Peter Diehl

Radial Extracorporeal Shock Wave Therapy Is Safe and Effective in the Treatment of Chronic Recalcitrant Plantar Fasciitis Results of a Confirmatory Randomized Placebo-Controlled

Background Radial extracorporeal shock wave therapy is an effective treatment for chronic plantar fasciitis that can be administered to outpatients without anesthesia but has not yet been evaluated in controlled trials. Hypothesis There is no difference in effectiveness between radial extracorporeal shock wave therapy and placebo in the treatment of chronic plantar fasciitis. Study Design Randomized, controlled trial; Level of evidence, 1. Methods Three interventions of radial extracorporeal shock wave therapy (0.16 mJ/mm2; 2000 impulses) compared with placebo were studied in 245 patients with chronic plantar fasciitis. Primary endpoints were changes in visual analog scale composite score from baseline to 12 weeks’ follow-up, overall success rates, and success rates of the single visual analog scale scores (heel pain at first steps in the morning, during daily activities, during standardized pressure force). Secondary endpoints were single changes in visual analog scale scores, success rates, Roles and Maudsley score, SF-36, and patients’ and investigators’ global judgment of effectiveness 12 weeks and 12 months after extracorporeal shock wave therapy. Results Radial extracorporeal shock wave therapy proved significantly superior to placebo with a reduction of the visual analog scale composite score of 72.1% compared with 44.7% (P = .0220), and an overall success rate of 61.0% compared with 42.2% in the placebo group (P = .0020) at 12 weeks. Superiority was even more pronounced at 12 months, and all secondary outcome measures supported radial extracorporeal shock wave therapy to be significantly superior to placebo (P < .025, 1-sided). No relevant side effects were observed. Conclusion Radial extracorporeal shock wave therapy significantly improves pain, function, and quality of life compared with placebo in patients with recalcitrant plantar fasciitis.

Response of human osteoblasts exposed to wear particles generated at the interface of total hip stems and bone cement

Aseptic loosening of total hip replacement is mainly caused by wear particles. Abrasive wear occurs at articulating surfaces or as a consequence of micro-motions at the interface between femoral stem and bone cement. Direct impact of wear particles on osteolysis, the remodeling of the bone stock and a directly affected function of osteoblasts was described. The present study examined the response of human osteoblasts exposed to different wear particles, which were generated in a test device providing oscillating micro-motions at the interface between femoral stem and standard bone cement. Characterization of released particles was performed by quantifying the size distribution and the metal content of the wear debris. Human osteoblasts were incubated with particles obtained from hip stems with different material compositions (Ti-6Al-7Nb and Co-28Cr-6Mo) and rough and smooth surface finishings combined with standard bone cement (Palacos(R) R) containing zirconium oxide particles. Commercially pure titanium particles (cp-Ti) and particulate zirconium oxide (ZrO(2)) were used for comparative analyses. The results revealed significant (p < 0.05) reduction of the cell viability after exposure to higher concentration of metallic particles, particularly from Co-based alloys. In contrast, ZrO(2) alone showed significantly less adverse effects on the cells. When increasing metallic particle concentrations massive inhibition was also observed in the release of cytokines including interleukine-6 (IL-6) and interleukine-8 (IL-8), but the expression of Procollagen I and the cell viability showed the highest reduction after exposure to Co-based alloy particles from rough stems.

Biomechanical properties of articular cartilage after high hydrostatic pressure treatment

Zusammenfassung Ziel: Zu den aktuellen Rekonstruktionsverfahren großer tumorbefallener Knochendefekte gehören die intraoperative extrakorporale Bestrahlung oder Autoklavierung mit anschließender Reimplantation. Dies führt jedoch zum Teil zu einer erheblichen Veränderung der Transplantatqualität. Mitl der hydrostatischen Hochdrucktechnik (HHD) kommt eine neue Alternative zur experimentellen Anwendung. Maligne Tumorzellen sollen unter Erhalt der biomechanischen Eigenschaften abgetötet werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die biomechanischen und immunhistologischen Auswirkungen einer HHD-Behandlung auf Knorpelgewebe zu untersuchen. Material und Methode: Osteochondrale Segmente aus bovinen Femurkondylen wurden mit HHD bei 300 und 600 MPa behandelt (je n=20). Biomechanische und immunhistologische Eigenschaften von behandelten und unbehandelten Segmenten wurden durch einen speziell entwickelten repetitiven Kugeleindrückversuch sowie durch die immunhistochemische Anfärbung von Aggrecan und Link Protein evaluiert. Kontralaterale Segmente dienten jeweils als unbehandelte Kontrolle. Ergebnisse: Es zeigte sich selbst nach einer Behandlung der osteochondralen Segmente bei 600 MPa keine signifikante Änderung der Steifigkeit und des Relaxationsverhaltens. Immunhistochemisch ergab sich in allen Proben eine erhaltene Anfärbbarkeit der Kollagene, Proteoglykane und kein Unterschied im Verteilungsmuster zwischen behandelten und unbehandelten Proben. Schlussfolgerung: Bei der Behandlung von Knorpelgewebe mit HHD werden normale und Tumorzellen unter Erhalt der biomechanischen und immunhistologischen Eigenschaften zerstört. Somit besteht die Möglichkeit, nach Resektion eines tumorbefallenen Knorpel-Kno-chenareals durch HHD ein tumorfreies autologes Segment zwecks Reimplantation zu erstellen.

