Den Hüftkopf erhalten: Forschungsprojekt verbindet Mediziner und Ingenieure
Wenn ein Knochen nicht mehr ausreichend durchblutet wird, stirbt er ab. Diese schmerzende und bewegungsbeeinträchtigende Osteonekrose kann auch schon junge Erwachsene treffen. Ihre Gelenke können dabei soweit zerstört werden, dass ein künstlicher Gelenkersatz erforderlich wird. In einem interdisziplinären Forschungsprojekt der Universität Duisburg-Essen (UDE) wird in den kommenden drei Jahren untersucht, ob sich für gelenkerhaltende und regenerative OP-Verfahren spezielle Operationsinstrumente und optische bzw. bildgebende Systeme entwickeln lassen. Ziel ist, pathologische Prozesse innerhalb des Knochens gezielt und gewebeschonend ausräumen zu können.
Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Vorhaben mit 175.000 Euro. Kooperationspartner sind Priv.-Doz. Dr. Stefan Landgraeber von der Orthopädischen Universitätsklinik Essen unter der Leitung von Prof. Dr. Marcus Jäger und Prof. Dr. Wojciech Kowalczyk vom Lehrstuhl für Mechanik und Robotik der UDE (Bild unten). Zusammen mit einem industriellen Kooperationspartner sollen Instrumente zur minimal-invasiven Behandlung von Knochenschädigungen entwickelt werden. Das mögliche Anwendungsspektrum umfasst neben Osteonekrosen auch die Diagnostik und Therapie gutartiger Tumore sowie Erkrankungen der Wirbelsäule.
Die Hüftkopfnekrose ist eine bedeutende orthopädische Erkrankung, deren genaue Ursache noch nicht abschließend geklärt ist. Sicher ist nur, dass sie für etwa ein Zehntel aller künstlichen Hüftgelenke verantwortlich ist. Mit den jetzigen Behandlungsmethoden kann selbst unter günstigsten Voraussetzungen nur bei maximal 70 bis 80 Prozent der Betroffenen das Gelenk erhalten werden, sofern die Diagnose rechtzeitig in symptomarmen Frühstadien gestellt wird. Deutlich bessere Heilungschancen versprechen sich die Wissenschaftler dadurch, dass die Nekrose gezielter und vollständiger ausgeräumt wird als bei den herkömmlichen OP-Methoden.
Im gemeinsamen Forschungsvorhaben soll deshalb ein neues Instrumentensystem für die minimal-invasive Therapie entwickelt werden, das erstmals über einen flexibel steuerbaren Fräskopf verfügt einschließlich integrierter Optik für die Online-Visualisierung und Kontrolle während des Eingriffs. Eine zentrale Rolle spielen dabei die Modellierung und numerische Berechnung des Knochens neben der geometrischen Simulation des auszuräumenden Areals. Außerdem soll ein Software-Werkzeug erarbeitet werden, so dass der OP-Eingriff individuell für jeden Patienten im Vorfeld simuliert und optimiert werden kann.
Von links: PD Dr. Landgraeber, Prof. Kowalczyk, Prof. Jäger
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Wojciech Kowalczyk
PD Dr. med. Stefan Landgraeber
Forschungsprojekt: „Biomaterialien - Die Rolle von Neuropeptiden/Calcitonin bei der Lockerung von Endoprothesen“
Die mittel- und langfristige Lockerung von Endoprothesen stellt eine bisher noch nicht abschließend gelöste Herausforderung in der Orthopädie dar. Hierbei kommt der Freisetzung von Abriebpartikeln eine besondere Bedeutung zu.
Das Forschungsprojekt „Biomaterialien - Die Rolle von Neuropeptiden/Calcitonin bei der Lockerung von Endoprothesen“ wurde im April 2011 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft um weitere drei Jahre verlängert. Neben unseren Partnern aus der Klinik für Unfallchirurgie kooperiert die orthopädische Arbeitsgruppe mit weiteren Forschungsgruppen aus dem In- und Ausland. So umfasst diese internationale Kooperation auf dem Gebiet der Partikelforschung Einrichtungen der Standorte Aachen (Prof. Jahnen-Dechent), Pittsburgh (Prof. Galson), Nashville (Prof. Emeson) und Hamburg (Prof. Gehrke).
Methodisch schließt das genannte Projekt ein Osteolysen-Calvarienmodell an knockout Mäusen (Calca, SP, alpha CGRP, Calcitonin R), histologische und immunhistochemische sowie Micro-CT- und Serumanalysen ein. Diese Techniken werden durch zellkulturelle Untersuchungen (THP1 Zellen, HOBs), RT-PCR, Westernblot und durchflusszytometrische Analysen komplettiert.
Eine besondere klinische Relevanz erfährt das Projekt durch in Gewebeuntersuchungen von Patienten mit gelockerten Endoprothesen und entsprechenden Kontrollgruppen. So umfasst die derzeitig durch die orthopädische Arbeitsgruppe aufgebaute Datenbank bereits ca. 390 Patienten. Mit Gründung des International Network for Genomics in Arthroplasty (INGA) gegen Ende des Jahres 2010 erfolgte zudem eine Kooperation mit anderen Ländern der EU (Kroatien, Italien, U.K., Tschechien).
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