Biomechanische und biochemische Charakterisierung von Menisken und Gelenkknorpel degenerierter Knie
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Date
2023-07-06
Authors
Osthaus, Felix
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Dissertation
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Abstract
Zur biomechanischen und biochemischen Charakterisierung von Menisken und Gelenkknorpel degenerativ veränderter Knie wurden 24 Spenderknie anhand röntgenologischer Aufnahmen in 12 leicht und 12 stark degenerierte Knie unterteilt. Untersucht wurden alle artikulierenden Bestandteile des Kniegelenks inklusive der Menisken. Die biomechanische Charakterisierung erfolgte unter Zuhilfenahme einer multiaxialen Prüfmaschine. Diese ermöglichte eine Ermittlung der Dicke und der biomechanischen Eigenschaften im Sinne eines instantaneous modulus.
Mittels Infrarotspektrometrie wurde die biochemische Zusammensetzung der Gelenkbestandteile ermittelt. Die Untersuchungen ergaben eine Zunahme der Dicke des Gelenkknorpels mit starker Degeneration auf der lateralen Seite des Tibiaplateaus. Die Erkenntnisse der Studie legten nahe, dass es mit zunehmender Degeneration zu einem Aufquellen des Gelenkknorpels kommt und anschließend, durch den damit einhergehenden Strukturverlust und Abrieb, zu einer Abnahme der Knorpeldicke, zu sehen am medialen Tibiaplateau. Die biomechanischen Testungen ergaben signifikante Zunahmen der instantaneous moduli des lateralen sowie des medialen Meniskus und Abnahmen der instantaneous moduli des Gelenkknorpels des Tibiaplateaus und der Patella mit zunehmender Degeneration. Hierbei zeigten die Menisken degenerative Veränderungen, bevor diese am Gelenkknorpel festzustellen waren, insbesondere auf der lateralen Seite des Kniegelenks.
Die biochemischen Untersuchungen durch Infrarotspektrometrie zeigten Abnahmen des Kollagen- und Zunahmen der Kalziumphosphatanteils des Gelenkknorpels als mögliche Erklärung für die Abnahme der Elastizität. Auch die Wassergehaltmessungen ergaben signifikante Veränderungen für den Gelenkknorpel im Sinne einer Zunahme mit starker Degeneration.
Zusammenfassend konnte die Studie wichtige Aufschlüsse über die Entstehung und den Verlauf degenerativer Veränderungen im Kniegelenk liefern, insbesondere hinsichtlich des Zusammenspiels von Meniskus- und Gelenkknorpeldegeneration.
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Medizinische Fakultät
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UKU. Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik
UKU. Klinik für Orthopädie
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Meniskus, Biomechanische Testung, Infrarotspektrometrie, Meniskus <Anatomie>, Degeneration, Kniegelenk, Gelenkknorpel, Wassergehalt, Biomechanik, Menisci, Tibial, Knee joint, Cartilage, Articular, Biomechanical phenomena, DDC 610 / Medicine & health