High Hydrostatic Pressure for Disinfection of Bone Grafts and Biomaterials: An Experimental Study

Background: Autoclaving, heat, irradiation or chemical detergents are used to disinfect autografts, allografts and biomaterials for tissue reconstruction. These methods are often associated with deterioration of mechanical, physical, and biological properties of the bone grafts and synthetic implants. High hydrostatic pressure has been proposed as a novel method preserving biomechanical and biological properties of bone, tendon and cartilage. This is the first study to assess the inactivation of clinically relevant bacteria on biomaterials and human bone by high hydrostatic pressure. Methods: Bacterial suspensions of Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecium, implants covered with infected blood, human bone infected in vitro, and biopsies of patients with chronic osteomyelitis were subjected to different protocols of high hydrostatic pressure up to 600 MPa. Bacterial survival after high hydrostatic pressure treatment was determined and compared with bacterial growth in untreated controls. Results: S. aureus and P. aeruginosa in suspension were completely inactivated by high hydrostatic pressure (> 5log levels), whereas E. faecium showed barotolerance up to 600 MPa. Blood and adherence to metal implants did not significantly alter inactivation of bacteria, and complete disinfection was achieved with barotolerant bacteria (S. aureus and P. aeruginosa). However, osteoarthritic bone demonstrated a non-homogeneous baroprotective effect, with single bone samples resistant to treatment resulting in unaltered bacterial growth, and complete disinfection of artificially infected bone specimens was achieved in 66% for S. aureus, 60% for P. aeruginosa and 0% for E. faecium. Human bone samples of patients with chronic osteomyelitis could be completely disinfected in 2 of 37 cases. Conclusion: High hydrostatic pressure offers new perspectives for disinfection of sensitive biomaterials and bone grafts, and contamination by blood did not significantly affect bacterial inactivation rates. However, a significant baroprotective effect was demonstrated in bone. Effectiveness is currently limited to colonization and / or infection with barosensitive micro-organisms.

Extrakorporale hydrostatische Hochdruckbehandlung als neues Verfahren zur Desinfektion infizierter Knochenpraparate Extracorporeal high hydrostatic pressure as a new technology for the disinfection of infected bone specimens

