Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Histologische und biomechanische Untersuchungen der Transplantateinheilung nach Ersatz des vorderen Kreuzbands beim juvenilen Schaf

Dreymann, Beatrix

The present study focuses on tendon to bone healing after transphyseal ACL reconstruction. This purpose was achieved by histological examination of the intra-tunnel part of the graft and its surroundings, and biomechanical tests conducted with the operated knees in comparison to the intact joints. The anterior cruciate ligament of 32 four months old blackhead sheep was replaced by an autologous Achilles tendon graft in a transphyseal manner. The sheep were euthanized in groups of eight after a period of three, six, twelve and 24 weeks after surgery. Samples from two animals of each group were used for histological examinations, biomechanical properties were determined for the intact and treated knees of the remaining six animals. Each knee underwent a drawer test and a failure test and the cross sectional area was measured. Additionally, the mode of failure, the stiffness and the Young-modulus were calculated. Histological examination demonstrated the process of ligamentization (necrosis, revitalization, remodelling) and the integration of the intra-tunnel part of the graft into the bone tunnel. The development of Sharpey-like fibres anchoring the graft in the bone was detected three weeks after surgery (indirect ligament insertion). Furthermore, twelve weeks after surgery a direct ligament insertion developed at the joint surface. There were no bony bridges spanning the growth plates provided that the graft crossed the physis. The natural anterior/posterior stability of the treated knees was not restored during the examination period in accordance with the results for ACL reconstructions in adult sheep. The hypertrophy of the intraarticular part of the graft probably originated from this joint instability and affected the material properties. However, successful tendon-to-bone healing was reflected in the failure test. 24 weeks after surgery, the graft reached a mean maximum load to failure of 75 % of the intact ACL. Although the natural stability of the treated knees in the juvenile sheep model was not restored during the examination period as described for adult sheep, the chosen surgical technique resulted in a successful tendon-to-bone healing without affecting the growth plates. The findings are discussed related to a use of the sheep as model for humans and the dog.

Die vorliegende Untersuchung thematisiert die Einheilung eines autologen Sehnentransplantats in einen knöchernen Bohrkanal, der die distale femorale und die proximale tibiale Wachstumsfuge perforiert. Dazu erfolgte eine histologische Untersuchung des Transplantats und dessen Umgebung im Knochentunnel. Außerdem wurden biomechanische Testungen der operierten Kniegelenke im Vergleich zu den intakten des jeweiligen Tiers durchgeführt. Bei 32 Schwarzköpfigen Fleischschafen wurde im Alter von vier Monaten das vordere Kreuzband durch ein autologes Achillessehnentransplantat mit transphysärem Verlauf ersetzt. Jeweils acht Schafe wurden nach einem Zeitraum von drei, sechs, zwölf und 24 Wochen euthanasiert. Für die histologischen Untersuchungen (Kunststoffeinbettung, Toluidinblaufärbung) der Transplantateinheilung in den knöchernen Bohrkanal wurden Proben von je zwei Tieren pro Zeitgruppe verwendet. Die intakten und operierten Kniegelenke der anderen sechs Schafe der entsprechenden Gruppen wurden biomechanisch getestet. Es wurden für jede Probe die Anterior-Posterior-Stabilität, die Querschnittsfläche und die Ausreißkraft sowie der Versagensmodus, die Steifigkeit und der E-Modul des Kreuzbands bzw. Transplantats bestimmt. Die histologischen Befunde zeigten die Ligamentisation (Nekrose, Revitalisierung und Remodellierung) und Integration des Transplantats im knöchernen Bohrkanal. Es erfolgte eine Verankerung des Transplantats in der Tunnelwand über Sharpeysche Fasern, deren Bildung schon drei Wochen post operationem zu beobachten war (indirekter Bandansatz). Nach zwölf Wochen entwickelte sich zusätzlich ein direkter Bandansatz am artikulären Tunneleingang. Es bildeten sich keine knöchernen Brücken durch die Wachstumsfuge, solange das Transplantat durch diese verlief. Die biomechanischen Testungen ergaben, dass die ursprüngliche Anterior-Posterior-Stabilität der operierten Kniegelenke innerhalb des Untersuchungszeitraums von 24 Wochen ähnlich wie bei adulten Schafen nicht komplett wiederhergestellt werden konnte. Die wahrscheinlich daraus resultierende Hypertrophie des intraartikulären Transplantatanteils wirkte sich negativ auf dessen Materialeigenschaften aus. In der Ausreiß-Testung spiegelte sich jedoch die erfolgreiche Einheilung des Sehnengewebes in den Bohrkanal wider. Nach 24 Wochen wurden 75 % der Belastbarkeit eines nativen vorderen Kreuzbands erreicht. Obwohl die ursprüngliche Gelenkstabilität der juvenilen Schafe im Untersuchungszeitraum wie auch beim erwachsenen Tier nicht wiederhergestellt werden konnte, ermöglichte die gewählte Operationstechnik eine schnelle und stabile Transplantateinheilung ohne negative Beeinflussung der Wachstumsfuge. Die Befunde wurden mit Bezug zu einem möglichen Modellcharakter für entsprechende Problematiken beim Mensch und beim Haushund diskutiert.

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Dreymann, Beatrix: Histologische und biomechanische Untersuchungen der Transplantateinheilung nach Ersatz des vorderen Kreuzbands beim juvenilen Schaf. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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