Einfache , kostengünstige Möglichkeit zur Heilung nach massiven Knochenverlust verbessern können mit Battlefield Verletzungen Hilfe

Knochen sind robust und gut zu heilen , nachdem die meisten Brüche . Aber im Fall von traumatischen Verletzungen , bei denen große Knochenstücke fehlen, ist die Heilung sehr viel schwieriger , wenn nicht unmöglich. Diese so genannten " großen segmentalen Defekten " sind ein großes klinisches Problem , und Orthopäden kämpfen, um sie zu behandeln , vor allem unter den Militärs in Ländern wie Afghanistan.

Jetzt die Forschung von den Forschern Diakonisse Beth Israel Medical Center ( BIDMC ) bietet Chirurgen führte einen neuen Ansatz . On-line in der heutigen Ausgabe des beschriebenen Journal of Bone and Joint Surgery ,Die Ergebnisse bestätigen, dass die Knochenheilungsprozessvon großen segmentalen Defekten ist außerordentlich empfindlich auf seine mechanischen Umwelt und schlägt vor, dass "reverse Dynamisierung ", ein einfaches und kostengünstiges Verfahren , könnte die Heilung beschleunigen dieser traumatischen Verletzungen helfen.

"Bones sind stark von ihrer mechanischen Umgebung , weshalb Abgüsse , Stäbe, Platten und Schrauben in der Regel verwendet werden, um Knochenbrüche heilen beeinflusst - mit großem Erfolg ", erklärt Senior-Autor Christopher Evans PhD , Direktor des Center for Advanced Studies Orthopädische bei BIDMC . " Aber bis heute niemand die Bedeutung der mechanischen Umgebung zur Heilung von großen Segmentknochendefektenuntersucht. "

Nach Angaben der American Association of Orthopaedic Surgeons ( AAOS ) , sind diese Verletzungen eine der anspruchsvollsten chirurgischen Herausforderungen orthopädische Unfallchirurgen konfrontiert . Oft so groß wie 20 Zentimeter in der Länge können große segmentale Defekte, die durch regionale Weichteilverlust, reduzierte Durchblutung , regionale Narben und Infektionen kompliziert sein. Die AAOS stellt fest, dass eine erhöhte Anzahl von Missionen , die zu Fuß in Afghanistan hat zu einem Anstieg in dieser Art von Kampf Explosion Verletzungen führte durchgeführt.

Ändern Ebenen der Steifigkeit während der Knochenheilung ist bekannt als " Dynamisierung ". Während Standard- Dynamisierung , Knochen zunächst fest an Ort und Stelle durch einen mechanischen Eingriff oder Befestigungsvorrichtung gehalten . Sobald die Heilung begonnen hat, wird die steife Steifigkeit gelöst , um eine Bewegung zu ermöglichen. " Ein" Fixateur externe " ist auf der Außenseite der Haut platziert und in der Regel hat eine" Querbalken " , der die Steifigkeit bestimmt und können angepasst werden, um mehr oder weniger Bewegung zu ermöglichen ", erklärt Evans, der auch Maurice Edmond Müller Professor für Orthopädische Chirurgie an der Harvard Medical School. Evans und seine Kollegen dachten, dass , wie fest oder locker verletzten Knochen wird durch mechanische Eingriffe statt - Abgüsse , Stäbe, Platten und Schrauben - könnten diese großen segmentalen Knochendefekten auswirken , so wie es für mehr kleinere Frakturen tut - aber mit einem großen Unterschied . Die Wissenschaftler verändert Steifigkeitsstufenin umgekehrter Reihenfolge - daher , "reverse Dynamisierung . "

