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Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen
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1. Auflage 2008
© 2008 by Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH,
Gießen
Printed in Germany
ISBN 978-3-939902-89-8
Verlag: DVG Service GmbH
Friedrichstraße 17
35392 Gießen
0641/24466
geschaeftsstelle@dvg.net
www.dvg.net

Tierärztliche Hochschule Hannover
Klinik für Kleintiere
Das Phänomen der Bohrkanalerweiterung nach Ersatz
des vorderen Kreuzbandes bei wachsenden Schafen: Eine
interdisziplinäre Studie im Schafmodell
INAUGURAL – DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin
- Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von
Alexandra Neddermann
aus Herford
Hannover 2008

Wissenschaftliche Betreuung (intern): Prof. Dr. med. vet. M. Fehr
Wissenschaftliche Betreuung (extern): Prof. Dr. med. J. Zeichen
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. med. vet. M. Fehr / Univ.-Prof. Dr. med. J. Zeichen
2. Gutachter: PD Dr. med. vet. I. Hennig-Pauka
Tag der mündlichen Prüfung: 06.11.2008

In tiefer Liebe und Dankbarkeit meinen Eltern
Ingrid und Günther Neddermann gewidmet

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ............................................................................................................... 11
2 Literaturübersicht.......................................................................................... 15
2.1 Auswahl eines geeigneten Tiermodells zur Rekonstruktion des
vorderen Kreuzbandes ............................................................................................. 15
2.2 Vergleichende anatomische und funktionelle Darstellung des
Kniegelenks bei Mensch und Schaf.................................................................... 17
2.3 Das Phänomen der Bohrkanalerweiterung ....................................... 20
2.3.1 Nomenklatur und Definition..................................................................... 20
2.3.2 Inzidenz.......................................................................................................... 20
2.3.3 Zeitliches Auftreten und Progression ..................................................... 21
2.3.4 Diagnostik ..................................................................................................... 21
2.3.4.1 Röntgen versus Computertomographie............................................................ 21
2.3.5 Ätiologie ........................................................................................................ 23
2.3.5.1 Biologische Ursachen...................................................................................... 23
2.3.5.2 Mechanische Faktoren..................................................................................... 26
2.3.6 Operationstechnik und Fixation............................................................... 28
2.3.7 Femorale und tibiale Tunnelerweiterung............................................... 30
2.3.8 Formen der Bohrkanalerweiterung ......................................................... 32
2.3.9 Klinische Relevanz ..................................................................................... 33
2.3.9.1 Revisionsoperationen ...................................................................................... 33
2.3.9.2 Kniestabilität und Bohrkanalerweiterung........................................................ 35
2.4 Ziele und Hypothesen dieser Studie ...................................................... 36

3 Material und Methoden............................................................................. 37
3.1 Studienaufbau ................................................................................................... 37
3.1.1 Allgemeines .................................................................................................. 37
3.1.2 Zeitpunkt-Null-Tiere .................................................................................. 37
3.1.3 Nomenklatur ................................................................................................. 38
3.2 Tierhaltung......................................................................................................... 38
3.2.1 Prä operationem ........................................................................................... 38
3.2.2 Post operationem ......................................................................................... 39
3.3 Operation............................................................................................................ 40
3.3.1 Prämedikation und Narkose...................................................................... 40
3.3.2 Operationstechnik........................................................................................ 42
3.4 Postoperativer Verlauf................................................................................. 46
3.5 Untersuchungen............................................................................................... 48
3.5.1 Radiologie ..................................................................................................... 49
3.5.1.1 Konventionelles Röntgen ................................................................................ 49
3.5.1.2 Computerassistierte Auswertung des Röntgenbildes ..................................... 49
3.5.1.3 Formenbestimmung......................................................................................... 50
3.5.2 Computertomographie................................................................................ 51
3.5.2.1 Computerassistierte Auswertung der CT-Aufnahmen ................................... 52
3.5.2.2 Gradeinteilung................................................................................................. 53
3.5.3 Biomechanik................................................................................................. 54
3.5.3.1 Vorbereitung.................................................................................................... 54
3.5.3.2 Anterior-Posterior-Translation........................................................................ 55
3.5.3.3 Steifigkeit ........................................................................................................ 56
3.5.3.4 Querschnittsflächenmessung........................................................................... 57
3.5.3.5 Geräte und Materialien.................................................................................... 58
3.5.4 Knochendichtemessung ............................................................................. 59
3.5.5 Histologische Untersuchung..................................................................... 61
3.5.7.1 Probenmaterial ................................................................................................ 61
3.5.7.2 Präzisionsbohrung ........................................................................................... 61
3.5.7.3 Erste Einbettung der Proben mit Methylmetacrylat........................................ 63
3.5.7.4 Sägen der Proben............................................................................................. 64
3.5.7.5 Zweite Einbettung der Proben mit Methylmetacrylat..................................... 65
3.5.7.6 Schneiden ........................................................................................................ 66
3.5.7.7 Histologische Färbungen................................................................................. 66
3.5.7.8 Von-Kossa-Färbung ........................................................................................ 67
3.5.7.9 Toluidin-Blau-Färbung.................................................................................... 67
3.5.7.10 TRAP-Färbung............................................................................................... 68

3.5.7.11 Mikroskopie, Fotografie und Digitalisierung der histologischen Schnitte .. 68
3.5.7.12 Auswertung der histologischen Schnitte....................................................... 69
3.5.7.13 Auswertung der von-Kossa-Färbung ............................................................ 69
3.5.7.14 Auswertung Toluidin-Blau-Färbung............................................................. 71
3.5.7.15 Auswertung der TRAP-Färbung ................................................................... 71
3.6 Statistische Auswertung............................................................................... 74
4 Ergebnisse.............................................................................................................. 75
4.1 Radiologie .......................................................................................................... 75
4.1.1 Konventionelles Röntgen .......................................................................... 75
4.1.1.1. Formenbestimmung......................................................................................... 75
4.1.2 Computertomographie................................................................................ 77
4.1.2.1 Gradeinteilung................................................................................................. 79
4.1.3 Statistischer Vergleich Röntgen und Computertomographie........... 79
4.2 Biomechanik...................................................................................................... 80
4.2.1 Anterior-Posterior-Translation................................................................. 81
4.2.2 Steifigkeit ...................................................................................................... 82
4.2.3 Querschnittsflächenmessung .................................................................... 84
4.3 Knochendichtemessung................................................................................ 86
4.4 Histologie............................................................................................................ 90
4.5 Histomorphometrie ........................................................................................ 92
4.5.1 Von-Kossa-Färbung.................................................................................... 92
4.5.1.1 Entwicklung des Bone Volume/Total Volume-Quotienten ............................ 92
4.5.1.2 Entwicklung der BV/TV-Werte der TE-Tiere ................................................ 92
4.5.1.3 Entwicklung der Bone Surface im zeitlichen Verlauf..................................... 94
4.5.2 Toluidin-Blau-Färbung .............................................................................. 94
4.5.2.1 Osteoidsaumlänge ........................................................................................... 94
4.5.2.2 Entwicklung der Osteoid Surface/ Bone Surface............................................ 94
4.5.2.3 OS/BS –Werte der TE-Tiere ........................................................................... 95
4.5.3 TRAP-Färbung............................................................................................. 96
4.5.3.1 Osteoklastenzahl innerhalb des Interessensbereichs....................................... 96
4.5.3.2 Osteoclasts/ Bone Surface............................................................................... 97
4.5.3.3 Ocl/BS- Werte bei den Tieren mit TE-Grad 2/3 ............................................. 97

4.6 Korrelationen und Varianzanalyse........................................................ 98
4.6.1 Korrelationen................................................................................................ 98
4.6.1.1 Biomechanik versus CT bzw. CT-Gradeinteilung .......................................... 98
4.6.1.2 Knochendichte versus CT bzw. CT-Gradeinteilung ....................................... 99
4.6.1.3 Histologie versus CT bzw. CT-Gradeinteilung............................................... 99
4.6.1.4 Biomechanik versus Histologie..................................................................... 100
4.6.2 Varianzanalyse ........................................................................................... 100
5 Diskussion ............................................................................................................ 101
5.1 Radiologie ........................................................................................................ 102
5.2 Biomechanik.................................................................................................... 104
5.3 Knochendichte................................................................................................ 106
5.4 Histologie.......................................................................................................... 107
5.5 Schlussfolgerungen ...................................................................................... 109
6 Zusammenfassung......................................................................................... 111
7 Summary................................................................................................................ 113
8 Abbildungsverzeichnis............................................................................... 115
9 Tabellenverzeichnis...................................................................................... 123
10 Literaturverzeichnis ................................................................................... 125
11 Danksagung ........................................................................................................ 137

Abkürzungsverzeichnis
A. Arteria Lig Ligamentum
Abb. Abbildung MEA Methoxyethylacetat
ACL Anterior Cruciate Ligament MHH Medizinische Hochschule Hannover
AP Anterior/Posterior min Minute
BMC Bone Mineral Content mm Millimeter
BMD Bone Mineral Density mm² Quadratmillimeter
BMP Bone Morphogenetic Protein M. Musculus
BPTB Bone-Patella-Tendon-Bone μg Mikrogramm
BS Bone Surface μm Mikrometer
BV Bone Volume N Newton
bzw. beziehungsweise N. Nervus
ca. circa NaCl Natrium Chlorid
cm² Quadratzentimeter nm Nanometer
CT Computertomographie NO Nitrit-Oxid
d.h. das heißt Ocl Osteoclasts
DXA Dual Energy X-Ray Absorptiometry OP Operation
et al. et alteri (lat.: und andere) OS Osteoid Surface
evtl. eventuell PGE2 Prostaglandin E2
fa femur artikulär post op. post operationem
fm femur mittig ROI Region Of Interest (Auswertungsareal)
fp femur proximal s.c. subcutan
g Gramm sec Sekunde
h Stunde Tab. Tabelle
HCL Wasserstoff Chlorid TGF Transforming Growth Factor
IL Interleukin TNF Tumor Nekrose Faktor
i.m. intramusculär TE Tunnel Enlargement
iNOS induzierbare Nitrit-Oxid-Synthase TW Tunnel Widening
i.v. intravenös TV Tissue Volume
JPG Graphik-Format TRAP Tartrate Resistente Acide Phosphatase
kg Kilogramm V. Vena
KGW Körpergewicht v.a. vor allem
KM Körpermasse VKB vorderes Kreuzband
LBB Labor für Biomechanik und Biomaterialien
z.B. zum Beispiel
Ligg. Liggamenta ZVI Graphik-Format

1 Einleitung
Das Knie gilt als das mit am meisten verletzte Gelenk des menschlichen Körpers, wobei am
häufigsten die Kniebänder, v.a. das vordere Kreuzband und die Menisken betroffen sind. Die
Inzidenzrate der Ruptur des vorderen Kreuzbandes liegt bei 33/100 000 Einwohner in den
USA (FRANK u. JACKSON 1997).
Kniegelenksverletzungen haben insbesondere bei Kindern und Jugendlichen in den letzten
Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Laut des Bundesgesundheitsberichts 2002 ist die Anzahl
operationswürdiger Kniebandverletzungen bei Kindern in den vorangegangenen sechs
Jahren in Deutschland um 30% gestiegen. Der Anteil der Kreuzbandrupturen liegt in der
Gruppe der Heranwachsenden laut einer Studie von LIPSCOMB u. ANDERSON (1986) bei
3,4%. Jedoch ist die wahre Häufigkeit der Läsionen des vorderen Kreuzbandes im Wachstumsalter
nicht bekannt, da es bisher keine vergleichenden Studien mit ausreichenden Patientengruppengrößen
gibt (STANITSKI 1995). Es ist aber anzunehmen, dass auch die Rate des
vorderen Kreuzbandrisses in dieser Altersgruppe in den letzten Jahren angestiegen ist, was im
deutschen Bundesgesundheitsbericht von 2002 ersichtlich wird.
Kinder und Jugendliche betreiben heute immer früher und häufiger verletzungsintensive
Trendsportdisziplinen, wie z.B. Snowboard fahren (BALES et al. 2004), wobei in den Phasen
des größten Körperwachstums der Kinder und Adoleszenten eine erhöhte Verletzungsanfälligkeit
aufgrund einer Imbalance zwischen Kraft und Beweglichkeit besteht
(MAFFULLI u. BAXTER-JONES 1995).
Die steigende Anzahl der Kreuzbandrupturen mit der Folge der funktionellen Instabilität des
Kniegelenks verstärkt die erhebliche Relevanz der Therapie. Während es bei der Behandlung
erwachsener Patienten einheitlich anerkannte Verfahren und Methoden gibt, weichen die
Meinungen zur Therapie von Kindern und Jugendlichen mit Kreuzbandriss bei noch offenen
Epiphysenfugen stark untereinander ab. Die konservative Therapie des vorderen Kreuzbandrisses
bei Kindern umfasst die rehabilitative Stärkung der Streck- und Beugemuskulatur des
Oberschenkels, sowie eine verminderte Belastung des betroffenen Gelenks insbesondere bei
sportlicher Aktivität, jedoch werden dadurch keine akzeptablen Ergebnisse erzielt
(NOTTAGE u. MATSUURA 1994; AICHROTH et al. 2002).
11

