche (2 mm) höhere mikrozirkulatorische Parameter zu detektieren (P<0.001). SO2- und Flow-Werte korrelierten jeweils eng miteinander (P<0.001). Die Werte der gesunden Seite für Flow und SO2 zeigten sich zeitlich konstant.
Schlussfolgerungen: Parameter der Mikrozirkulation am proximalen Femur zeigen signifikante regionale Unterschiede hinsichtlich offenem und minimalinvasivem Zugangsweg nach extramedullärer Osteosynthese der pertrochantären Femurfraktur. Diesbezüglich erwies sich die minimalinvasive Versorgung mittels PCCP als vorteilhaft. Mikrozirkulatorische Parameter sind hierbei relativ konstant und sensibel genug, um differente Weichteiltraumen zu detektieren.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR17-764
doi: 10.3205/14dkou516, urn:nbn:de:0183-14dkou5162
Published: October 13, 2014
© 2014 Knobe et al.
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