Zusammenfassung Hintergrund: Die allogene Knochentransplantation birgt ein hohes Infektionsrisiko, und etablierte Desinfektionsverfahren beeinträchtigen die Knochenqualität. Für hydrostatischen Hochdruck (HHD) wurde nachgewiesen, dass sich biomechanische und biologische Knocheneigenschaften nicht verändern. In der Lebensmitteltechnik wird HHD bereits zur Desinfektion verschiedenster Mikroorganismen eingesetzt. Die vorliegende Studie untersuchte erstmals HHD in der Desinfektion infizierter Knochenproben. Material und Methode: Knochenchips von 34 Patienten mit chronischen Infektionen wurden in zwei Serien einer HHD-Behandlung unterzogen und anschließend auf bakterielles Wachstum untersucht. Serie 1: Druckbehandlung der Knochenchips direkt nach Biopsieentnahme (10 min; Pmax 600 MPa). Serie 2: Druckbehandlung mit unterschiedlichen Druckhaltezeiten (10 min bzw. 2×30 min, Pmax 600 MPa) nach vorheriger 5-tägiger Bakterienanreicherung in Nährmedium. Außerdem wurden Knochenproben mit Referenzkeimen (Staphylococcus aureus, S. epidermidis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecium) infiziert und Veränderungen der Bakterien nach HHD-Behandlung rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Ergebnisse: Serie 1: Bei direkter HHD-Behandlung explantierter Knochenchips (n=17) konnten 71% sterilisiert werden; 38% der bei der gleichen Operation gewonnenen unbehandelten Kontrollproben (n=8) waren steril. Serie 2: Nach vorheriger Bakterienanreicherung gelang eine Sterilisation durch HHD bei 7% der Versuchsproben (n=55); alle Kontrollproben zeigten Bakterienwachstum (n=33). Rasterelektronenmikroskopisch konnte bei gramnegativen Stäbchen nach HHD eine deutliche Alteration der Zellmorphologie beobachtet werden. Schlussfolgerung: Das Verfahren HHD hat das Potenzial, Knochen ohne Beeinträchtigung der Qualität zu sterilisieren. Eine klinisch notwendige sichere Sterilisation in allen Fällen kann jedoch in der vorliegenden Untersuchung noch nicht gezeigt werden. Als Indikation scheinen Monoinfektionen mit barosensiblen gramnegativen Stäbchen und Hefen geeignet. Abstract Background: Allogeneic bone transplantation is at risk of infection, and established disinfection methods typically compromise bone quality. High hydrostatic pressure (HHP) is well established for disinfection in food technology, and also it does protect biomechanical and biological properties of bone. This study is the first investigation of HHP regarding disinfection of bone biopsies. Materials and methods: Bone biopsies of 34 patients with chronic infections were subjected to HHP and assessed for persisting bacterial growth. In series 1, bone biopsies were proceeded directly to HHP (10 min; maximal pressure Pmax 600 MPa). In series 2, HHP was applied after 5-day incubation in growth media (10 min or 2×30 min; Pmax 600 MPa). Furthermore, HHP-induced changes of bacterial morphology on artificially infected bone samples were evaluated by scanning electron microscopy (SEM). Results: For series 1, 71% of the bone samples were sterilised by HHP (n=17), compared to 38% of the untreated control samples, which were obtained during the same surgery (n=8). For series 2, after prior incubation, HHP disinfected 7% of the bone specimens (n=55), all control samples showed bacterial growth (n=33). Destruction of cell wall integrity of Gram-negative strains was observed by SEM. Conclusion: The effectiveness of HHP for bone disinfection should be improved by optimising treatment parameters. Infections with barosensitive Gram-negative bacteria or yeast might represent possible clinical indications.

Tissue Engineering von Knochen- und Knorpelgewebe: Die Bedeutung von Sauerstoff und Hypoxie

The use of porous scaffolds in Tissue Engineering results in the possibility to create 3-D constructs. A limiting factor is the relatively low oxygen and nutrient supply in the center of the scaffolds. This leads to only small constructs of about 500 μm thickness. Engineered cartilage reaches diameters about 1 mm. Elevated pO2, for example induced by hyperbaric oxygen (HBO), could improve this situation. Nevertheless, hyperand hypoxia play also an important role in cells, regulating proliferation, differentiation and macromolecular synthesis. The present work gives an overview about the role of oxygen, hypoxia and HBO in osteoblasts and chondrocytes and should allow conclusions for an improved Engineering of bone and cartilage tissues. Literatur [1] Aitasalo K., Niinikoski J., Grenman R., Virolainen E.: A modified protocol for early treatment of osteomyelitis and osteoradionecrosis of the mandible. Head Neck 20, 1998, 411-17 [2] Akeno N., Czyzyk-Krzeska M. F., Gross T. S., Clemens T. L.: Hypoxia induces vascular endothelial growth factor gene transcription in human osteoblast-like cells through the hypoxia-inducible factor-2alpha. Endocrinology 142, 2001, 959-62 [3] Brighton C. T., Schaffer J. L., Shapiro D. B., Tang J. J., Clark C. C.: Proliferation and macromolecular synthesis by rat calvarial bone cells grown in various oxygen tensions. J Orthop Res 9, 1991, 847-54 [4] Davis T. R. C, Holloway I. T., Pooley J.: Effect of exposure air elevated oxygen levels on bone blood flow in the rabbit. Undersea Biomed Res 17,1990, 201-11 [5] Deahl S. T.: 2 d, Oberley LW, Oberley TD, Elwell JH. Immunohistochemical identification of superoxide dismutases, catalase, and glutathione-S-transferases in rat femora. J Bone Miner Res 7, 1992, 187-98 [6] Domm C., Schunke M., Christesen K., Kurz B.: Redifferentiation of dedifferentiated bovine articular chondrocytes in alginate culture under low oxygen tension. Osteoarthritis Cartilage 10, 2002, 13-22 [7] Freed L. E.: Vunjak-Novakovic G. Culture of organized cell communities. Adv Drug Deliver Rev 33, 1998, 15-30 [8] Frerich B., Kurtz-Hoffmann J., Lindemann N., Muller S.: Tissue engineering of vascularized bone and soft tissue transplants. Mund Kiefer Gesichtschir Suppl 2, 2000, 490-95 [9] Grimshaw M. J., Mason R. M.: Bovine articular chondrocyte function in vitro depends upon oxygen tension. Osteoarthritis Cartilage 8, 2000, 386-92 [10] Hansen U., Schunke M., Domm C., Ioannidis N., Hassenpflug J., Gehrke T., Kurz B.: Combination of reduced Florian-Dominique Naal