Ähnlich verhält es sich mit der Primärnaht des rupturierten Kreuzbandes: Die vorderen
Kreuzbandnähte versagen zu einen hohen Prozentsatz (SEILER u. FRANK 1993;
NAKHOSTINE et al. 1995).
Die operative Therapie bei Kindern kann zwar die frühzeitige Ausbildung degenerativer Veränderungen
verhindern (BALES et al. 2004), jedoch besteht bei einem Kreuzbandersatz mit
transphysealer Bohrung die Gefahr des vorzeitigen Epiphysenfugenschlusses mit der Folge
iatrogener Wachstumsstörungen mit Achsenabweichung und Beinlängendifferenz
(NOTTAGE u. MATSUURA 1994; KOMAN u. SANDERS 1999). Außerdem ist bei Kindern
aus bisher unerklärlichen Gründen die Rerupturrate des Kreuzbandersatzes, welche Revisionsoperationen
nach sich ziehen, deutlich höher als bei Erwachsenen (AICHROTH et al.
2002; BALES et al. 2004).
Nach einem transosseären bzw. transphysealen Kreuzbandersatz taucht sehr häufig das Phänomen
der Bohrkanalerweiterung, das sogenannte „Tunnel Enlargement“ auf. Dieses Aufweiten
des Bohrkanaldurchmessers ist von steigendem wissenschaftlichen Interesse und wurde
mehrfach in der Literatur beschrieben, bis heute ist allerdings die Entstehung und die klinische
Relevanz dieser postoperativen Erscheinung noch nicht vollständig geklärt.
Es wird vermutet, dass es sich bei einem „Tunnel Enlargement“ um ein multifaktorielles Geschehen
handelt mit biologischen Faktoren wie z.B. eine von der Gelenkflüssigkeit (Synovia)
ausgehende Entzündungsreaktion (FAHEY u. INDELICATO 1994) und mechanischen Faktoren,
wie etwa der Transplantatbewegung im Tunnel (L'INSALATA et al. 1997).
Hinsichtlich der klinischen Relevanz konnte bisher nur eine Studie einen Zusammenhang
zwischen dem Auftreten einer Bohrkanalerweiterung und einer vermehrten Anterior-
Posterior-Translation (AP-Translation) bzw. einer postoperativ auftretenden Instabilität aufzeigen
(WEBSTER et al. 2005).
Eine weitaus höhere Relevanz hat das „Tunnel Enlargement“ in Hinblick auf eine Revisionsoperation.
Der prozentuale Anteil der Revisionseingriffe nach einem vorderen Kreuzbandersatz
liegt bei erwachsenen Patienten bei 13% mit steigender Tendenz (WIRTH u. PETERS
1998). Wie schon erwähnt, liegt der Anteil der Rerupturen bei Heranwachsenden im Vergleich
zu Erwachsenen deutlich höher (AICHROTH et al. 2002; BALES et al. 2004).
BISSON et al. (1998) fanden in ihren Untersuchungen eine Rerupturrate bei Kindern von insgesamt
22,2%. So ist anzunehmen, dass Kinder im Vergleich zu erwachsenen Patienten auch
12

eine höhere Inzidenz der Revisionen haben. In einer Studie von MCINTOSH et. al. (2006), in
der bei 16 jugendlichen Patienten ein Kreuzbandersatz mit Hamstringsehnen durchgeführt
wurde, lag die Revisionsrate bei 43,8%. Das Vorliegen einer Bohrkanalerweiterung erschwert
oft beträchtlich die Operation nach der Reruptur des Kreuzbandes.
Durch die steigende Inzidenz kindlicher Kreuzbandrisse und der Durchführung des vorderen
Kreuzbandersatzes und auch der Revisionsoperationen in der Folge wird in der Literatur in
zunehmenden Maße auf die Notwendigkeit der Durchführung weiterer klinischer und experimenteller
Studien hingewiesen (KOMAN u. SANDERS 1999). Ebenfalls bestehen großes
Interesse und Nachfrage an der weiteren Erforschung des „Bone Tunnel Enlargements“ nach
der Kreuzbandrekonstruktion (WILSON et al. 2004; IORIO et al. 2007).
Die vorliegende Arbeit thematisiert innerhalb der Studie zum Ersatz des vorderen Kreuzbandes
beim juvenilen Schaf das Phänomen der Bohrkanalerweiterung.
Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, grundlegende Informationen über das radiologische
Auftreten der Bohrkanalerweiterung im Rahmen einer Kreuzbandersatzoperation bei Individuen
mit noch offenen Wachstumsfugen zu gewinnen.
13

2 Literaturübersicht
2.1 Auswahl eines geeigneten Tiermodells zur Rekonstruktion des
vorderen Kreuzbandes
Das Tierversuchsmodell wird auch heute noch für diverse Fragestellungen in der Medizin
genutzt, sein Einsatz lässt sich noch nicht vollkommen vermeiden oder generell durch andere
Methoden ersetzen.
Vor allem für die ethische Vertretbarkeit und zum Schutz der Tiere müssen vor der Auswahl
eines geeigneten Tiermodells folgende Überlegungen vorausgehen (SEIL 2002):
1. Vergleichbarkeit zum Menschen
2. ethische Vertretbarkeit
3. Kosten und Verfügbarkeit der Tiere
4. vertretbarer Aufwand der Tierhaltung
5. Toleranz von Narkose, Operation und Nachbehandlung durch die Tiere
6. Verfügbarkeit grundlegender Speziesdaten
7. technische Durchführbarkeit der Eingriffe
8. allgemeine Übertragbarkeit der Ergebnisse
Für Kreuzbandersatzstudien mit dem Bezug zum Menschen kommen theoretisch mehrere
Tierspezies als Versuchstiere in Frage. Vor dem Hintergrund der Vergleichbarkeit zum
menschlichen Körper wären Primaten ein ideales Tiermodell, da die Ähnlichkeit zur menschlichen
Spezies am größten ist. Doch vor allem aus Gründen der ethischen Vertretbarkeit, aber
auch aufgrund der schlechten Verfügbarkeit und hohen Kosten werden diese Tiere nur noch
bei besonders hoher klinischer Relevanz der Forschung eingesetzt, etwa bei der Suche nach
neuen Medikamenten in der AIDS Forschung (AN u. FRIEDMAN 1999).
Daneben können außerdem Schafe, Ziegen, Hunde, Schweine, Kaninchen und Ratten als Versuchstiere
fungieren. Ratten haben zwar den Vorteil der guten Handhabbarkeit, der unproblematischen
Tierhaltung und des geringen Kostenaufwands. Aber durch ihre geringe Körper-
15

größe und der dadurch schlechteren Vergleichbarkeit zum Menschen und schwierigen technischen
Durchführung der chirurgischen Eingriffe sind sie weniger geeignet.
Schweine werden als Versuchtiere ausgewählt, weil sie gut verfügbar sind und wegen ihrer
Gelenkgröße eine unproblematische Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes ermöglichen
(XEROGEANES et al. 1998). Jedoch erweisen sich ihre schwierigere Handhabbarkeit und ihr
erhöhtes Narkoserisiko als nachteilig in experimentellen Modellen. Bei Ziegen ist die Haltung
im Vergleich zu Schafen relativ anspruchsvoll, da sie z.B. sehr selektive Fresser sind. Des
weiteren ist der Platzbedarf erhöht, da bei diesen Tieren der Herdentrieb nicht so stark, dafür
aber die innerartliche Aggressivität umso mehr ausgeprägt sein soll (SCHERER u. BRILL
1994). Kaninchen werden dagegen verhältnismäßig häufig in orthopädischen Studien verwendet,
allerdings sehen einige Autoren auch hierbei die Problematik der akkuraten Operationsdurchführung
aufgrund der kleinen Kniegelenksabmessungen (SCHERER u. BRILL
1994; GAULRAPP u. HAUS 2006).
Schafe und Hunde dienen ebenfalls häufig als Versuchstiere bei Untersuchungen zu orthopädischen
Fragestellungen, wobei das Schaf bezüglich der Morphometrie des Kniegelenks dem
Menschen am meisten ähnelt. Allerdings nehmen Schafe aufgrund mangelnder Compliance
bei eventuell auftretenden Panikattacken mit Fluchtreaktion keinerlei Rücksicht auf die operierte
Gliedmaße und es besteht die große Gefahr eines erneuten Traumas (NUNAMAKER
1998). Hunde hingegen schonen die operierte Extremität und laufen auf drei Beinen bis zum
Ausbleiben des Schmerzes, was evtl. die ungewünschte Gewöhnung dieser Haltung und auch
eine schlechtere Heilung nach sich ziehen kann (CLAES 1994). Sie entwickeln außerdem
vermehrt Knorpeldefekte nach Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (HUNT et al.
2005).
Dieselben Forscher konnten in ihrer Schafstudie zum Ersatz des vorderen Kreuzbandes zeigen,
dass die Tiere die Entnahme des autologen Sehnentransplantates sehr gut tolerierten und
die Gelenkstabilität post op. wiederherstellt werden konnte und keine degenerativen artikulären
Veränderungen zu bemerken waren. Sie stellten heraus, dass Schafe sich als Versuchstiere
für den Kreuzbandersatz durch „soft-tissue“ Transplantate sehr gut eignen (HUNT et al.
2005). Diese Ansicht vertreten auch einige andere Autoren (SCHERER u. BRILL 1994;
RADFORD et al. 1996). In einer weiteren Studie aus dem Jahr 2006 wurde die Kinematik des
intakten ovinen Kniegelenks untersucht (TAPPER et al. 2006). Hierbei ist festgestellt worden,
16

dass die Gangbilder von Mensch und Schaf beim Gehen in Normalgeschwindigkeit, Gehen
bei Steigung/Neigung des Untergrunds und beim Traben sehr ähnlich sind. Sie unterscheiden
sich allerdings hinsichtlich des Bewegungsumfangs bei der aktiven Gelenkbeugung. Das ovine
Kniegelenk ist im Stand physiologischerweise um ca. 43° gebeugt und steigt auf ca. 77°
bei der maximalen Flexion in der Schwingphase. Hingegen liegt die physiologische Beugung
des menschlichen Knies im Stand bei 0° und erhöht sich bis auf 60° während der Beugung.
Aufgrund der kinematischen Similarität des Gangbildes von Mensch und Schaf haben wir uns
für das Schaf als Modelltier in dieser Studie entschieden.
2.2 Vergleichende anatomische und funktionelle Darstellung des
Kniegelenks bei Mensch und Schaf
Das Kniegelenk (Articulatio genus) ist das größte Gelenk des menschlichen Körpers und das
der Säugetiere, an dessen Bildung der Oberschenkelknochen (Femur), das Schienbein (Tibia)
und die Kniescheibe (Patella) als knöcherne Strukturen beteiligt sind.
Das zusammengesetzte Gelenk besteht bei Mensch und Tier aus dem Kniekehl- (Articulatio
femorotibialis) und dem Kniescheibengelenk (Articulatio femoropatellaris). Ein lateraler und
ein medialer Meniskus (halbmondförmige Faserknorpelscheiben) gleichen die Inkongruenz
der artikulierenden Flächen aus und haben zugleich Pufferfunktion. Die Menisken beim Schaf
sind verglichen mit dem Mensch weniger stark fixiert und ihr Höhe/Breite-Verhältnis ist zugunsten
der Höhe verschoben (Abb. 1). Das Ligamentum meniscofemorale posterius am Hinterhorn
des lateralen Meniskus ist beim Schaf wie auch bei anderen Tierarten stark ausgeprägt
und entspricht den beim Menschen schwach ausgeprägten Ligg. Humphrey und Wisberg. Die
laterale Faserknorpelscheibe ist beim Tier durch diese starke Bandstruktur in der Bewegung
nach kranial beschränkt (SCHREIBER 1947). Die Menisken v.a. der laterale und das Lig.
meniscofemorale wirken insbesondere nach einem Riss des vorderen Kreuzbandes agonistisch
und sekundär stabilisierend (LEVY et al. 1982; SCHERER u. BRILL 1994).
Die Gelenkkapsel besteht aus einer Membrana fibrosa und Membrana synovialis, wobei erstere
die äußere bindegewebige Schicht und letztere die Gelenkflüssigkeit (Synovia) bildende
Innenauskleidung der Kapsel ausmacht (HILDEBRANDT 1998).
17

Aufgrund des axialen Verlaufs der Membrana synovialis zwischen den Gelenkfortsätzen wer-
den eine laterale und eine mediale Gelenkhöhle gebildet, welche beim Wiederkäuer und beim
Fleischfresser sehr häufig in offener Verbindung stehen (NICKEL et al. 1992). Zahlreiche
Schleimbeutel (Bursae synoviales), Synovia enthaltene Hohlräume, kommunizieren mit der
Kniegelenkshöhle, wie z.B. die Bursa suprapatellaris, welche als Gleitlager für die Ansatzsehne
des M. quadrizeps femoris funktioniert (HILDEBRANDT 1998). Unterhalb der Patella
und vor der Kniegelenksspalte befindet sich der von Synovialhaut überzogene Hoffa’sche
Fettkörper (Corpus adiposum infrapatellare).
Der umfangreiche Bandapparat des menschlichen Kniegelenks besteht aus dem Kniescheibenband
(Lig. patellae), den Kniescheibenhaltebändern (Retinacula patellae), welche mit queren
Zügen zur Kniescheibe und mit Längszügen zu den Tibiakondylen ziehende distale Sehnenfasern
sind, dem geraden und schiefen Band der Kniekehlregion (Ligg. popliteum arcuatum et
obliquum), den Seitenbändern (Ligg. collaterale fibulare et tibiale) und den starken Binnenbzw.
Kreuzbändern (Ligg. cruciatum anterior et posterior) (HILDEBRANDT 1998).
Das hintere Kreuzband (Lig. cruciatum caudale) beim Schaf entspringt an der interkondylären
Fläche des medialen Femurknorrens (Kondylus) und zieht zur Area intercondylaris und zur
Incisura poplitea der Tibia. Das vordere Kreuzband (Lig. cruciatum craniale) beim Schaf hat
seinen Ursprung an der interkondylären Fläche des lateralen Kondylus und inseriert in der
Area intercondylaris centralis tibiae.
Das vordere Kreuzband des Menschen ist ca. 3 cm lang und 11 mm dick (KENNEDY et al.
1974) und entspringt ebenfalls an der interkondylären Fläche des lateralen Kondylus. Es zieht
durch die Fossa intercondylaris zur Area intercondylaris anterior tibiae, wo es fächerförmig
unterhalb des Lig. transversum menisci anterior inseriert (HUNT 2003). Es befindet sich bei
Mensch und Tier in unmittelbarer Nähe der femoralen Wachstumsfuge (Epiphyse) (BEHR et
al. 2001).
Die Kreuzbänder von Mensch und Schaf bestehen aus einem anteromedialen und posterolateralen
Faserbündel (Abb. 1), wobei beim Menschen die Hauptbündel nicht voneinander isoliert
sind und im Gegensatz zum Vierbeiner nicht klar voneinander getrennt werden können
(UNTERHAUSER 2004). Der anteromediale ist im Gegensatz zum posterolateralen Anteil in
der Beugung (Flexion) des Kniegelenks stets angespannt. Bei Streckung (Extension) des Gelenks
sind beide Faserbündel gedehnt (DODDS u. ARNOCZKY 1994).
18

Die Kreuzbänder sind besonders bei sehr jungen Kindern in Relation zum Gelenk von äußerst
kräftiger Struktur (DELEE u. CURTIS 1983).
Die primäre Funktion der beiden Bänder bei Mensch und Schaf ist die Stabilisation des Kniegelenks,
d.h. die Verhinderung der übermäßigen AP-Translation und die Verhinderung der
Überstreckung. Die sekundäre Aufgabe besteht darin, unphysiologische Außen- und Innenrotationen
der Tibia und die Varus- und Valgus-Winkelung des Knies zu beschränken (HUNT
2003).
Vorderes Kreuzband
medialer
Meniskus
Abb. 1: Rechtes Kniegelenk vom Schaf ohne Gelenkkapsel und ohne Patella (kraniale Ansicht). Linkes
Bild: vorderes Kreuzband, medialer Meniskus; Rechtes Bild: Darstellung des posterolateralen und
des anteromedialen Faserbündels des vorderen Kreuzbandes.
19
posterolaterales
Bündel
anteromediales
Bündel

