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«Prälamination eines axialen Lappens mit Knorpel- und Vollhauttransplantat. Eine experimentelle Studie am Kaninchen. Vollständiger Abdruck der von ...»

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Abteilung für Plastische und Wiederherstellungschirurgie des Klinikums rechts der Isar

der Fakultät für Medizin der Technischen Universität München

(Vorstand: Univ.- Prof. Dr. E. Biemer)

und

Institut für experimentelle und onkologische Therapieforschung des

Klinikums rechts der Isar der Technischen Universität München

(Direktor: Univ.- Prof. Dr. B. Gänsbacher)

Prälamination eines axialen Lappens mit Knorpel- und

Vollhauttransplantat.

Eine experimentelle Studie am Kaninchen.

Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Medizin der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Medizin genehmigten Dissertation.

Isabelle Himsl Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. D. Neumeier

Prüfer der Dissertation:

1. Univ.-Prof. Dr. E. Biemer

2. Priv.-Doz. Dr. Chr. Höhnke Die Dissertation wurde am 31.10.2005 bei der Technischen Universität München eingereicht und durch die Fakultät für Medizin am 17.05.2006 angenommen.

Verzeichnis der Abkürzungen A.: Arterie/ Arteria Aa.: Arterien Abb.: Abbildung bzw.: beziehungsweise C: Celsius CI : Konfidenzintervall ca. : circa cm: Zentimeter d: Tag/ Tage d.h.: das heißt DMSO: Dimethylsulfoxid Fa.: Firma g: Gramm GmbH: Gesellschaft mit begrenzter Haftung h: Stunde / Stunden HE: Hämatoxylin-Eosin H2O: Sauerstoff IE: Internationale Einheiten lt.: laut i.m.: intramuskulär i.v.: intravenös Kap.: Kapitel KG: Körpergewicht Kg: Kilogramm m: Mittelwert max.: maximal min: Minute/ Minuten ml: Milliliter mm: Millimeter mmHg: Millimeter Quecksilbersäule mmH2O: Millimeter Wassersäule n: Anzahl O2: Sauerstoff opB: ohne pathologischen Befund p: Signifikanzniveau postOP: postoperativ s.c.: subkutan sec: Sekunde/ Sekunden SD: Standardabweichung Tab.: Tabelle u.a.: unter anderem V.: Vene/ Vena Vv.: Venen v.a.: vor allem Wo.: Woche/ Wochen x: Mittelwert z.B.: zum Beispiel µm: Mykrometer §: Paragraph Inhaltsverzeichnis I Seite 1 Einleitung

1.1 Anwendungsgebiete der Knorpeltransplantation

1.2 Physiologie und Anatomie des Knorpels

1.3 Historischer Hintergrund

1.4 Methoden der Defektdeckung

1.5 Neovaskularisation

2 Problemstellung und Zielsetzung

3 Material und Methodik

3.1 Modellbeschreibung

3.2 Versuchstiere

3.3 Versuchsplan

3.4 Anästhesie

3.5 Operationsvorbereitung

3.6 Operationstechnik und Instrumentarium……………………………….. 39 3.6.1 Eingriff I

3.6.2 Eingriff II

3.7 Postoperative Versorgung

3.8 Schlusspräparation……………

3.9 Untersuchungsabschnitt

3.9.1 Klinisch-makroskopische Beurteilung

3.9.1.1 Eingriff I

3.9.1.2 Eingriff II

3.9.1.3 Schlusspräparation

3.9.2 Angiographie

3.9.2.1 Quantitative Auswertung

3.9.2.2 Qualitative Auswertung

3.9.3 Planimetrie

3.9.4 Histologie

Inhaltsverzeichnis II 3.9.5 Immunhistologie

3.9.5.1 Lösungen für die APAAP – Färbemethode

3.9.5.2 APAAP – Methode

3.9.6 Statistik

4 Ergebnisse

4.1 Versuchstiere

4.2 Klinisch-makroskopische Ergebnisse

4.3 Angiographie

4.3.1 Quantitative Auswertung

4.3.2 Qualitative Auswertung

4.4 Planimetrie

4.5 Histologie

4.5.1 Knorpel

4.5.2 Perichondrium

4.5.3 Hautoberfläche

4.5.4 Subcutis

4.5.5 Haarfollikel

4.5.6 Hautanhangsdrüsen………………………………………………………. 113 4.5.7 Dermale Gefäße…………………………………………………………… 114 4.5.8 Knorpel allgemein