Extrakorporale hydrostatische Hochdruckbehandlung als neues Verfahren zur Desinfektion infizierter Knochenpräparate

Zusammenfassung Hintergrund: Die allogene Knochentransplantation birgt ein hohes Infektionsrisiko, und etablierte Desinfektionsverfahren beeinträchtigen die Knochenqualität. Für hydrostatischen Hochdruck (HHD) wurde nachgewiesen, dass sich biomechanische und biologische Knocheneigenschaften nicht verändern. In der Lebensmitteltechnik wird HHD bereits zur Desinfektion verschiedenster Mikroorganismen eingesetzt. Die vorliegende Studie untersuchte erstmals HHD in der Desinfektion infizierter Knochenproben. Material und Methode: Knochenchips von 34 Patienten mit chronischen Infektionen wurden in zwei Serien einer HHD-Behandlung unterzogen und anschließend auf bakterielles Wachstum untersucht. Serie 1: Druckbehandlung der Knochenchips direkt nach Biopsieentnahme (10 min; Pmax 600 MPa). Serie 2: Druckbehandlung mit unterschiedlichen Druckhaltezeiten (10 min bzw. 2×30 min, Pmax 600 MPa) nach vorheriger 5-tägiger Bakterienanreicherung in Nährmedium. Außerdem wurden Knochenproben mit Referenzkeimen (Staphylococcus aureus, S. epidermidis, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecium) infiziert und Veränderungen der Bakterien nach HHD-Behandlung rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Ergebnisse: Serie 1: Bei direkter HHD-Behandlung explantierter Knochenchips (n=17) konnten 71% sterilisiert werden; 38% der bei der gleichen Operation gewonnenen unbehandelten Kontrollproben (n=8) waren steril. Serie 2: Nach vorheriger Bakterienanreicherung gelang eine Sterilisation durch HHD bei 7% der Versuchsproben (n=55); alle Kontrollproben zeigten Bakterienwachstum (n=33). Rasterelektronenmikroskopisch konnte bei gramnegativen Stäbchen nach HHD eine deutliche Alteration der Zellmorphologie beobachtet werden. Schlussfolgerung: Das Verfahren HHD hat das Potenzial, Knochen ohne Beeinträchtigung der Qualität zu sterilisieren. Eine klinisch notwendige sichere Sterilisation in allen Fällen kann jedoch in der vorliegenden Untersuchung noch nicht gezeigt werden. Als Indikation scheinen Monoinfektionen mit barosensiblen gramnegativen Stäbchen und Hefen geeignet. Abstract Background: Allogeneic bone transplantation is at risk of infection, and established disinfection methods typically compromise bone quality. High hydrostatic pressure (HHP) is well established for disinfection in food technology, and also it does protect biomechanical and biological properties of bone. This study is the first investigation of HHP regarding disinfection of bone biopsies. Materials and methods: Bone biopsies of 34 patients with chronic infections were subjected to HHP and assessed for persisting bacterial growth. In series 1, bone biopsies were proceeded directly to HHP (10 min; maximal pressure Pmax 600 MPa). In series 2, HHP was applied after 5-day incubation in growth media (10 min or 2×30 min; Pmax 600 MPa). Furthermore, HHP-induced changes of bacterial morphology on artificially infected bone samples were evaluated by scanning electron microscopy (SEM). Results: For series 1, 71% of the bone samples were sterilised by HHP (n=17), compared to 38% of the untreated control samples, which were obtained during the same surgery (n=8). For series 2, after prior incubation, HHP disinfected 7% of the bone specimens (n=55), all control samples showed bacterial growth (n=33). Destruction of cell wall integrity of Gram-negative strains was observed by SEM. Conclusion: The effectiveness of HHP for bone disinfection should be improved by optimising treatment parameters. Infections with barosensitive Gram-negative bacteria or yeast might represent possible clinical indications.