2.3 Das Phänomen der Bohrkanalerweiterung
2.3.1 Nomenklatur und Definition
In der Literatur werden für die femorale und tibiale Bohrkanalerweiterung nach vorderem
Kreuzbandersatz (“Anterior Cruciate Ligament Reconstruction = ACL Reconstruction“) zwei
Begriffe benutzt: „(Bone) Tunnel Enlargement“ (TE) und „(Bone) Tunnel Widening“ (TW).
Bislang ist dieses Phänomen allerdings nicht einheitlich definiert worden. In einer Studie von
KOBAYASHI et al. (2006) liegt ein „Tunnel Enlargement“ bei einer Vergrößerung des ursprünglichen
Bohrkanaldurchmessers um mindestens 2 mm vor. Das Auftreten bzw. Ausmaß
der Tunnelaufweitung ist Grundlage für ein von NEBELUNG et al. (1998) erstelltes TE-
Klassifikationsschema. Dabei sind die Probanden in Abhängigkeit ihres femoralen und tibialen
Bohrkanaldurchmessers, welche bei einer radiologischen Untersuchung 2 Jahre post op.
gemessen wurden, in vier Gruppen eingeteilt worden. Keine Tunnelerweiterung besteht demnach
bei einer Vergrößerung des ursprünglich gebohrten Bohrtunneldurchmessers, welcher
4,5 mm betrug, um bis zu 0,5 mm. Als fraglich wird die Spanne von 0,5 bis 2 mm eingestuft.
Ein eindeutiges „Enlargement“ liegt bei einer Durchmesseraufweitung um 2,5 bis 4 mm und
ein massives TE über 4,5 mm vor. In einer anderen Studie definieren die Autoren eine Bohrkanalerweiterung
als eine Flächenvergrößerung des Tunnels um mehr als 50%
(CLATWORTHY et al. 1999).
2.3.2 Inzidenz
Die Inzidenz der Bohrkanalerweiterung nach vorderem Kreuzbandersatz mit dem Einsatz eines
allogenen Transplantates bei 35 Patienten betrug in einer Studie Anfang der 90’er Jahre
etwa 75% (LINN et al. 1993). Ähnlich hohe Werte treten in einer Studie von NEBELUNG et
al. (1998) auf, in der bei 29 Patienten eine Rekonstruktion mit autologer Semitendinosussehne
und Endobutton-Fixationstechnik (Acufex Microsurgical, Mansfield, MA, USA) durchgeführt
wurde. So konnte eine femorale Tunnelerweiterung um mindestens 2 mm in 72% der Fälle
festgestellt werden. In einer anderen Studie, in der sich 87 Patienten einem Kreuzbandersatz
unter Nutzung autologer Hamstringsehnen (Sehnen des Musculus Semitendinosus und Musculus
Gracilis) unterziehen ließen, lag die Inzidenzrate bei 37% (SEGAWA et al. 2001).
20

BOHNSACK et al. (2006) führten an 50 Patienten eine Rekonstruktion des Lig. cruciatum
anterior mit Patellarsehnendrittel durch und sie wiesen bei 66% eine tibiale Bohrkanalerweiterung,
die größer als 1 mm war, nach. Anhand dieser biometrischen Angaben wird
deutlich, dass es sich bei einem „Tunnel Enlargement“ nicht um eine Ausnahmeerscheinung
handelt.
2.3.3 Zeitliches Auftreten und Progression
WILSON et al. (2004) sehen das „Tunnel Enlargement“ als akutes Phänomen, welches innerhalb
der ersten drei Monate nach der Rekonstruktion verstärkt auftritt. Der Tunneldurchmesser
nimmt v.a. in den ersten sechs Wochen post op. signifikant zu (FINK et al.
2001), zwischen drei Monaten und zwei Jahren konnten einige Autoren nur minimale Veränderungen
feststellen und schließlich kann man nach ca. drei Jahren post op. wieder eine Abnahme
des Bohrkanaldurchmessers verzeichnen (PEYRACHE et al. 1996). Ähnliche Ergebnisse
zeigten sich in einer weiteren Studie, in der eine eindeutige Bohrkanalerweiterung nach
vier Monaten auftrat, wobei eine Progression des Phänomens zu den anderen Untersuchungszeitpunkten
(sechs Monate, 12 Monate) nicht zu beobachten war (CLATWORTHY et al.
1999). Andererseits wurde auch vermerkt, dass das TE bei einigen Patienten über die Zeit
bestehen bleiben kann bzw. fortschreitet z.B. durch Einheilungsstörungen (WILSON et al.
2004).
2.3.4 Diagnostik
Zur Detektierung einer Bohrkanalerweiterung nach vorderem Kreuzbandersatz eignen sich die
bildgebenden Verfahren. Am häufigsten werden dazu entweder Standard- oder digitale Röntgenaufnahmen
angefertigt oder die Bohrkanäle mittels Computertomographie (CT) dargestellt.
Bei beiden diagnostischen Systemen variieren häufig die Messergebnisse und sie
unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Sensitivität.
2.3.4.1 Röntgen versus Computertomographie
In zahlreichen Studien konnten erhebliche Variationen der Tunneldurchmesser zwischen beiden
diagnostischen Systemen festgestellt werden. Zum einen fanden Wissenschaftler heraus,
dass bei der konventionellen Röntgenaufnahmetechnik geringere Werte gemessen wurden
21

(WEBSTER et al. 2001; FINK et al. 2001), was sich auch dadurch erklären lässt, dass die
Röntgenaufnahmen innerhalb von drei Monaten post op. vermessen wurden und die sklerotischen
Ränder des Bohrkanals dann noch nicht deutlich dargestellt werden konnten (FINK et
al. 2001).
Aus einer anderen Studie geht hervor, dass bei der Auswertung der Bohrkanäle auf den Röntgenaufnahmen
im Vergleich zur Computertomographie signifikant größere Durchmesserwerte
gemessen wurden (WEBSTER et al. 2004). In dieser Studie wurden 22 Patienten 12
Monate nach vorderem Kreuzbandersatz untersucht und bewertet, indem jeweils eine ap- (anterior-posterior)
und eine laterale digitale Röntgenaufnahme sowie ein CT-Scan des operierten
Kniegelenks angefertigt wurde. Die Autoren stellten fest, das sich anhand digitaler Röntgenaufnahmen
eher der Nachweis einer Bohrkanalerweiterung ergibt als nach konventionellem
Röntgen. Die Autoren sehen das digitale Röntgen als eine durchaus zuverlässige Methode
an, um ein TE zu entdecken, obwohl der Bohrkanal eines Patienten im lateralen Röntgenbild
nicht sichtbar war. Dieser Tunnel war allerdings verhältnismäßig klein und der Durchmesser
hat sich seit der Operation um 30% verringert.
Der Vorteil der Röntgen- gegenüber der CT-Technik sind der geringere Zeitaufwand und die
geringeren Kosten in der Nutzung.
Allerdings konnten in dieser Studie beträchtliche Diskrepanzen der Messwerte zwischen diesen
zwei bildgebenden Systemen festgestellt werden. Bei einigen Patienten betrug der Unterschied
der Durchmesser 10%, bei anderen Patienten war er größer als 50%.
Andere Autoren halten die computertomographische Untersuchung für besser geeignet in der
TE-Diagnostik, da mit dreidimensionalen Schnittbildern die exakte Dimension der Bohrkanalerweiterung
darstellbar ist. Zudem soll diese Technik weniger störungsanfällig bzw. abhängig
von geometrischen Faktoren sein, wie z.B. einer geringfügigen Veränderung der Knieposition
(IORIO et al. 2007). CLATWORTHY et al. (1999) präferieren das CT aufgrund seiner höheren
Sensitivität.
WEBSTER et al. (2005) berichten in einer anderen Studie über den beträchtlichen Einfluss
der Messfehler bei der röntgenologischen Analyse des „Tunnel Enlargements“. Der Vergrößerungsfaktor
der digitalen Röntgenaufnahmen wurde mit Hilfe einer Kalibrierungsskala berücksichtigt.
Die Messfehler lagen bei einem Untersucher zu verschiedenen Zeitpunkten
(„intrarater“) zwischen 17 und 26% und zwischen 24 und 38% bei Messungen durch unter-
22

schiedliche Untersucher („interrater“). Daraus wurde gefolgert, dass eine Vermessung auf
digitalen Röntgenaufnahmen in der Praxis dann sinnvoll ist, wenn es sich um große, eindeutige
Bohrkanalerweiterungen handelt. Zurückhaltung und Vorsicht sind allerdings bei nur
kleinen Veränderungen der Durchmesser geboten.
2.3.5 Ätiologie
Bis heute ist die Entstehung der femoralen und tibialen Bohrkanalerweiterung nicht vollständig
geklärt. Viele Autoren gehen von einem multifaktoriellen Geschehen mit mechanischen
und biologischen Ursachen aus (HOHER et al. 1998; KLEIN et al. 2003; WILSON et al.
2004).
2.3.5.1 Biologische Ursachen
Frühere Studien zu dieser Thematik fokussierten sich auf allogene Transplantate und deren
Sterilisation mit Ethylenoxid. In diesen Untersuchungen wurde eine rein biologische Ätiologie
durch toxische Effekte vermutet (JACKSON et al. 1990; ROBERTS et al. 1991).
Im gleichem Zug ist auch publiziert worden, dass ein hoher Chrom- und Titananteil der fixierenden
Interferenzschrauben toxisch wirkt und eine Osteolyse induziert (MALONEY et al.
1990). Da allerdings in der Literatur osteolytische Prozesse durch Einsatz von Interferenzschrauben
nach vorderem Kreuzbandersatz bisher nicht beschrieben worden sind, spielt dieses
Konzept bei der Erklärung dieses Phänomens eine eher untergeordnete Rolle (VERGIS u.
GILLQUIST 1995).
FAHEY u. INDELICATO (1994) verglichen ein Jahr post op. die Tunneldurchmesser nach
Verwenden von Patellarsehnen-Autografts und allogenen Patellarsehnen-Transplantaten mit
klinischen Ergebnissen. Es zeigte sich, dass das TE in der Allograft-Gruppe eine wesentlich
höhere Inzidenz hatte, als bei den autologen Transplantaten. Sie erklärten sich das „Tunnel
Enlargement“ u.a. durch eine Abstoßungsreaktion des Körpers mittels einer Fremdkörper-
Immunantwort gegen das allogene Transplantat. Einige andere Autoren, die sich mit der Verwendung
von allogenen Transplantaten („Allografts“) beschäftigt hatten, fanden in unterschiedlichen
Tiermodellen jedoch keinen histologischen Nachweis einer immunbedingten
23

Abstoßung mit folglicher Entzündung des umgebenden Gewebes (JACKSON et al. 1987;
HARNER et al. 1996).
Im Gegensatz dazu konnten SCHULTE et al. (1995) keine statistisch signifikanten Unterschiede
zwischen diesen beiden Transplantat-Typen feststellen. Zum jetzigen Zeitpunkt kann
noch keine eindeutige und einheitliche Aussage getroffen werden, dass die Wahl eines Allografts
bei einer ACL-Rekonstruktion eine minderwertige Alternative im Vergleich zu den
autologen Transplantaten darstellt.
Als weitere biologische Ursache der Bohrkanalerweiterung wird eine unspezifische Cytokinvermittelte
Entzündungsreaktion diskutiert. Cytokine sind lösliche Proteine, die als interzelluläre
Botenstoffe die Zellproliferation und Proteinsynthese induzieren. Außerdem vermitteln
sie Prozesse wie die Zerstörung, den Umbau und die Reparatur von Geweben (JIRANEK et
al. 1993). In histologischen Untersuchungen stieß man auf eine der Synovialis ähnelnde
Membran („synovial-like membrane“), die sich um das funktionell und morphologisch beeinträchtigte
Transplantat gelegt hatte und massenhaft Makrophagen aufwies. Diese Makrophagen
sind in der Lage, Cytokine, wie z.B. Interleukin 1 (IL-1), Interleukin 6 (IL-6), Interleukin
8 (IL-8), Tumor Necrose Faktor Alpha (TNF-α) und Prostaglandin E2 (PGE2) freizusetzen
(GOLDRING et al. 1983; JASTY 1993). Dieses führt dann zu einer lokalen Entzündung und
in Folge dessen zu einer Knochenresorption, da die Cytokine auch die osteoklastische Aktivität
beeinflussen. Die Freisetzung inflammatorischer Mediatoren wird stimuliert durch das
akute Trauma der Kreuzbandverletzung, durch eine Transplantatnekrose, aber auch durch die
Knochenzellnekrose in Folge der Hitzeeinwirkung beim Bohrprozess (AMIEL et al. 1986;
FAHEY u. INDELICATO 1994).
Hierdurch wird in der Synovia auch die Zunahme der induzierbaren Nitrit-Oxid-Synthase
(iNOS) und die Produktion von Nitrit-Oxid (NO) in der Folge angeregt, welches als freies
Radikal gewebeschädigend wirkt und den katabolen Einfluss der inflammatorischen Cytokine
noch verstärkt (VAN'T HOF u. RALSTON 2001). Die stickstoffhaltige Verbindung NO wird
häufig bei rheumatoider Arthritis nachgewiesen (NOVAES et al. 1997; VAN'T HOF u.
RALSTON 2001).
In der physiologischen, nicht entzündlichen Gelenkflüssigkeit findet man besonders hohe
Konzentrationen an Interleukin 1 Rezeptor-Antagonist Protein und „Transforming Growth
Factor beta“ (TGF-β) vor. Diese Proteine haben protektive Eigenschaften gegen die kataboli-
24

sche Wirkungsweise anderer (inflammatorischer) Cytokine. Durch eine traumatische Einwirkung
verändert sich das Cytokin-Profil und die Konzentration der schützenden Botenstoffe
sinkt zu Gunsten der inflammatorischen Mediatoren (CAMERON et al. 1994; CAMERON et
al. 1997). In diesem Zusammenhang wird angenommen, dass die synoviale Flüssigkeit eine
Rolle bei der Entstehung des „Bone Tunnel Enlargements“ spielt, da sie den Raum zwischen
Transplantat und Bohrkanalwand ausfüllt (L'INSALATA et al. 1997). Die oben genannten
schädigenden Botenstoffe und Nitrit-Verbindungen können auf den femoralen und tibialen
Knochen einwirken. Dieses Geschehen wird auch als „synovial bathing effect“ bezeichnet. Je
größer dieser Zwischenraum ist, je stärker ist auch die Exposition des Knochens mit diesen
Mediatoren und die ausgelöste Entzündung und Osteolyse. Durch diesen Effekt ließ sich die
hohe TE-Inzidenz bei der Verwendung eines autologen gleichseitigen Patellarsehnendrittels
mit zwei anhängenden, größeren Knochenblöcken als Kreuzbandersatz („Bone-Patella-Tendon-Bone“=
BPTB) erklären (FAHEY u. INDELICATO 1994; L'INSALATA et al. 1997).
Andere Studien belegen, dass dieser Totraum mit fibrösem Gewebe ausgefüllt ist und so anzunehmen
ist, dass die Gelenkflüssigkeit bei der Ätiologie kaum von Bedeutung sein kann
(JANSSON et al. 1999; YOSHIYA et al. 2000). Im Gegensatz dazu wiesen JACKSON et al.
(1993) einen Zusammenhang zwischen Transplantatschwellung und Bohrkanalerweiterung
nach. Sie stellten in einem Ziegenmodell eine Durchmesserzunahme der allogenen und autologen
Transplantate um 50% fest, welches sich bis sechs Monate post op. nachweisen ließ.
In einem Primatenmodell wurden ähnliche Beobachtungen hinsichtlich der Transplantatschwellung
gemacht (BUTLER et al. 1989). In dieser Studie lag die mittlere Querschnittsfläche
des vorderen Kreuzbandes bei 4,9 ± 0,3 mm² und die der autologen Transplantate bei
8,9 ± 0,8 mm². Nach sieben Wochen betrug die mittlere Querschnittsfläche der Transplantate
13,2 mm². Eine MRI-Studie am Menschen zeigte nach 12 Monaten allerdings nur einen Anstieg
des Transplantatdurchmessers um 13% (HAMADA et al. 2005). JÜRGENSEN (2003)
konnte in ihrem Schafmodell ebenfalls aufzeigen, dass die Dickenzunahme der Transplantate
für die Bohrkanalaufweitung mitverantwortlich war. Allerdings konnte in dieser Studie nicht
sicher unterschieden werden, ob es sich dabei um einen hypertrophischen oder hyperplastischen
Vorgang gehandelt hat.
25