4.5.9 Haut allgemein

4.5.10 Gefäße im Stanzbereich

4.5.11 Positionsvergleich

4.6 Immunhistologie

–  –  –

5.3.1.1 Quantitative Auswertung

5.3.1.2 Qualitative Auswertung

5.3.2 Planimetrie

5.3.3 Histologie

5.3.3.1 Knorpelzustand

5.3.3.2 Perichondrium

5.3.3.3 Cutis

5.3.3.4 Subcutis

5.3.3.5 Haarfollikel

5.3.3.6 Drüsen

5.3.3.7 Dermale Gefäße

5.3.4 Deskriptive Verfahren

5.3.5 Klinische Beobachtungen

5.3.6 Immunhistologie

6 Schlussfolgerung

6.1 Qualität des Knorpels

6.2 Qualität der Haut

7 Zusammenfassung

8 Verzeichnisse

8.1 Literaturverzeichnis

8.2 Tabellenverzeichnis

8.3 Abbildungsverzeichnis

9 Anhang

9.1 Curriculum vitae

9.2 Danksagung

1 Einleitung________________________________________________________________

–  –  –

1.1 Anwendungsgebiete der Knorpeltransplantation In den letzten drei Jahrzehnten hat die Verwendung von autologem Knorpel zunehmend Verbreitung in der plastisch-rekonstruktiven Chirurgie gefunden.

Das Ziel autologer Knorpeltransplantationen ist die dreidimensionale und Funktion wiederherstellende Rekonstruktion nach ausgedehnter Tumorchirurgie, traumatisch bedingter Zerstörung oder im Rahmen einer kongenitalen Malformation.

Die Anwendungsbereiche von autologen Knorpeltransplantaten in dem genannten Fachgebiet sind vielfältig: Septorhinoplastiken, Mentoplastiken, Ohrkorrekturen und rekonstruktionen, Tracheal- und Augenlidrekonstruktionen [9, 33, 65, 66, 91, 135, 146].





Dabei finden Knorpeltransplantate aus autologem Ohr-, Nasen-, Septum-, Ala- und Rippenknorpel breite Verwendung [123, 132]. Rippenknorpel wird im Bereich der plastisch - rekonstruktiven Chirurgie insgesamt seltener angewandt, da diese Methode mit einem ausgeprägten Hebedefekt, dem Auftreten von Brustkorbdeformität und perioperativen Komplikationen wie Pneumothorax, Wundheilungsstörungen und Infektionen einhergehen kann.

Das häufigste Einsatzgebiet von Knorpelgrafts stellt die Septum- und Rhinoplastik dar. Autologe Knorpelgrafts werden intensiv genutzt, um sowohl funktionelle als auch ästhetische Aspekte des Nasengerüstes zu korrigieren. Hierbei dient das Knorpelgewebe zur Kontur- und Volumenverbesserung als Sheen´s oder Erol´s graft im Bereich der Nasenspitze zwischen den crura mediale, bzw. am Nasenrücken oder als Knorpelgraft nach Cardenas-Camarena an den Alares majores [34, 123, 132]. Der hierzu verwendete Knorpel entstammt zum größten Teil dem Septum nasi, dem Ohrknorpel, dem Alaknorpel oder dem Rippenknorpel des Patienten. In zunehmendem Maße werden hierfür der im Folgenden vorgestellte crushed Knorpel oder mit chirurgischem Nahtmaterial bzw. umhüllenden Polymerlayern verbundene Knorpeldisks eingesetzt, da Irregularitäten der Nasenspitze und des Nasenrückens gemäß Shen und Elahi hiermit günstiger ausgeglichen werden [33, 124].

1 Einleitung________________________________________________________________

Ebenfalls häufige Anwendung findet Knorpelgewebe im Rahmen der Otoplastik bei kongenital oder traumatisch erworbenen (zum Beispiel nach Autounfall, nach fehlgeschlagenen Voroperationen oder nach Bissverletzungen) Veränderungen der Ohrhelix, die zu einer korrekturbedürftigen Konturveränderung geführt haben.

Ein weiteres Einsatzgebiet stellt die Augenlidrekonstruktion mit autologem Knorpelgewebe nach Trauma oder im Rahmen onkoplastischer Rekonstruktionen dar.

Unter den Teilbereich der Augenlidrekonstruktion fällt die heterotope Augenhöhlenund Augenlidrekonstruktion von Ocampo et al. [98]. Die Konzeption und die Trainingsphase der hier vorgestellten Studie stehen in engem Zusammenhang mit dem Projekt der heterotopen Augenhöhlen und Augenlidrekonstruktion von Ocampo et al.

[98]. Aus organisatorischen Gründen wurde zunächst das Projekt der heterotopen Augenlid- und Augenhöhlenrekonstruktion mit präformiertem Lappen durchgeführt.

Darauf aufbauend wurde das Studiendesign unseres Versuchsvorhabens erarbeitet.