" Unser Labor verfügt über eine Menge Erfahrung mit einem Rattenmodell der segmentalen Defekt Heilung, und wir bemerkten, dass während des Heilungsprozesses , füllt sich der Mangel erst mit Knorpel, und dann schaltet sich der Knorpel zu Knochen ", sagt Evans. Technisch als " endochondralen Verknöcherung " bekannt dieser Vorgang gut dokumentiert ist , um in die Frakturheilung kommen. " Wir wussten von anderen früheren Arbeiten , dass die frühe Bildung von Knorpel ist geholfen, wenn mechanische Fixierung ist locker. Wir wussten auch, dass ein nachfolgender Anstieg der Fixateur Steifigkeit würde die Steifigkeit für das Einwachsen von Blutgefäßen und andere Aspekte der Heilung benötigt werden. " Evans und seine Koautoren vermutet, dass über einen Zeitraum von losen " Fixierung ", gefolgt von einem Zeitraum von versteift " Fixierung " würde die Heilung von großer Segmentdefektezu beschleunigen. "Wenn Knochen dürfen leicht bewegen, wird Knorpel in der Defekt bilden ", fügt er hinzu. "Wenn der Bereich wird dann fest an ihrem Platz gehalten , der neue Knorpel wird dann an Knochen zu drehen. "

Das Team konstruiert Fixateurs externes in der Lage, unterschiedliche Grade an Steifigkeit während des Heilungsprozesses . Durch die Implantation eines Wachstumsfaktor genannt bone morphogenetic protein -2 auf einem Kollagenschwamm , initiiert die Wissenschaftler die Heilung von segmentalen Defekten in den Oberschenkelknochen von 60 Ratten. Gruppen von Tieren wurden dann entweder mit niedriger, mittlerer oder hoher Steifigkeit Fixatoren heilen. Healing unter Bedingungen von umgekehrter Dynamisierung , bei der die Steifigkeit Spiegel wurden von niedrig auf hoch nach einem Zeitraum von zwei Wochen gewechselt erfolgte ebenfalls . Nach acht Wochen beurteilt die Forscher die Heilung mit verschiedenen Maßnahmen wie Röntgenaufnahmen , mikroskopische Analysen und mechanische Prüfungen .

Die Forscher fanden heraus , dass , wenn sie schaute nur auf unveränderliche Steifigkeit produzierte das geringer Steifigkeit Fixateur die beste Heilung ; jedoch vergleichsweise die Rückwärts Dynamisierung vorgesehen erhebliche Verbesserung , was zu einer deutlichen Beschleunigung der Heilung von allen Tests . Außerdem stellt Evans, waren die Knochenmineralgehalt und Knochenbereichder Fehler durch Umkehr Dynamisierung geheilt näher an normal, und die Knochen geheilt hatte höhere mechanische Festigkeit .

"Unsere Studie bestätigt die exquisite Empfindlichkeit der Knochenheilung seiner mechanischen Umgebung", stellt er fest. Der nächste Schritt , sagt Evans, wird es sein, zu sehen, ob diese Therapie funktioniert in großen Tieren , aber auch mehr Informationen über die biologischen Mechanismen , die im Spiel sind, sammeln . Aber , fügt er hinzu , bewegen diese Erkenntnisse in einer klinischen Umgebung sollte relativ einfach sein . " Das Schöne an diesem Ansatz ist, dass es einfach und kann schnell auf den menschlichen Gebrauch übersetzt werden , wenn von uns vorgeschlagenen Großtierversucherfolgreich sind. Die regulatorischen Hürden sollte gering sein . " Außerdem fügt er hinzu, könnte umgekehrt Dynamisierung auch auf andere Situationen, für die Knochenheilung ist problematisch sein. "Manchmal in Raucher oder Menschen mit Diabetes , Knochenbrüche heilen schlecht ", sagt er und fügt hinzu, dass das gleiche kann wahr sein , wenn eine Infektion vorliegt.

Umge Dynamisierung ist auch eine attraktive Option in Bezug auf die Kosten . "Oft Strategien im Labor entwickelt, um zu lösen, klinische Probleme viel zu komplex und teuer in aussagekräftige klinische Anwendung umgesetzt werden sollen ", sagt Studie Co-Autor Mark Vrahas , MD, Leiter der Harvard Orthopaedic Trauma -Service . "Aber wenn das Versprechen dieser Strategie hält , wird es billig genug , um in den Entwicklungsländern , in denen die Last der schweren Verletzungen besonders hoch sind , auch verwendet werden können. "