2.3.5.2 Mechanische Faktoren
Die vorherrschende Theorie zur Ursache und Entstehung des TE-Phänomens ist, dass jegliche
Bewegung des Transplantatkonstruktes im Bohrkanal eine Tunnelerweiterung auslösen kann
(FAHEY u. INDELICATO 1994; PEYRACHE et al. 1996; L'INSALATA et al. 1997).
Bei der BPTB- Fixationstechnik mit Interferenzschrauben werden Bewegungen weitestgehend
eingeschränkt. Doch durch die nicht „anatomische“ Positionierung des tibialen Knochenblocks
weit distal im Bohrkanal liegt das Transplantat bei der „single-incision technique“
über eine Länge von etwa 20 mm mit viel Bewegungsspielraum im tibialen Bohrtunnel. Auch
die abgeflachte Form der Patellarsehne vergrößert im tibialen runden Bohrkanal den Zwischenraum
und ermöglicht transverse Bewegungen. Der so entstehende Bewegungsablauf
wird auch als „Scheibenwischer-Effekt“ („windshield-wiper effect“) bezeichnet
(L'INSALATA et al. 1997). Die Autoren fanden zudem heraus, dass bei dieser Operationsbzw.
Fixationsmethode ein ausgeprägtes tibiales „Tunnel Enlargement“ entsteht, welches auf
der femoralen Seite nicht in diesem Ausmaß detektiert werden konnte. Eine weitere Erklärung
für die Entstehung einer Bohrkanalerweiterung bei dieser Operations-/Fixationstechnik ist der
große Totraum zwischen Transplantat und tibialen Bohrkanal. In diesen druckentlasteten
Tunnelarealen kommt es nach dem Wolff’schen Gesetz zu einer Inaktivitätsatrophie des Knochens
(WOLFF 1892). Dieses als „stress shielding“ bezeichnete Phänomen wird als weitere
mögliche mechanische Ursache diskutiert (FAHEY u. INDELICATO 1994; HOHER et al.
1998). BUELOW et al. (2002) sahen außerdem einen Zusammenhang zwischen einer Bohrkanalaufweitung
und der Verwendung großer Interferenzschrauben, die den Bohrkanal zum
Zeitpunkt 0 stark vergrößern und zu einer iatrogenen Fortschreitung des „Enlargements“ beitragen.
Im Vergleich von BPTB-Transplantaten mit autologen Hamstringsehnen konnten viele Wissenschaftler
den Beweis dafür bringen, dass die TE-Rate bei dem Einsatz von Semitendinosus-
bzw. Gracilissehnen wesentlich höher ist (L'INSALATA et al. 1997; CLATWORTHY
et al. 1999; WEBSTER et al. 2001). Gemeinsam ist diesen Studien, dass die verwendeten
Sehnen gelenkfern fixiert worden sind. Diese Tatsache begünstigt eine Elongation des Transplantates
während der Flexion und Extension des Kniegelenks und somit die Ausbildung einer
femoralen und tibialen Bohrkanalerweiterung.
26

In der Literatur wird diese longitudinale Bewegung als „bungee-cord effect“ bezeichnet
(HOHER et al. 1998). Dieser Effekt ist jedoch nicht spezifisch für Hamstringsehnen, denn er
tritt auch z.B. bei der Nutzung von weichgewebigen, allogenen Achillessehnen als Kreuzbandersatz
auf (LINN et al. 1993). Der Ligamentisationsprozess des Transplantates spielt bei
der Entstehung eines „Tunnel Enlargement“ ebenfalls eine Rolle. Das Granulationsgewebe
zwischen Transplantat und knöcherner Bohrkanalwand wird zunächst durch lockeres Bindegewebe
ersetzt, nach etwa 12 Wochen post op. wird dieses fibröse Gewebe dichter und es
kommt zur vollkommenen Adhärenz der Sehne mit der Tunnelwand (CLATWORTHY et al.
1999; YOSHIYA et al. 2000). Die sensitive Phase der biologischen Inkorporation kann durch
mechanische Faktoren, wie z. B. Transplantatbewegungen gestört werden und so zu einer
durch Osteoklasten vermittelten Knochenresorption mit dem radiologisch sichtbaren Phänomen
der Bohrtunnelaufweitung führen (RODEO et al. 2006). Der Einfluss der osteoklastischen
Aktivität auf die Einheilung ist von denselben Autoren in einer experimentellen Studie
an Kaninchen untersucht und ein Jahr später publiziert worden (RODEO et al. 2007). Es wurde
gezeigt, dass durch Inhibition der Osteoklasten-Aktivität z.B. durch Osteoprotegerin die
Einheilung des Transplantates nach Kreuzbandrekonstruktion verbessert und damit eine Expansion
des Bohrtunnels vermindert werden kann.
Ein weiterer ätiologischer Faktor ist die Art der Rehabilitation. Die als TE-Ursache angesehenen
Mikromotionen werden auch durch eine zu frühe und zu starke Belastung des Knies (aggressive
Rehabilitation) und die fehlende Formenkongruenz des Tunnels und Transplantates
verstärkt (WILSON et al. 2004). Die Autoren leiten davon auch das vermehrte Auftreten von
„Tunnel Enlargement“ innerhalb der ersten drei Monate post op. ab.
In einer Studie aus dem Jahr 2004 wurde die tibiale Tunnelaufweitung bei 35 Patienten mit
Beugesehnentransplantat und frühfunktioneller Rehabilitation mit der Erweiterung bei 20 Patienten
mit additiver Meniskusnaht und Bewegungslimitierung mit Teilbelastung post op. verglichen
(HANTES et al. 2004). Dabei ermittelten die Autoren eine größere tibiale Bohrkanalerweiterung
bei der Gruppe mit frühzeitiger Bewegung des operierten Knies (46%) als bei
den Patienten mit Bewegungseinschränkung (24%). Die Autoren vermuten, dass es einen Zusammenhang
zwischen der erstmaligen Beschreibung des TE-Phänomens Anfang der 90’er
Jahre und der im gleichen Zeitraum erfolgten Einführung der beschleunigten Rehabilitation
gibt. Diese Rehabilitationsprotokolle beinhalten Übungen mit voller Extension des Knies,
27

Gewichtsbelastung und frühzeitiger Rückkehr zur athletischen Aktivität (vier-sechs Monate
post op.), was die Inzidenz von postoperativer Arthrofibrose, Bewegungseinschränkung und
vorderem Knieschmerz signifikant senkte (SHELBOURNE u. NITZ 1990). Allerdings wurde
die Mikromotion verstärkt und dadurch die Transplantatinkorporation gestört. BOHNSACK
et al. (2006) konnten ebenfalls bestätigen, dass der postoperative Aktivitätsgrad und der Muskelstatus
positiv mit der tibialen Bohrkanalerweiterung korrelierten, d.h. das Patienten mit TE
einen signifikant höheren Aktivitätsgrad aufwiesen. Es wurde allerdings auch herausgestellt,
dass die mit der Bewegung in Zusammenhang stehende größere Bohrkanalerweiterung keinen
negativen Einfluss auf das Behandlungsergebnis und die Kniestabilität hatte. Die Autoren
empfehlen vielmehr die frühfunktionelle Nachbehandlung aufgrund der besseren klinischen
Ergebnisse. Als mechanischer Faktor der TE-Ätiologie wird auch die falsche Positionierung
des Bohrkanals bzw. des Transplantates diskutiert (JAUREGUITO u. PAULOS 1996). Ein
falsch platzierter Bohrtunnel kann erhöhte Transplantatkräfte, eine gesteigerte Mikromotion,
eine gestörte Einheilung und ein Versagen der Kreuzbandplastik zur Folge haben. Die erhöhten
Kräfte, die dadurch auf die Tunnelwand einwirken, verursachen eine Osteolyse mit dem
Ergebnis des radiologisch darstellbaren „Tunnel Enlargement“ (HOHER et al. 1998).
2.3.6 Operationstechnik und Fixation
Als weitere entscheidende Faktoren bei der Entstehung der Bohrkanalerweiterung werden die
Operationstechnik, die Herkunft und Morphologie des verwendeten Transplantates und die
Art der Fixation und Bohrung erachtet. Zum jetzigen Zeitpunkt sind die autologen gleichseitigen
Patellarsehnendrittel mit zwei anhängenden Knochenblöcken und die Hamstringsehnen
(Semintendinosus- und Gracilissehnen) die am meisten eingesetzten Transplantate beim vorderen
Kreuzbandersatz (BENEDETTO 1995; FRANK u. JACKSON 1997). Im Vergleich von
BPTB-Transplantaten mit autologen Hamstringsehnen haben einige Studien gezeigt, dass die
TE-Rate bei dem Einsatz von Semitendinosus- bzw. Gracilissehnen wesentlich höher ist
(L'INSALATA et al. 1997; CLATWORTHY et al. 1999; WEBSTER et al. 2001). Außerdem
konnte in einer Studie von PETERSEN u. LAPRELL (2000) histologisch und immunhistochemisch
dargestellt werden, dass die Einheilung des Transplantates bei der BPTB-Technik
mit Inkorporation der Knochenblöcke der physiologischen chondralen Enthese ähnelt und so
eine stärkere Verbindung mit dem Knochen eingeht als beim Einsatz von Hamstringsehnen.
28

Die fibrokartilaginäre Zone der chondralen Ligament- bzw. Transplantatinsertion soll einen
direkten Effekt auf die Verhinderung der Knochenresorption haben und somit die Ausbildung
eines „Tunnel Enlargements“ verhindern bzw. mindern können (BENJAMIN u. EVANS
1990). Außerdem wird den Knochenblöcken ein weiterer positiver Effekt nachgesagt, da sie
durch die Freisetzung osteoinduktiver Faktoren („Bone Morphogenetic Protein“) das postoperative
Aufweiten des Bohrkanals reduzieren (WEBSTER et al. 2001).
Als „Goldstandard“ für die Wiederherstellung eines stabilen und belastbaren Kniegelenks
eines adulten Patienten durch operative Rekonstruktion wird von vielen Autoren die Verwendung
von autologen BPTB-Transplantaten mit metallischen Interferenzschrauben angesehen
(WEBSTER et al. 2001; WILLIAMS, III et al. 2004). Bei gelenknaher Fixation mit Interferenzschrauben
werden Bewegungen zwar weitestgehend eingeschränkt, doch auch bei Einsatz
von metallischen oder bioabsorbierbaren Schrauben tritt das Phänomen „Tunnel Enlargement“
auf. Wie beschrieben hat dies ihre Ursache hauptsächlich in transversen Bewegungen
des Transplantates („windshield-wiper effect“) (L'INSALATA et al. 1997).
BUELOW et al. (2002) berichteten, dass bei der Verwendung von Hamstringsehnen mit bioabsorbierbaren
Interferenzschrauben die direkt postoperativ vermessene Knochentunnelfläche
um 75% größer war als die initial gebohrte. Sie sahen außerdem einen Zusammenhang zwischen
einer Bohrkanalaufweitung und der Verwendung großer Interferenzschrauben, die den
Bohrkanal zum Zeitpunkt 0 stark vergrößern und zu einem Fortschreiten des „Enlargements“
beitragen.
Der Einsatz von Interferenzschrauben beim adulten Patienten ist, aufgrund der guten klinischen
Nachuntersuchungsergebnisse v.a. die Kinematik betreffend, sehr verbreitet. Jedoch
birgt gerade diese gelenknahe Fixation im Wachstumsalter die Gefahr der iatrogenen Schädigung
der noch offenen Epiphysenfugen mit Wachstumsstörungen in der Folge (JÜRGENSEN
2003). Aufgrund dessen mussten Operateure bei juvenilen Patienten auf eher gelenk- bzw.
epiphysenfugenferne Fixationsmethoden wie z.B. mit Endobutton ® (Fa. Smith & Nephew,
Andover, USA) ausweichen.
Die femorale Transplantatfixation mittels Endobutton ® hat den Vorteil, dass sie aufgrund der
geringen Größenmaße einen periostalen Wachstumsreiz minimiert, obwohl sie die Wachstumsfuge
tangiert. Nachteilig bei dieser gelenkfernen im Vergleich zur gelenknahen Befestigung
ist, dass die primäre Belastungsstabilität bis zur knöchernen Einheilung des Kreuzband-
29

ersatzes geringer ist (JÜRGENSEN 2003) und dass das Phänomen der Bohrkanalerweiterung
weitaus häufiger ausgelöst wird (L'INSALATA et al. 1997; NEBELUNG et al. 1998;
JANSSON et al. 1999; CLATWORTHY et al. 1999; ZYSK et al. 2000; WEBSTER et al.
2001). Jedoch konnten MA et al. (2004) in ihrer Studie keine signifikanten Unterschiede zwischen
der Endobutton ® - und Interferenzschrauben-Fixation von Hamstringsehnen hinsichtlich
des Ausmaßes der Tunnelaufweitung und auch der klinischen Ergebnisse feststellen.
Eine neuere Studie beschäftigte sich mit der Art der Bohrung in Hinblick auf eine postoperative
Erweiterung des knöchernen Tunnels. Die Wissenschaftler konnten herausstellen, dass es
bei knochenextrahierender Hochgeschwindigkeits-Bohrung zu signifikant stärker ausgeprägtem
„Tunnel Enlargement“ kommt, als z.B. bei der Dilatationsbohrungmethode („compaction
drilling“). Dabei wurde mit Hilfe von Dilatatoren der Bohrkanal erweitert und so die Knochenmasse
entlang der Tunnelwand erhöht und dadurch eine ungewollte postoperative Bohrkanalerweiterung
verhindert bzw. vermindert (GOKCE et al. 2008). Eine andere Studie, die
sich mit dem Vergleich dieser zwei Bohrungstechniken beschäftigte, konnte allerdings nicht
bestätigen, dass bei der Dilatationsbohrungsmethode die Ausbildung einer Tunnelerweiterung
signifikant reduziert werden konnte (SIEBOLD et al. 2007).
2.3.7 Femorale und tibiale Tunnelerweiterung
Im Schrifttum gibt es unterschiedliche Ansichten darüber, welcher der beiden Knochen (Femur,
Tibia) häufiger vom Phänomen der Bohrkanalerweiterung betroffen ist.
In der Studie von L'INSALATA et al. (1997) wurden zwei Patientengruppen zu je 30 Personen
miteinander verglichen. In der einen Gruppe wurde ein Kreuzbandersatz mit BPTB- Operationstechnik
und Interferenzschrauben, in der anderen Hamstringsehnen mit einer Endobutton
® - Befestigung verwendet. Die tibialen Bohrkanäle wurden bei beiden Rekonstruktionsarten
vermessen, hingegen der femorale Tunnel nur beim Kreuzbandersatz mit Hamstringsehnen.
Insgesamt stellte sich heraus, dass die Hamstring-Gruppe im Vergleich zur BPTB-
Gruppe ein weitaus stärkeres TE entwickelte.
30