Die im Folgenden beschriebene Studie dient als Grundlagenuntersuchung zum Verhalten von autologem, heterotopem Knorpelgewebe hinsichtlich Gefäßaussprossung und Vitalität im chondrokutanen Lappen. Hierzu wird ein prälaminierter kombinierter chondrokutaner Lappen im Versorgungsgebiet der A. epigastrica superficialis eingesetzt. Die Prälamination beinhaltet die Schichtung mehrerer unterschiedlicher Gewebe, um dadurch den gewünschten kombinierten Lappen zu formen. Die Variante des autologen, heterotopen Knorpeltransplantats wird in dem Versuchsvorhaben der Augenlid- und Augenhöhlenrekonstruktion von Ocampo et al. in einem präformierten Lappen als Tarsusersatz genutzt, um Formgebung und Stabilisierung des Neolides zu erreichen [98].

Dabei haben die von North im Jahre 1952 postulierten Bedingungen an das ideale

Transplantatgewebe in diesem Zusammenhang bis heute Gültigkeit [97]:

Das Transplantat sollte technisch unproblematisch und ohne wesentlichen Hebedefekt zu entnehmen sein.

eine host versus graft Reaktion sollte vermieden werden.

das Transplantat sollte selbst bei subkutanem oder submukösem Transplantatbett nicht perforieren oder dislozieren.

das Transplantat sollte form- und volumenbeständig sein und keine Torsionsneigung aufweisen.

1 Einleitung________________________________________________________________

das Transplantat sollte langfristig keiner Resorption unterliegen.

Gemäß diesen Postulaten erweist sich autologes Knorpelgewebe für die Erfordernisse der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie als geeignetes Transplantatmaterial.

Autologes Knorpelgewebe ist in ausreichendem Maße verfügbar, technisch einfach zu entnehmen und morcellierbar. Es ist durch seine Festigkeit geeignet, stabile Kontur- und Stützfunktion zu übernehmen [20, 40]. Die Korrektur bzw. die Wiederherstellung von Knorpeldefekten durch autologes Knorpelgewebe bietet im Vergleich zu künstlichen Implantatmaterialien den Vorteil langfristiger Biokompatibilität ohne das Risiko einer Transplantatabstoßung. Der Einsatz autologer wie auch allogener Knorpeltransplantate in der rekonstruktiven Chirurgie ist aufgrund postoperativer Komplikationen wie subakuter oder chronischer Resorption, überschießender Narbenbildung, Deformität und Wundheilungsstörung am Entnahmeort Gegenstand zahlreicher Diskussionen. Dabei stellen akut-entzündliche Früh- bzw. Spätreaktionen gegenüber autologen oder allogenen Knorpeltransplantaten in Form von Verbiegung, Schrumpfung und Resorption auch heute noch ein ungelöstes Problem dar. Infektion, immunologische Reaktionen, die Auswahl des Knorpeltransplantats (autolog versus allogen), Einflüsse des Transplantatlagers, die Größe des benötigten Transplantats und Ernährungsstörungen werden unter anderem als Ursache für die Misserfolge bei der Verwendung von Knorpeltransplantaten in der rekonstruktiven Chirurgie angeführt [51, 54, 59, 152]. Aufgrund seiner Gefäßlosigkeit und der Zusammensetzung der Knorpelmatrix galt Knorpel lange als „inertes“ Gewebe [55, 103]. Dies ist allerdings nach heutigem Kenntnisstand nicht der Fall. So haben Untersuchungen zum Nachweis von Autoantikörpern gegen Knorpelzellen bzw. Knorpelmatrixbestandteilen zur Aufklärung einer Knorpeldestruktion im Rahmen rheumatischer Erkrankungen geführt [21, 58, 99]. Naumann und Bujia (1997) konnten bei Patienten mit einer erfolglosen Knorpeltransplantation eine humorale Autoimmunreaktivität mit signifikant erhöhten Antikörpertitern gegen Chondrozyten und Kollagen vom Typ IX und XI nachweisen [92].

Neben den bereits genannten perioperativen Schwierigkeiten der Knorpeltransplantation kann sich intraoperativ die Modellierung natürlicher konkaver und konvexer Formen als technisch aufwendig darstellen. Für den langfristigen rekonstruktiven Erfolg der homologen Knorpeltransplantate hinsichtlich Form, Volumen und Stabilität ist der Knorpelerhalt infolge Resorption, Schrumpfung und Verformung gefährdet, wie

1 Einleitung________________________________________________________________

von vielen Autoren [3, 12, 31, 116, 119] beschrieben wird. Konventionelle Knorpelgrafts zeigen dabei histologisch regressive Veränderungen mit Volumenzunahme und Vergrößerung der Chondrozyten, gefolgt von Chondrozytenuntergang mit Zellkernverlust.

Diese histopathologischen Veränderungen werden der mangelnden Versorgung der Knorpelgrafts über das Perichondrium zugeschrieben, dabei wird gemäß Bujia et al.



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