Zementfreie Hüftendoprothetik: eine aktuelle Übersicht / Cementless total hip arthroplasty: a review

Zusammenfassung Das Ziel der Hüftendoprothesen-Implantation ist die Wiederherstellung eines zuvor schmerzhaft geschädigten und bewegungseingeschränkten Hüftgelenkes unter besonderer Beachtung der biomechanischen Verhältnisse. In der vorliegenden Arbeit wird der aktuelle Stand hinsichtlich Design und Materialien von zementfrei zu verankernden Hüftendoprothesen mit den jeweiligen Vor- und Nachteilen sowie präoperativer Planung und Implantationstechniken dargestellt. Grundlage für eine zementfreie Verankerung ist dabei eine biologische Integration des Implantates durch Kontaktosteogenese (Anwachsen des Knochens an das Implantat). Voraussetzung dafür ist eine gute Primärstabilität zur Vermeidung von Relativbewegungen, welche im Idealfall durch eine Verklemmung des Implantates im Knochenlager (Press-Fit) erreicht wird. Sekundär kommt es zu einer dauerhaften Integration mit knöchernem Einbau des Implantates. Wesentlichen Einfluss darauf haben Materialeigenschaften, Design und Oberflächengestaltung der Implantate. Die zementfreie Verankerung wird meist bei jüngeren Patienten sowie älteren Patienten mit guter Knochenqualität angestrebt. In neueren Untersuchungen konnte jedoch auch bei älteren Patienten mit schlechter Knochenqualität eine sichere Fixierung zementfreier Implantate erzielt werden. Die Hauptvorteile der zementfreien Verankerung sind neben der biologischen Integration eine kürzere OP-Zeit, weitgehende Vermeidung intraoperativer Fettembolien und fehlende thermische Gewebsschädigung durch den aushärtenden Knochenzement. Weiterhin können technisch aufwendige und komplikationsreiche Zemententfernungen bei Wechseloperationen vermieden werden. Nach der aktuellen Datenlage bietet nicht nur die zementfreie Fixierung der Hüftpfannen, sondern auch die zementfreie Verankerung der Hüftstiele im Vergleich zu einer zementierten Verankerung eine sichere und dauerhafte Implantatfixation mit guter Langzeitstabilität. Abstract The purpose of total hip replacement (THR) is the restoration of a painless functioning hip joint with the main focus on the biomechanical properties. Advances in surgical techniques and biomaterial properties currently allow predictable surgical results in most patients. Despite the overwhelming success of this surgical procedure, the debate continues surrounding the optimal choice of implants and fixation. Femoral and acetabular implants with varying geometries and fixation methods are currently available. Problems inherent with acrylic bone cement, however, have encouraged surgeons to use alternative surfaces to allow biologic fixation. Optimal primary and secondary fixation of cementless hip stems is a precondition for long-term stability. Important criteria to achieve primary stability are good rotational and axial stability by press-fit fixation. The objective of the cementless secondary fixation is the biological integration of the implant by bony ingrowth. Nevertheless, current investigations show excellent results of cementless fixation even in older patients with reduced osseous quality. The main advantages of cementless fixation include biological integration, reduced duration of surgery, no tissue damage by cement polymerization and reduction of intraoperative embolisms. In comparison to cemented THR both, cementless sockets and stems provide good long-term results.

Schmerzhafte Schulter – ist es Kalk?

ZusammenfassungSchmerzen in der Schulter können viele Ursachen haben. Oft ist es lediglich eine Verkalkung, die nicht nur ältere Menschen betreffen, sondern auch schon in der dritten Lebensdekade auftreten kann. Zunächst können Sie einen Versuch mit einer konservativen Therapie wagen. Aber nach spätestens einem halben Jahr sollten Sie das Feld dem Chirurgen überlassen.

Schmerzhafte Schulter — ist es Kalk?

ZusammenfassungSchmerzen in der Schulter können viele Ursachen haben. Oft ist es lediglich eine Verkalkung, die nicht nur ältere Menschen betreffen, sondern auch schon in der dritten Lebensdekade auftreten kann. Zunächst können Sie einen Versuch mit einer konservativen Therapie wagen. Aber nach spätestens einem halben Jahr sollten Sie das Feld dem Chirurgen überlassen.