Bei der BPTB- Fixationstechnik mit Interferenzschrauben wurde jedoch ein stärkeres tibiales
TE radiologisch dargestellt. Der gemittelte prozentuale Tunneldurchmesseranstieg der Tibia
betrug in der ap-Aufnahme 9,7% und in der lateralen Aufnahme 14,4%. Die Autoren interpretierten
dies mit der nicht anatomischen Positionierung des tibialen Knochenblocks weit
distal im Bohrkanal. Dort liegt das Transplantat mit viel Bewegungsspielraum im tibialen
Bohrtunnel und ermöglicht das transverse Bewegungsmuster („windshield-wiper effect“)
(L'INSALATA et al. 1997). Daraus wurde geschlossen, dass diese Operations- bzw. Fixationsmethode
die Entstehung und Progression eines tibialen „Tunnel Enlargement“ fördert
(AGLIETTI et al. 1998; FINK et al. 2001).
Doch in derselben Studie konnte ebenfalls aufgezeigt werden, dass die Hamstring-Endobutton
® -Methode die Ausbildung einer femoralen Bohrkanalerweiterung begünstigt
(L'INSALATA et al. 1997). Hierbei war der prozentuale Anstieg des gemessenen femoralen
Durchmessers in der ap-Aufnahme mit 30,2% wesentlich deutlicher ausgeprägt als die gemittelte
Zunahme der tibialen Durchmesser (20,9%). Ähnliche Beobachtungen konnte in einer
anderen TE-Studie mit 29 Patienten bei Verwendung von Semitendinosussehnen mit femoraler
Endobutton ® -Fixation nachgewiesen werden. Eine Bohrkanalerweiterung von wenigstens
2 mm konnte bei 72% der femoralen und nur bei 38% der tibialen Tunnel identifiziert werden
(NEBELUNG et al. 1998).
Diese Forschungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Ausbildung und Entwicklung
eines „Tunnel Enlargements“ wesentlich auch von der Operations- bzw. Fixationstechnik beeinflusst
wird.
31

2.3.8 Formen der Bohrkanalerweiterung
In Hinblick auf Bohrkanalerweiterungen werden in der Literatur verschiedene Tunnelmorphologien
differenziert.
In einer Studie Mitte der neunziger Jahre wurden bei 44 Patienten Rekonstruktionen der vorderen
Kreuzbänder mit BPTB-Transplantaten und Interferenzschrauben-Fixation durchgeführt
(PEYRACHE et al. 1996). Die Forscher unterteilten die radiologisch abgebildeten Bohrkanäle
in drei Typen (linear, kavernenartig und konisch), wobei als lineare Erweiterung eine gleichmäßige
Vergrößerung des Bohrkanals auf der ganzen Tunnellänge gilt, während sich das kavernenartige
„Enlargement“ höhlenartig ausbuchtet und sich der konische Typ kegelförmig
darstellt. Innerhalb dieser Studie war der konische TE-Typ am häufigsten (57%), gefolgt vom
kavernenartigen Typ mit 40%. Die lineare Tunnelmorphologie trat nur bei 3% der Fälle auf.
Die unterschiedlichen Tunnelformen wurden des weiteren mit biomechanischen Parametern
wie der Laxizität und des Gesamtbewegungsausmaßes bzw. eines Flexions- und Extensionsdefizits
korreliert, jedoch konnten keine Zusammenhänge zwischen den Tunnelmorphologien
und diesen Messergebnissen hergestellt werden. Allerdings konnte zwischen der residualen
Laxizität und der Formmodifikation ein positiver Trend nachgewiesen werden, d.h. dass der
konische Typ häufiger bei Kniegelenken mit einer Laxizität von mehr als 3 mm auftrat.
Die Formmodifikation der aufgeweiteten Bohrkanäle ist ein multifaktorielles Phänomen, welches
nicht immer konstant ist, sondern sich im Verlauf der Zeit ändern kann (PEYRACHE et
al. 1996). Biologische Faktoren wie z.B. Knochennekrose nach der Bohrung und die Resorption
des nekrotisierten Gewebe spielen eine Rolle. Aber auch mechanische Faktoren, wie z.B.
longitudinale („bungee-cord effect“) und transverse Bewegungen („windshield-wiper motion“)
des Transplantates im Bohrkanal und die damit assozierte Fixationsart werden ätiologisch
den verschiedenen Tunnelmodifikationen zugeordnet (KLEIN et al. 2003). In dieser
Studie aus dem Jahr 2003 sind 29 Patienten erfasst, bei denen ihr gerissenes vorderes Kreuzband
durch Hamstringsehnen mit gelenkferner Fixation ersetzt wurde. Radiologisch wurden
dabei vier Tunnelformen differenziert (linear, kavernenartig, zystisch und konisch), wobei
sich die Erweiterung beim zystischen Typ als pilzförmig auf dem Röntgenbild darstellte. Der
lineare Typ lag mit Abstand am häufigsten vor (59%), danach folgte der kavernenartige Typ
(22%) und der zystische Typ (15%). Die konische Tunnelform war mit 4% am seltensten anzutreffen
(KLEIN et al. 2003). Die Autoren erklärten die Häufigkeitsverteilung der TE-
32

Formen mit der Operations- und Fixationstechnik. Longitudinale Bewegungen entstehen
meist bei gelenkferner Fixation und erzeugen eine lineare Bohrkanalerweiterung und transverse
Bewegungen, die z.B. häufiger bei BPTB- Transplantaten mit gelenknaher Fixation
auftreten, sind verantwortlich für ein konisches Aufweiten des Knochentunnels. Diese Erklärungsansätze
konnten in einer anderen Studie nicht bestätigt werden, dort trat z.B. bei vorliegender
longitudinaler Bewegung des Transplantates im Bohrtunnel kein lineares „Tunnel Enlargement“
auf, wie es der Theorie nach zu erwarten gewesen wäre (CLATWORTHY et al.
1999).
2.3.9 Klinische Relevanz
2.3.9.1 Revisionsoperationen
Dem Phänomen der Bohrkanalerweiterung kommt in Hinblick auf Revisionsoperationen eine
hohe klinische Relevanz zu.
Die Rekonstruktionen nach Verletzungen bzw. Rissen des vorderen Kreuzbandes werden in
den USA jährlich an etwa 102 000 Patienten vorgenommen (OWINGS u. KOZAK 1998).
Ein Versagen dieser primären Kreuzbandersatzoperation tritt jährlich bei 3 bis 10% der USamerikanischen
Patienten auf, was sehr häufig einen erneuten operativen Eingriff nach sich
zieht. Eine andere Studie aus dem Jahr 1996 schätzt die Revisionsrate 5-10 Jahre nach der
Erstoperation auf 8% (WETZLER et al. 1996), eine weitere deutsche Studie gibt gemäß ihrer
Untersuchungsergebnisse den Revisionsanteil mit 13% an (WIRTH u. PETERS 1998). Kinder
und Jugendliche müssen sich wahrscheinlich weitaus häufiger einem erneuten operativen
Eingriff am Knie unterziehen, da die Rerupturrate des Transplantates bei Heranwachsenden
deutlich höher als bei erwachsenen Patienten ist (AICHROTH et al. 2002; BALES et al.
2004). In einer Studie von MCINTOSH et. al. (2006), in der bei 16 jugendlichen Patienten ein
Kreuzbandersatz mit Hamstringsehnen durchgeführt wurde, lag die Revisionsrate bei 43,8%.
Ein Fehlschlagen nach Kreuzbandrekonstruktion liegt dann vor, wenn eine postoperative Infektion
aufgetreten ist, Schmerzen den freien Gebrauch des Gelenks verhindern, eine erhebliche
Bewegungseinschränkung vorliegt und das Knie instabil geblieben ist oder wieder wurde
(KOHN u. RUPP 2000).
33

Ätiologisch teilen die Autoren das Misslingen in drei Kategorien ein: Zum einen werden operationstechnische
Fehler, zum anderen die mangelhafte Einheilung des Transplantates und ein
erneutes Trauma als Ursachen angesehen. Andere Autoren beschreiben eine fehlerhafte Bohrkanalpositionierung,
eine erneute traumatische Einwirkung und eine posterolaterale Defizienz
als Hauptfaktoren des Scheiterns des primären Kreuzbandersatzes (NOYES u. BARBER-
WESTIN 2001).
Das Vorliegen einer Bohrkanalerweiterung kann die Revisionsoperation erheblich erschweren.
Die Schwere der Komplikationen ist abhängig von der Art der Fehlpositionierungen der
initial gebohrten Knochentunnel. Diese fehlerhaften Bohrkanalplatzierungen treten sehr häufig
bei Doppelbündelrekonstruktionen mit insgesamt drei gebohrten Knochenkanälen auf.
Diese Doppelbündelrekonstruktionen werden von vielen Autoren als die überlegenere Kreuzbandoperationsmethode
erachtet, da sie im Vergleich zur Einbündel-Technik der anatomischen
Komplexität und Stabilität des nativen Kreuzbandes mit zwei Bandanteilen sehr nah
kommen (RADFORD u. AMIS 1990). Allerdings konnten dieselben Autoren einige Jahre
später diese Hypothese durch einen erneuten Vergleich der unterschiedlichen OP-Techniken
im Schafmodell nicht mehr bestätigen (RADFORD et al. 1994). Es zeigte sich, dass bei der
DB-Technik die Bohrkanalwände und der Gelenkknorpel verstärkt degenerierten (ossäre Resorption)
und in Folge dessen die Kniegelenke instabiler wurden.
Da diese diffizile operative Technik sehr oft durchgeführt wird, spielt sie vor dem Hintergrund
der Fehlpositionierungsfrequenz der Bohrtunnel und der Revisionen mit dem erheblichen
Einfluss des Phänomens der Bohrkanalerweiterung eine bedeutende Rolle.
Die Erschwerung von Revisionen bei vorhandenem „Tunnel Enlargement“ hängt von der Art
der fehlerhaften Kanalplatzierung ab. Eine komplette Fehllage des primär gebohrten Tunnels
deutlich zu weit ventral ist unproblematisch: der neue Kanal kann dorsal ohne Überlappung
des alten angelegt werden. Schwierig wird es bei einer inkompletten Fehllage, hierbei wird
ein neuer Kanal gebohrt, der sich mit dem alten überschneidet, wobei eine Fixation mit Interferenzschrauben
nicht mehr möglich ist, da diese auf die Integrität der Knochenwand angewiesen
sind. Bei gleichzeitig vorhandenen Kanalaufweitungen ist eine korrekt anatomische
Positionierung des Transplantates äußerst problematisch. Deswegen muss in diesem Fall der
Defekt durch Kürettage mit autologem Knochen z.B. aus dem Tibiakopf oder Beckenkamm
aufgefüllt werden (KOHN u. RUPP 2000).
34

Nach diesem ersten Eingriff muss die Einheilung dieser Knochenplastik abgewartet werden,
wobei die Angaben über diesen Zeitraum sehr verschieden sind. So empfehlen einige Autoren
eine Karenzzeit von sechs bis 12 Wochen (GETELMANN u. FRIEDMANN 1999) und andere
vier bis sechs Monate bis zur eigentlichen Revision (OETTEL u. IMHOFF 1998). Auch
bei anderen Faktoren, die eine korrigierende Operation notwendig machen, etwa ein erneutes
Trauma des Gelenkbandes, muss bei einem erweiterten Bohrkanal trotz korrekter Platzierung
des alten Kanals ein zweizeitiges Vorgehen erfolgen.
Wenn das Phänomen der Bohrkanalerweiterung nicht auftritt, kann die Durchführung dieser
aufwändigen zweizeitigen Prozeduren in ihrer Zahl verringert werden. Deshalb sollte in Hinblick
auf Revisionsoperationen die Ausbildung eines „Tunnel Enlargements“ vermieden oder
minimiert werden (KLEIN et al. 2003). Außerdem wird die Revision mit Doppelbündel-
Transplantaten und drei Bohrkanälen bei gleichzeitigem Vorliegen einer stark ausgeprägten
Bohrkanalerweiterung nicht angeraten (ZANTOP u. PETERSEN 2007).
2.3.9.2 Kniestabilität und Bohrkanalerweiterung
Von sehr großem Interesse ist auch der Zusammenhang einer postoperativ auftretenden Bohrkanalaufweitung
mit der Stabilität des Kniegelenks. Diverse ältere Studien konnten keinen
Beweis dafür liefern, dass es eine Abhängigkeit zwischen klinischen Messergebnissen, wie
etwa der AP-Translation als wichtiger Stabilitätsparameter und einer Erweiterung des Bohrkanals
nach vorderer Kreuzbandrekonstruktion gibt (AGLIETTI et al. 1998; CLATWORTHY
et al. 1999; FINK et al. 2001; KLEIN et al. 2003). In einer Publikation aus dem Jahr 2005
wurde zwar beschrieben, dass die Laxizität und auch der Anteil von TE (≥ 2mm) bei extrakortikaler
Fixation (Gruppe B) deutlich häufiger auftritt als bei gelenknaher Befestigung
(Gruppe A), aber eine Abhängigkeit konnte jedoch nicht bewiesen werden. So traten auch bei
Ausschluss der Patienten mit Stabilitätsproblematik signifikant mehr TE in Gruppe B auf
(FAUNO u. KAALUND 2005). Allerdings konnte eine andere Studie erstmalig und bisher
alleinig eine signifikante Beziehung zwischen einem tibialen „Tunnel Enlargement“ und der
anterioren Laxizität des Kniegelenks aufzeigen (WEBSTER et al. 2005). In der Studie von
FAUNO u. KAALUND (2005) wurde außerdem die These aufgestellt, dass die ansteigende
Steifigkeit des Transplantates bei gelenknaher transkondylärer Fixation einen Einfluss auf das
Transplantatverhalten hat. Eine weitere Studie hob hervor, dass die funktionelle und ge-
35

wünscht hohe Steifigkeit weitgehend abhängig von der Fixation und in Hinblick darauf die
gelenknahe Befestigung im Vergleich zum Endobutton ® die überlegenere Methode ist (TO et
al. 1999).
2.4 Ziele und Hypothesen dieser Studie
Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, grundlegende Informationen über das radiologische
Auftreten der Bohrkanalerweiterung im Rahmen einer Kreuzbandersatzoperation bei Individuen
mit noch offenen Wachstumsfugen zu gewinnen.
Wir haben Kreuzbandrekonstruktionen an juvenilen Schafen mit gelenkferner Fixation mittels
Endobutton ® durchgeführt, da die gelenknahe Befestigung die Gefahr des frühzeitigen Wachstumsfugenschlusses
birgt (JÜRGENSEN 2003). Diese gelenkferne Fixationsmethode kann
die Ausbildung einer femoralen Bohrkanalerweiterung begünstigen (L’INSALATA et al.
1997), so dass wir unser Augenmerk auf die femoralen Bohrkanäle gelegt haben.
Es sollte untersucht werden, ob bzw. welche Zusammenhänge mit Parametern aus biomechanischen,
histologischen und osteodensitometrischen Untersuchungen bestehen.
Die erste Hypothese dieser Arbeit ist, dass ein „Tunnel Enlargement“ (TE) Auswirkung auf
die Stabilität des Gelenks hat.
Zweitens wird vermutet, dass die Querschnittsfläche des Transplantates mit einem TE in Zusammenhang
steht.
Ein besonderes Augenmerk wird auch auf die beiden diagnostischen, bildgebenden Systeme
Röntgen und Computertomographie hinsichtlich der Sensitivität bei der Feststellung dieser
postoperativen Erscheinung gelegt. Hierzu wird drittens vermutet, dass das Röntgen weniger
sensitiv in der Diagnose ist und tendenziell kleinere Durchmesserwerte misst.
Es wird viertens angenommen, dass das TE durch die Prädominanz von knochenabbauenden
Osteoklasten bedingt ist.
Die gewonnenen Daten können mit bereits durchgeführten Studien am Schafmodell verglichen
werden. Sie sind potentiell von erheblicher Relevanz in Hinblick auf postoperative
Komplikationen nach Sehnen- und Bandverletzungen bei Kindern und Jugendlichen in der
Humanmedizin.
36

