SFB 599 - Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

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
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
9/10, 2009, S. 391-397
No.
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:
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
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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Letzte Aktualisierung dieses Dokumentes:18. Juni 2015
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