3 Material und Methoden
3.1 Studienaufbau
3.1.1 Allgemeines
In dieser interdisziplinären Studie wurde bei 32 weiblichen Schwarzköpfigen Fleischschafen
im Alter von vier Monaten ein operativer Ersatz des vorderen Kreuzbandes durchgeführt.
Die Schafe wurden in vier Gruppen aufgeteilt, so dass jeweils 8 Tiere sequentiell nach drei,
sechs, 12 und 24 Wochen euthanasiert worden sind. Sechs weitere Referenztiere wurden zum
Zeitpunkt 0 direkt post operationem getötet.
Alle Eingriffe wurden durch denselben Operateur und mit derselben Operationstechnik
durchgeführt. Die nicht operierte, kontralaterale linke Seite diente als Kontrollgruppe bei den
biomechanischen Untersuchungen, d.h. nach der Euthanasie wurden die Hintergliedmaßen im
Hüftgelenk abgetrennt und die linken und rechten Kniegelenke einer biomechanischen Untersuchung
unterzogen. Die operierten rechten Gelenke wurden für die vorliegende Dissertation
radiologisch, histologisch und knochendensitometrisch untersucht.
Der Tierversuch wurde von der zuständigen Behörde, dem Niedersächsischen Landesamt für
Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES) unter der Tierversuchsnummer
05/933 genehmigt.
3.1.2 Zeitpunkt-Null-Tiere
Es wurden Kreuzbandrekonstruktionen an den Kniegelenken von sechs weiblichen juvenilen
(vier Monate alten) durchgeführt. Die im Hüftgelenk abgesetzten Hintergliedmaße der Tiere
entstammten dem Niedersächsischen Schafverwertungsdienst. Da der Kreuzbandersatz und
die Tötung der Schafe am selben Tag stattfand, konnte man so Referenzproben zum „Zeitpunkt
Null“ gewinnen. Die Operationen erfolgten durch denselben Chirurgen und nach der im
folgenden beschriebenen Methode.
Nach den Eingriffen wurden die Gliedmaßen mit in isotoner Kochsalzlösung getränkten
Kompressen umwickelt, in luftdichte Plastikhüllen verschweißt und zur Lagerung bei –20°C
eingefroren.
37

3.1.3 Nomenklatur
Die insgesamt 38 Tiere wurden zu Beginn der Studie in fünf Zeitgruppen mit jeweils acht
bzw. sechs Tieren eingeteilt. Je nach Zugehörigkeit zu einer Zeitgruppe stand an erster Stelle
der Nomenklatur die Woche (0, 3, 6, 12 bzw. 24 Wochen). Die zweite Angabe nach dem
Schrägstrich ist die individuelle numerische Identifikation eines jeden Schafes innerhalb ihrer
Wochengruppe, d.h. es fand pro Wochengruppe eine Durchnummerierung von 1-8 statt bzw.
von 1-6 der Tiere vom „Zeitpunkt Null“. Die dritte Nomenklaturstelle beinhaltete die Kennzeichnung
der Zugehörigkeit des vorliegenden Präparates zu der intakten oder operierten
Gliedmaße, dabei stand ein „i“ für die intakte und ein „o“ für die operierte Seite (Tab.1).
Tab. 1: Nomenklatur der Schafe mit den operierten rechten Kniegelenken und Anzahl der Tiere pro
Wochengruppe und Gesamtanzahl innerhalb der Studie.
Nomenklatur/Anzahl der operierten Schafe (rechte Kniegelenke)
0-Wochengruppe 0/1/o; 0/2/o; 0/3/o; 0/4/o; 0/5/o; 0/6/o = 6
3-Wochengruppe 3/1/o; 3/2/o; 3/3/o; 3/4/o; 3/5/o; 3/6/o; 3/7/o; 3/8/o = 8
6-Wochengruppe 6/1/o, 6/2/o; 6/3/o; 6/4/o; 6/5/o; 6/6/o; 6/7/o, 6/8/o = 8
12-Wochengruppe 12/1/o; 12/2/o; 12/3/o; 12/4/o; 12/5/o; 12/6/o; 12/7/o; 12/8/o = 8
24-Wochengruppe 24/1/o; 24/2/o; 24/3/o; 24/4/o; 24/5/o; 24/6/o; 24/7/o; 24/8/o = 8
Gesamtanzahl = 38
3.2 Tierhaltung
3.2.1 Prä operationem
Die 32 juvenilen weiblichen Schafe wurden vom Niedersächsischen Schafverwertungsdienst
nach Erhalt der Genehmigung des Tierversuchs zum Zentralen Tierlabor der Medizinischen
Hochschule Hannover geliefert und dort eingestallt. Vor der Einstallung wurden alle Tiere
einer klinischen Allgemeinuntersuchung und Gewichtskontrolle unterzogen und mit Albendazol
(Valbazen ® , Pfizer, Karlsruhe, Deutschland) oder Moxidectin (Cydectin ® , Fort Dodge,
Würselen) gegen Endoparasiten behandelt. Es wurden nur Schafe in einwandfreiem Gesundheitszustand
eingestallt. Das Körpergewicht betrug vor der Operation zwischen 28,0 und 35,8
38

kg. Zur Gewöhnung an die Laborumgebung wurden die Schafe die ersten 14 Tage in Gruppen
zu je vier Tieren in einem Quarantäne-Stall (2,5 x 3 m) auf Stroh gehalten. Heu und Wasser
standen den Tieren ad libitum zur Verfügung. Die Schwarzkopfschafe bekamen zusätzlich
eine tägliche Fütterungsration von 100-200 g pelletiertem Mischfutter (Ergänzungsfuttermittel
für Zuchtschafe (Hg 58 S; Raiffeisen) pro Tier. Zusätzlich wurde ein Mineralleckstein (Mineralleckmasse
für Schafe, KAWO, Hildesheim, Deutschland) zur Deckung des Mineralstoffbedarfs
angeboten. Darüber hinaus wurde auf den täglichen menschlichen Kontakt, die
Betreuung und die medizinische Überwachung geachtet. Das zu operierende Tier wurde 24
Stunden prä operationem in eine nicht eingestreute Box mit freiem Zugang zu Wasser umgestallt,
um die notwendige Nüchternheit zu gewährleisten.
3.2.2 Post operationem
Während der Aufwachphase und in der ersten Nacht nach der Operation verweilten die Schafe
in einer Einzelbox mit den Maßen 1,2 m x 1,6 m. Die operierte Gliedmaße wurde danach
nicht immobilisiert, so dass sie uneingeschränkt belastet werden konnte. In der mit Stroh eingestreuten
Box wurde Wasser über Selbsttränken ad libitum angeboten. Wegen der Gefahr
der Schlundverstopfung wurde Heu und Kraftfutter erst nach dem ersten Tag post operationem
angeboten. In den darauf folgenden sieben bis zehn Tagen waren die Schafe jeweils in
einer Gruppe von 2-8 Tieren in einem 12 m² großen, mit Stroh eingestreuten Stall untergebracht.
Täglich wurde eine Wundkontrolle, eine Schmerzbewertung und eine Lahmheitskontrolle
bzw.-gradeinteilung nach HUNT et al. (2005) vorgenommen. Nach weiteren 7-
10 Tagen wurde die Gruppe in die Außenanlage des Zentralen Tierlabors der Medizinischen
Hochschule Hannover umgestallt. Diese besteht aus einem dreiseitig geschlossenen, 3,5 m x 5
m großen Offenstall, der mit Stroh eingestreut ist und einem betonierten Auslauf mit der Größe
10 m x 3,5 m, zu welchem die Tiere tagsüber freien Zugang hatten (Abb. 2). Dort wurde
die Wundkontrolle im wöchentlichen Rhythmus durchgeführt. Post operationem wurden die
Futterrationen den Standzeiten der Schafe angepasst und das pelletierte Mischfutter mit
Quetschfutter (Raiffeisen) im Verhältnis 1:4 gemischt. Die Rationen begannen bei ca. 300g
und diese wurden dann im Wachstumsverlauf auf ca. 700g pro Tier und Tag gesteigert. Die
Heuration erhöhte sich bis zum Ende der 24-wöchigen Standzeit von 1 kg auf ca. 3 kg pro
Schaf und Tag.
39

Während der gesamten Standzeit wurde das Allgemeinbefinden und der Gesundheitszustand
der Schafe täglich kontrolliert.
Abb. 2: Tiergruppe im dreiseitig geschlossenen, 3,5 m x 5 m großen Offenstall in der Außenanlage
des Zentralen Tierlabors der Medizinischen Hochschule Hannover. Die operierten Gliedmaßen wur-
den nicht immobilisiert, so dass sie uneingeschränkt belastet werden konnten.
3.3 Operation
3.3.1 Prämedikation und Narkose
Die Narkose der Tiere wurde mit einer Bolusinjektion des Injektionsnarkotikums Propofol
(Propofol-Lipuro ® 1%, B.Braun Melsungen AG, Deutschland) in einer Dosierung von 6
mg/kg KGW über eine Venenverweilkanüle (BD Adsyte Pro ® , 1,3 x 45 mm, Becton Dickinson
SA, Madrid, Spanien) in der Vena cephalica antebrachii eingeleitet. Danach wurden die
Schafe mit einem Endotrachealtubus (Medos Medizintechnik GmbH, Stolberg, Deutschland),
der einen Innendurchmesser von 8 mm aufwies, orotracheal intubiert. Desweiteren wurde
eine Pansensonde geschoben und auf die Bindehaut Dexpanthenol (Bepanthen Roche; Hoffmann-La
Roche AG, Grenzach-Wyhlen, Deutschland) zum Schutz der Augen aufgetragen.
Als Prämedikation erhielten die Schafe eine Sedation mit Midazolam (Midazolam-Curamed ® -
40

Injektionslösung; CuraMED Pharma GmbH, Deutschland) i.v. in einer Dosis von 0,15 mg/kg
Körpergewicht. Zur intra- und postoperativen Analgesie wurden 0,01 mg/kg Burprenorphin
(Temgesic ® , Essex Pharma GmbH, Deutschland) i.m. und Carprofen (Rimadyl ® , Pfizer
GmbH, Karlsruhe, Deutschland) je zur Hälfte s.c und i.v., in einer Initialdosis von 4 mg/kg,
verwendet. Die Tiere wurden in den Operationssaal verbracht und zur Aufrechterhaltung der
Narkose an ein halbgeschlossenes System (Fabius Beatmungsgerät, Dräger Medical Deutsch-
land GmbH, Lübeck, Deutschland) angeschlossen (Abb. 3). Als Inhalationsnarkotikum zur
Erhaltung wurde in einer durchschnittlichen Konzentration von 2,4 Vol % in der endtidalen
Expirationsluft Isofluran (Forene ® , Abbott GmbH & Co. KG, Deutschland) mit Sauerstoff als
Trägergas eingesetzt. Die Schafe sind während der Operation mit Hilfe von intermittierender
positiver Druckbeatmung ventiliert worden. Die regelmäßige Kontrolle der Normokapnie und
des Blutdrucks über eine Blutdruckmanschette an der rechten Vordergliedmaße (small adult,
Nr. 572472, Datex-Ohmeda GmbH, Freiburg, Deutschland) erfolgte durch das Überwachungssgerät
Cardiocap 3 (Datex-Ohmeda GmbH, Freiburg, Deutschland). Das Opioidanalgetikum
Fentanyl (Fentanyl-Janssen ® , Janssen-Cilag GmbH, Deutschland) wurde zur
zusätzlichen Analgesie jeweils 5 Minuten vor der Entnahme des Sehnensplits und Eröffnung
des Kniegelenks in einer Dosierung von 1-2 µg/kg KGW i.v. injiziert. Wenn die Notwendigkeit
bestand, wurde mit dem Ataraktikum/Sedativum Midazolam (Midazolam-Curamed ® -
Injektionslösung, CuraMED Pharma GmbH, Deutschland) mit 4-8 mg die Narkose vertieft.
Die Schafe erhielten während der Operation 5-10 ml/kg/h Ringer-Laktat-Lösung über einen
venösen Zugang. Die perioperative Antibiose erfolgte unmittelbar vor dem operativen Eingriff
mit Procain-Benzylpenicillin (Langzeitpenicillin und Dihydrostreptomycin, aniMedica,
Deutschland) i.m. mit einer Dosierung von 5 mg/kg KGW. Am 2. und 4. Tag nach der Operation
wurde diese Medikation in gleicher Dosierung subkutan wiederholt. Zur Schmerztherapie
wurde Buprenorphin (0,01 mg/kg KGW) 6-8 Stunden nach der ersten Gabe am Tag der Operation
und am ersten postoperativen Tag s.c., sowie 2 mg/kg KGW Carprofen täglich bis zu
drei Tage post op. verabreicht. Die Applikation von Carprofen in der oben genannten Dosierung
wurde in Abhängigkeit von Allgemeinbefinden und Ausprägung der Lahmheit individuell
verlängert bzw. auch wiederholt.
41

Abb. 3: Vorbereitung des Schafs im Operationssaal. Das Tier wurde in linksseitiger Rückenlage an
drei Beinen fixiert, wobei das rechte Hinterbein frei beweglich blieb. Die rechte Hinterextremität wurde
rasiert, gewaschen und mit Braunoderm ® (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert
und zur Aufrechterhaltung der Narkose an ein halbgeschlossenes System (Fabius Beatmungsgerät,
Dräger Medical Deutschland GmbH, Lübeck, Deutschland) angeschlossen.
3.3.2 Operationstechnik
Alle Eingriffe wurden von demselben Chirurgen und mit derselben Operationstechnik durchgeführt.
Die Tiere wurden in linksseitiger Rückenlage an drei Beinen fixiert, wobei das rechte
Hinterbein frei beweglich blieb. Die rechte Hinterextremität wurde rasiert, gewaschen und mit
Braunoderm ® (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert (Abb. 3). Anschließend
erfolgte die sterile Abdeckung, um ein keimfreies Operationsfeld zu gewährleisten.
Eine 40 mm lange Hautinzision unmittelbar proximal des Tuber calcanei der rechten Hintergliedmaße
ermöglichte den Zugang zur gemeinsamen Sehnenscheide der Endsehnen des
M. flexor digitalis superficialis und des M. gastrocnemius. Nach Eröffnung der Sehnenscheide
wurden beide Sehnen freipräpariert und unter Schonung der Bursa calcanei von beiden
Sehnen ein 60 mm langer und im Querschnitt 2 x 3 mm dicker Split der Sehnen entnommen.
Diese Sehnensplits lagerten bis zur Transplantatpräparation in NaCl getränkten Kom-
42

pressen. Anschließend wurde die Sehnenscheide mit einem 2-0 PDS ® -Faden wieder verschlossen,
bevor ein fortlaufender subkutaner Wundverschluss mit einem 3-0 Vicryl Plus ® -
Faden, eine Hautnaht durch Einzelhefte mit einem 3-0 Monocryl ® -Faden und eine sterile
Wundabdeckung folgte. Für die Präparation des Transplantates wurden die beiden Sehnenanteile
in einer dafür entsprechenden Vorrichtung eingespannt (Graft Master II ® , Smith &
Nephew, Andover, USA). Um ein im Querschnitt rundes Transplantat mit einem Durchmesser
von 4,5 mm herzustellen, wurden die beiden Sehnensplits längs aneinander gelegt und an
ihren Enden über eine Länge von je 20 mm mit einem nicht resorbierbaren Faden (Ethibond
Excel ® Stärke 0) über sogenannte „baseball stitches“ miteinander vernäht (Abb. 4). Das
Transplantat blieb bis zum Einziehen im Graft Master ® mit einer definierten Kraft von 15
pounds eingespannt und wurde durch NaCl getränkte Gazen feucht gehalten.
Abb 4. Transplantat mit oberer Fadenadaptation („baseball stitches“) und Fadenschlinge zwischen
Endobutton ® und Transplantat. Flipfaden (links) und Zugfaden (rechts) sind in den Endobutton ® eingezogen.
In der linken Bildhälfte befindet sich ein Fixationsknopf (Suture Washer ® ), mit dem der
Kreuzbandersatz tibial verankert wurde.
43

Die Arthrotomie erfolgte über einen anteromedialen Zugang, die Schnittführung begann 3 cm
proximal des oberen Patellapols und endete distal in der Höhe der medialen Kante der Tuberositas
tibiae. Es folgte die ansatznahe Durchtrennung des Retinaculum parapatellare mediale
und die partielle Resektion des Hoffa’schen Fettkörpers und im Anschluss daran die Luxation
der Patella nach lateral. Das vordere Kreuzband wurde freipräpariert und ansatznah reseziert.
Nach Entfernung des Periosts medial und distal der Tuberositas tibiae konnte mit Hilfe eines
im 45° Winkels angesetzten Zielgeräts (ACL Tip Aimer ® , Smith & Nephew, Andover, USA)
gebohrt werden (Abb. 5). Die Bohrung erfolgte zuerst mit einem 2,4 mm starken Bohrdraht
und anschließend mit dem 4,5 mm starken Endobutton ® -Bohrer. Der femorale Tunnel wurde
mit der gleichen Technik transtibial und unter Schonung des hinteren Kreuzbandes angelegt.
Bei dieser Vorgehensweise wurden sowohl die femorale als auch die tibiale Epiphysenfuge
perforiert.
Abb. 5: Skizze des rechten Kniegelenks mit Platzierung des Zielgeräts (A, B) in der Aufsicht von
kranial (A) und in der Aufsicht von medial (B). Schematische Darstellung des operierten rechten
Kniegelenks mit Kreuzbandersatz und tibialer Fixation durch den Suture Washer ® bzw. femoraler
Befestigung durch den Endobutton ® (C).
44

Die Tunnellängen (femoral, tibial, Gesamtlänge) wurden mit einer Messlehre bestimmt, wobei
die Gesamttunnellänge im Bereich von 65 bis 80 mm lag. Aufgrund dieser Abmessungen
ließ sich die notwendige Fadenlänge der Fadenschlinge zwischen Transplantat und Verknüpfungsstelle
am Endobutton ® berechnen, um zu gewährleisten, dass jeweils 15-20 mm autologes
Sehnenmaterials femoral und tibial im Knochentunnel zu liegen kamen. In den Endobutton
® wurde nun ein Zugfaden, ein Ethibond Excel ® -Faden der Stärke 5 und ein sogenannter
Flipfaden (Ethibond Excel ® -Faden der Stärke 2) eingezogen. Mit Hilfe eines Bohrdrahts mit
Öse, an dessen Ende Zug- und Flipfaden befestigt waren, wurde das Transplantatkonstrukt
orthograd so weit vorgeschoben, bis der Bohrdraht samt Fäden am lateralen Oberschenkel
wieder zum Vorschein kamen. Durch den Zugfaden konnte das Transplantat nun auch durch
den Tunnel geleitet werden. Sobald der Endobutton ® den femoralen Anteil des Tunnels passiert
hatte, ist er durch den Flipfaden quergestellt und in Folge dessen auf der lateralen Femurkortikalis
positioniert worden. Im weiteren Verlauf wurden die autologen Sehnenpräparate
mittels 20 Bewegungszyklen des Kniegelenks und Zug durch ein Tensiometer auf
die endgültige Spannung von 20 N präkonditioniert. Das nun ausreichend vorgespannte
Transplantat wurde schließlich mit einem Fixationsknopf (Suture Washer ® ) über die Haltefäden
tibial befestigt (Abb. 4). Der Wundverschluss erfolgte schichtweise. Zuerst wurde die
Muskulatur und dann das Retinaculum parapatellare mediale und die Gelenkkapsel jeweils
mit einem 3-0 Vicryl Plus ® -Faden adaptiert. Die Oberschenkelfaszie wurde in fortlaufender
Naht mit einem 2-0 PDS ® -Faden und die Unterhaut mit einem 3-0 Vicryl Plus ® -Faden verschlossen.
Zum Schluss wurde die Haut mit Einzelheften mit einem 3-0 Monocryl ® -Faden
vernäht und die Wunde mit einem transparenten Sprühverband (Hansaplast ® ) geschützt. Am
Versuchsende wurden die Tiere entsprechend der Gruppeneinteilung zu den verschiedenen
Zeitpunkten (3, 6, 12, 24 Wochen) durch intravenöse Injektion von Propofol (Propofol-Lipuro
® 1%, B.Braun Melsungen AG, Deutschland) mit 6 mg/kg KGW und Pentobarbital mit
einer Dosierung von 50-60 mg/kg KGW (Eutha 77 ® ; Essex Pharma GmbH, München,
Deutschland) getötet.
Für die vorliegende Studie zum Thema der Bohrkanalerweiterung nach vorderem Kreuzbandersatz
wurden die operierten Gliedmaße radiologisch, biomechanisch, histologisch und knochendensitometrisch
untersucht. Die biomechanischen Daten der intakten, linken Extremität
dienten als Referenz.
45

3.4 Postoperativer Verlauf
Von den insgesamt 32 Schwarzköpfigen Fleischschafen starben zwei Tiere (3/3; 6/7) post op.
an Pneumonie und mussten von der Evaluation ausgeschlossen werden. So waren innerhalb
dieser Studie 30 Tiere für Forschungszwecke verfügbar. Pro Zeitgruppe (3, 6, 12 und 24 Wochen)
waren es 8 Tiere, wobei jeweils zwei Schafe für histologische Untersuchungen in Dissertationen
mit anderer Fragestellung verwendet wurden und deshalb für die vorliegende Dissertation
nicht genutzt werden konnten und sich so die Gruppengröße auf sechs Tiere reduzierte.
Damit standen für die in der Folge beschriebenen Untersuchungen dieser Dissertation insgesamt
28 Tiere d.h. sechs Tiere pro Zeitgruppe (0, 12 und 24 Wochen) bzw. fünf Tiere aufgrund
des jeweils verstorbenen Schafes in der 3- und der 6-Wochengruppe für die durchzuführenden
Untersuchungen zur Verfügung.
Es folgt eine tabellarische Auflistung, welche Tiere in die Auswertung der jeweiligen Untersuchungen
gelangten und schlussfolgernd daraus welche Probanden aus technischen, methodischen
und materialbedingten Gründen ausfielen (Tab. 2, 3, 4).
Tab. 2: Auflistung der Tiere, welche im CT und Röntgen nach VKB-Ersatz radiologisch untersucht
und anschließend ausgewertet wurden, indem Durchmesser (Röntgen) bzw. Durchmesser und Fläche
(CT) des Bohrkanals gemessen wurde. Aufgrund vereinzelt schlechter Bildqualität der Röntgen-/CT-
Aufnahmen fielen Tiere aus der Auswertung.
Tieranzahl CT Tieranzahl Röntgen
0-Wochengruppe 0/1; 0/2; 0/3; 0/4; 0/5; 0/6 = 6 keine Röntgenaufnahmen = 0
3-Wochengruppe 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5
6-Wochengruppe 6/3; 6/4; 6/5; 6/6 = 4 6/3; 6/4; 6/5; 6/6 = 4
12-Wochengruppe 12/3; 12/5,12/6; 12/7; 12/8 = 5 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7; 12/8 = 6
24-Wochengruppe 24/1; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 5 24/1; 24/3; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 6
Gesamtanzahl Tiere = 25 = 21
46

Tab. 3: Auflistung der Tiere, welche knochendensitometrisch (DXA) und histologisch untersucht
wurden und in die Auswertung gelangten. Aufgrund vereinzelt schlechter Bildqualität in der knochendensitometrischen
Untersuchung fielen einzelne Tiere aus der Evaluierung.
Tieranzahl DXA Tieranzahl Histologie
0-Wochengruppe 0/1; 0/2; 0/3; 0/4; 0/5; 0/6 = 6 0/1; 0/2; 0;3; 0/4, 0/5; 0/6 = 6
3-Wochengruppe 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5
6-Wochengruppe 6/3; 6/4; 6/5; 6/6; 6/8 = 5 6/3; 6/4; 6/5; 6/6; 6/8 = 5
12-Wochengruppe 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7 = 5 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7; 12/8 = 6
24-Wochengruppe 24/1; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 5 24/1; 24/3; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 6
Gesamtanzahl Tiere = 26 = 28
Tab. 4: Auflistung der Tiere, welche biomechanisch untersucht und ausgewertet worden sind, wobei
die Kniegelenke der rechten Gliedmaße eines jeden Tieres operiert wurden und die der linken Gliedmaße
als Kontrolle intakt blieben.
Tieranzahl Biomechanik (intakte/operierte Kniegelenke)
0-Wochengruppe 0/1; 0/2; 0/3; 0/4; 0/5; 0/6 (nur operierte Kniegelenke) = 6
3-Wochengruppe 3/1; 3/2; 3/5; 3/6; 3/8 = 5
6-Wochengruppe 6/3; 6/4; 6/5; 6/6; 6/8 = 5
12-Wochengruppe 12/3; 12/4; 12/5,12/6; 12/7;12/8 = 6
24-Wochengruppe 24/1;24/3; 24/4; 24/5; 24/6; 24/7 = 6
Gesamtanzahl Tiere = 28
47

3.5 Untersuchungen
In den folgenden Abschnitten werden die vier Untersuchungen (Radiologie, Biomechanik,
Knochendichte und Histologie) vorgestellt, die für die Diagnostik des „Tunnel Enlargements“
und die Beschreibung dieses Phänomens maßgeblich sind (Abb. 6).
Abb. 6: Übersicht, der im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten vier Untersuchungen (Radiologie,
Biomechanik, Knochendichte und Histologie) zur Detektierung und Beschreibung des Phänomens
der Bohrkanalerweiterung.
48

3.5.1 Radiologie
3.5.1.1 Konventionelles Röntgen
Nach den Operationen und den Euthanasien wurde zu den verschiedenen Wochenzeitpunkten
die exartikulierte Hintergliedmaße des jeweiligen Tieres mit einem mobilen isozentrischen C-
Bogen Schnittbild-/Durchleuchtungsgeräts (ISO-C-3D, Siemens AG Erlangen) in zwei Ebenen
konventionell geröntgt. Als Marker für die Referenzierung wurde eine Stahlkugel mit
einem Durchmesser von 30 mm verwendet. Dabei wurden von den rechten Hinterextremitäten
eines jeden Tieres eine anterior/posterior (ap) und eine mediolaterale Aufnahme (m/l) angefertigt.
3.5.1.2 Computerassistierte Auswertung des Röntgenbildes
Die Durchmesser der femoralen Bohrkanäle auf dem konventionellen Röntgenbild wurden
mittels der Software „mediCAD Version 2.02“ der Firma Hectec GmbH, Niederviehbach,
Deutschland mit einer Messgenauigkeit von 1 mm bzw. 1° computerassistiert vermessen . Der
femorale Bohrkanal wurde in beiden Ebenen (ap und mediolateral) vermessen. Beim Vermessen
des femoralen Bohrkanals wurde eine gelenknahe, eine mittige und eine gelenkferne proximale
Ebene festgelegt. Die gelenknahe Position wurde als „femur artikulär“ („fa“), die mittige
mit „femur mittig“ („fm“) und die gelenkferne mit „femur proximal“ („fp“) benannt. Für
diese Festlegung wurde zuerst mit Hilfe der mediCAD II-Software eine Hilfslinie vom Tunneleingang
bis zum Tunnelausgang gezogen. Nach digitalem Ausmessen der Länge dieser
Linie wurde die Mitte bzw. die mittlere Ebene bestimmt. Die jeweiligen fa- und fp-Ebenen
wurden mit gleichem Abstand zur Mitte festgesetzt. Die Durchmesser des TEs wurden rechtwinklig
zur genannten Achsenhilfslinie an diesen drei genannten Stellen digital eingezeichnet
und digital vermessen (Abb. 7).
Anhand der computerassistierten Auswertungen des Röntgenbildes ergaben sich Daten zum
Vorliegen bzw. Ausmaß einer Bohrtunnelerweiterung („Tunnel Enlargement“).
49

Abb. 7: Zur Vermessung des femoralen „Tunnel Enlargement“ im Röntgenbild wurde eine gelenknahe
(femur artikulär), eine mittige (femur mittig) und eine gelenkferne proximale Ebene (femur proximal)
jeweils rechtwinklig zur Achsenhilfslinie festgelegt. Die Durchmesser des TEs wurden entlang
der drei Ebenenachsen mit einer speziellen Software bestimmt. Zur Veranschaulichung der Begrenzungen
des erweiterten Bohrkanals wurden in dieser Abbildung pro Ebene jeweils zwei schwarze
Hilfslinien eingezeichnet. Die drei Ebenen und die Achsenhilfslinie sind in dieser mediolateralen
Röntgenaufnahme des ovinen Kniegelenks mit Femur (obere Bildhälfte) und Tibia (untere Bildhälfte)
gelb eingezeichnet. Die Metallimplantate sind am Ende des femoralen (Endobutton®) und tibialen
Bohrkanals (Suture Washer®) gut zu erkennen.
3.5.1.3 Formenbestimmung
Anhand der digitalisierten anterior-posterior Röntgenaufnahmen des femoralen TEs der operierten
Hintergliedmaßen wurde die Einteilung in die vier Formen des „Tunnel Enlargements“
(KLEIN et al. 2003) durchgeführt, es lagen vier verschiedene Tunnelmorphologien (linear,
konisch, kavernenartig und zystisch) vor.
50

3.5.2 Computertomographie
Die Hinterextremitäten bzw. Kniegelenke der Versuchstiere wurden post operationem et mortem
mit einem mobilen isozentrischen C-Bogen Schnittbild-/Durchleuchtungsgeräts (ISO-C-
3D, Siemens AG Erlangen) in der Medizinischen Hochschule Hannover radiologisch untersucht
(Abb. 8).
Aus diesen 3D-Daten werden Hochkontrastschnittbilder als zweidimensionale und multiplanare
Rekonstruktionen in allen drei Raumebenen (axial, sagittal, und coronar) errechnet und
visualisiert. Die computertomographische (CT) Untersuchung wurde bei voller Extension der
Gliedmaße durchgeführt. Aus dem DICOM Datensatz wurden multiplanare Reformationen
generiert.
Zur Vermessung des femoralen TEs wurde eine Parasagittale derart eingestellt, dass das TE in
seiner vollen kraniokaudalen Ausdehnung zu erkennen war.
Anhand der bildlichen Darstellung erfolgte analog zur Vorgehensweise bei der Röntgenauswertung
die Festlegung einer proximalen, mittleren und gelenknahen Ebene.
Abb. 8: Computertomographische Untersuchung der ovinen rechten Kniegelenke mit einem mobilen
isozentrischen C-Bogen (ISO-C-3D, Siemens AG Erlangen) in der Medizinischen Hochschule Hannover.
51

3.5.2.1 Computerassistierte Auswertung der CT-Aufnahmen
Die Auswertung des computertomographischen Bilddatensatzes erfolgte in der radiologischen
Abteilung der Medizinischen Hochschule Hannover. Die computerassistierte Analyse und
Vermessung der radiologisch dargestellten, digitalisierten Bohrkanäle wurde mittels der diagnostischen
Software „Volume Viewer Plus Voxtool 5.4.39“ der Firma General Electric Medical
Systems, Buc Cedex, Frankreich durchgeführt.
Die computertomographisch dargestellten femoralen Bohrkanäle einschließlich Tunnelerweiterung
wurden nach den Parametern Durchmesser und Fläche vermessen. Dabei ähnelt
die Vorgehensweise der Analyse der CT-Bilder stark der röntgenologischen Auswertung. Ein
multiplanares schräges Schnittbild (sogenannte „oblique Reformation“) wurde mit Hilfe der
vier-Quadranten-Ansicht bestimmt. Zuerst wurden wieder die drei Ebenen mit derselben Nomenklatur
(fa, fm, fp) bestimmt, rechtwinklig zu der digital gezogenen Hilfslinie, die der
Länge des Bohrtunnels entsprach. Im parasagittalen Schnittbild fand pro Ebene die Vermessung
des Durchmessers (mm) und in der axialen Aufnahme die Bestimmung der Fläche
(mm²) statt (Abb. 9). Der Parameter Fläche ist in der Nomenklatur mit einem „a“ abgekürzt
worden (faa, fma, fpa). So erhielt man pro Tier sechs Werte zur Charakterisierung des femoralen
Bohrkanals und des TEs.
Abb. 9: Im parasagittalen Schnittbild (linkes Bild) erfolgte pro Ebene die Vermessung des Durchmessers
(mm). Anhand der axialen Aufnahme (rechtes Bild) wurde die Fläche (mm²) des TEs (A=
schwarze rundliche Struktur) bestimmt. Die drei femoralen Ebenen und die Achsenhilfslinie (linkes
Bild) sind gelb eingezeichnet.
52

3.5.2.2 Gradeinteilung
Die in der CT-Auswertung gewonnenen Durchmesser- und Flächenabmessungen der mittleren
Ebene (fm) aller Tiere wurden dann arbiträr in einem „Tunnel Enlargement“ Klassifikationsschema
geordnet. Dabei wurden je nach Ausprägung der Bohrkanalerweiterung vier Grade
unterschieden: Grundlage der Klassifikation ist die Zunahme des Durchmessers bzw. der Fläche
in Relation zum ursprünglich gebohrten Kanaldurchmesser. Grad 0 entsprach keiner Tunnelvergrößerung,
Grad 1 bedeutete mildes, Grad 2 eindeutiges und Grad 3 massives „Tunnel
Enlargement“. Die TE-Klassifikation berücksichtigt bei der Einteilung der Abmessungen
nach der prozentualen Vergrößerung, dass die beiden metrischen Angaben Durchmesser und
Fläche gemäß der Formel r² * π im Verhältnis zueinander stehen (Tab. 5).
Tab. 5: Einteilung der computertomographisch detektierten Bohrkanalerweiterung (TE) in vier Grade
anhand der Durchmesser- und Flächenmessdaten bzw. aufgrund der Zunahmen dieser zwei Werte,
wobei Grad 0 keine, Grad 1 milde, Grad 2 eindeutige und Grad 3 massive Bohrkanalerweiterung bedeutet.
Durchmesserzunahme Flächenzunahme
Grad 0 (kein TE) 0-10% (= 0- 4,95mm) 0-21%(= 0- 19,24mm 2 )
Grad 1 (mildes TE) 10-25% (= 4,95- 5,63mm) 21-56% (= 19.24- 24,85mm 2 )
Grad 2 (eindeutiges TE) 25-50% (= 5,63- 6,75mm) 56-125%(= 24,85- 35,18mm 2 )
Grad 3 (massives TE) >50% (= >6,75mm) >125% (= >35,18mm 2 )
53

3.5.3 Biomechanik
Im Rahmen der Gesamtstudie erfolgte eine eingehende Untersuchung der Schafknochen
(DREYMANN 2007)
In der vorliegenden Arbeit zum Thema der Bohrtunnelerweiterung wurden diese Ergebnisse
vor allem in Hinblick auf Korrelationen mit den Resultaten der radiologischen, knochendensitometrischen
und histologischen Untersuchungen verwendet.
3.5.3.1 Vorbereitung
Für die biomechanischen Untersuchungen wurden die Kniegelenke von sechs bzw. fünf Tieren
pro Wochengruppe sowie die „Zeitpunkt-Null-Tiere“ (n = 6) verwendet. Nach der Euthanasie
der zu untersuchenden Tiere wurden die Hintergliedmaßen im Hüftgelenk exartikuliert.
Anschließend wurde die Haut abpräpariert und die Hinterextremitäten in mit isotoner Kochsalzlösung
getränkten Kompressen umwickelt. Die Proben wurden in luftdichten Plastikhüllen
eingeschweißt gelagert und im Labor für Biomechanik und Biomaterialien (LBB) bei –20°C
eingefroren.
Zwölf Stunden vor der jeweiligen biomechanischen Testung wurden diese Proben wieder
aufgetaut. Danach folgte die Entfernung bzw. Abtrennung des proximalen Drittels des Femurs
und des distalen Drittels der Tibia mit einer Handsäge.
Bis auf die Kniegelenkskapsel wurde das gesamte Weichteilgewebe abpräpariert sowie die
Knochenhaut (Periost) mit einem Raspatorium entfernt. Während der vorbereitenden Maßnahmen
und der eigentlichen Testungen wurden die Kniegelenkspräparate regelmäßig mittels
in isotoner Kochsalzlösung getränkten Gaze befeuchtet. Die freien Knochenenden wurden
dann in Metallzylinder eingebettet, dafür verwendete man einen Drei-Komponenten-Kunstharz
(Rencast). Vorher wurden in diese Zylinder 3-6 Löcher gebohrt, in die das erst noch flüssige
Kunstharz hineinfließen konnte und nach Aushärtung dadurch eine stabilere Verankerung
des Knochen in dieser Metallvorrichtung gewährleistete. Desweiteren wurden die Zylinder
mit Vaseline eingefettet und jeweils eine Öffnung des Metalltunnels mit einem breiten Klebeband
verschlossen und in die andere Öffnung mittig die Tibia platziert. Vorsichtig wurde nun
der nach Herstelleranweisung zu gleichen Gewichtsanteilen vermengte Drei-Komponenten-
Kleber in den schmalen Raum zwischen Knochen und Metall gegossen, bis dieser nach ca. 15
54

Minuten aushärtete. In gleicher Weise wurde mit dem femoralen Anteil des Kniegelenkpräparats
verfahren. Die im folgenden beschriebenen biomechanischen Testungen fanden alle
in den Räumen des Labors für Biomechanik und Biomaterialien der Orthopädischen Klinik
der Medizinischen Hochschule Hannover statt.
3.5.3.2 Anterior-Posterior-Translation
Die Stabilität des Knies wurde anhand des Parameters der Anterior-Posterior-Translation
(AP-Translation) in einem Robotersystem (KUKA KR 15/1) getestet (Abb. 10).
Der Roboter ist in der Lage externe Kräfte in sechs Freiheitsgraden entlang eines kartesischen
Koordinatensystems auf das Gelenk auszuüben und ermöglicht u.a. die Simulation einer klinischen
Untersuchung (Schubladentest). Das System arbeitet in zwei Modi, wobei entweder der
Faktor Kraft oder der Faktor Weg am Anfang der Testung definiert wird. Die Anterior-Posterior
Stabilität ist bei operierten und intakten Kniegelenken in Millimetern (mm) bestimmt
worden und ist als mögliche tibiale Translation nach anterior und posterior bei einer Maximalkraft
von ± 50 Newton (N) definiert.
Das zu testende Knie wurde mittels der Metallzylinder in 90° Flexion im Roboter eingespannt.
Zuerst ist die Neutralposition bestimmt worden, d.h. in der das vordere Kreuzband
(intaktes Gelenk) bzw. das Transplantat (operiertes Gelenk) nicht belastet wurde. Danach
folgte die Erstellung eines Koordinatensystems für das jeweilige Knie, wobei das Zentrum
dieses Systems durch Extensions-/Außenrotations- und Innenrotationsbewegungen von jeweils
2,5° ermittelt worden ist. Die Tibia wurde dann entlang der entsprechenden Achse mit
einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s in Relation zum Femur nach anterior und posterior bewegt
bis die Maximalkraft von ± 50 N erreicht war (5 Freiheitsgrade).
Pro Versuchsdurchlauf fanden unter simultaner Messung von Kraft und Weg drei derartige
Bewegungszyklen statt. Bestimmt wurde die AP-Translation zunächst an den Kniepräparaten
mit vorhandener Gelenkkapsel, danach wurden für denselben Test Kapsel, Kollateralbänder
und Menisken direkt am Roboter entfernt.
Nach Abschluss der Translationsprüfung wurden die Gelenkpräparate mit Zylinder aus ihrer
Verankerung am Roboter gelöst und für die weiteren Untersuchungen erfolgte die Entfernung
des hinteren Kreuzbandes mittels eines Skalpells.
55

3.5.3.3 Steifigkeit
Die funktionelle Steifigkeit wurde im Rahmen der AP-Translationsmessung bestimmt. Das
für die Testung der AP-Verschiebbarkeit erstellte Koordinatensystem für das jeweilige Knie
diente auch der Ableitung der Steifigkeit. Das Zentrum dieses Systems wurde durch Extensions-/Außenrotations-
und Innenrotationsbewegungen von jeweils 2,5° ermittelt. Die Tibia
wurde dann entlang der entsprechenden Achse mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s in
Relation zum Femur nach anterior und posterior bewegt bis die Maximalkraft von ± 50 N
erreicht war (5 Freiheitsgrade). Pro Versuchsdurchlauf fanden unter simultaner Messung von
Kraft (N) und Weg (mm) drei derartige Bewegungszyklen statt. Die Steifigkeit (N/mm), die
als Steigung aus dem jeweiligen Kraft-Weg-Diagramm abgeleitet wurde, repräsentiert die
Fähigkeit des Kreuzbandes bzw. des Transplantates zur Kraftaufnahme im „Anschlagpunkt“
bei der Bewegung nach anterior. Je höher die Steifigkeit, desto steiler die Kurve und desto
kürzer der Weg bis zur Maximalkraft von 50 N bzw. bis zum „Anschlag“, d.h. bis zum Endpunkt
der Kurve.
56

3.5.3.4 Querschnittsflächenmessung
Zur Messung des Querschnitts des vorderen Kreuzbandes bzw. des Transplantates bestand das
Kniegelenkspräparat nur noch aus Femur, Tibia und der verbindenen Bandstruktur. Die Bestimmung
der Querschnittsfläche erfolgte an einem Lasermikrometer im Labor für Biomechanik
und Biomaterialien der Orthopädischen Klinik der MHH. Dafür wurde das Gelenk
über eine zwischen den Femurkondylen proximal angebrachte Schraube in der entsprechend
dafür vorgesehenen Vorrichtung des Lasermikrometers fixiert (Abb. 10).
Die Tibia wurde wiederum mit formbaren Kunststoffmaterial im unteren Teil des Mikrometers
positioniert und befestigt. Die Probe war im Bereich des vorderen Kreuzbandes bzw.
des Transplantates zentriert und der Umriss und die Querschnittsfläche dieser Struktur wurde
im intraartikulären Bereich nach einer Gesamtrotation von 360° in Einzelschritten von 3° bestimmt.
Abb. 10: Seitenansicht eines ovinen rechten Kniegelenks mit Gelenkkapsel bei der Testung der AP-
Translation mit dem Roboter (linkes Bild); Im Lasermikrometer fixiertes rechtes Kniegelenk im Rahmen
der intraartikulären Querschnittsflächenmessung (rechtes Bild).
57

3.5.3.5 Geräte und Materialien
Folgende Geräte und Materialien wurden für die biomechanischen Untersuchungen verwendet:
Geräte und Materialien Herkunft
Einmalspritze 5 ml, Injekt, B. Braun Melsungen AG, Melsungen
Kanüle 0,9 x 40 mm, BD Microlance TM3, Becton
Dickinson S.A., Spanien
Lasermikrometer Laser Micro Diameter, Takikawa Engineering
Materialtestmaschine Zwick, Typ 144570, Ulm
Rencast FC 53
Isocyanate + Polyol + Aluminiumoxidpulver,
(Drei-Komponenten-Kunstharz)
Gößl & Pfaff GmbH, Karlskron/Brautlach
Roboter ( siehe ap.Translationstestung) KUKA KR 15/1, KUKA Roboter GmbH,
Augsburg
Schlauchfolie Omnilab GmbH & Co. KG, Bremen
sterile isotone Kochsalzlösung 0,9% B. Braun Melsungen AG, Melsungen
Videokamera Handycam DCR-HC17E, Sony ® , Japan
58

3.5.4 Knochendichtemessung
Die Knochendichtemessung der Femurknochen erfolgte nach den radiologischen und biome-
chanischen Untersuchungen in der Orthopädischen Klinik der Medizinischen Hochschule
Hannover. Die in Plastikhüllen eingeschweißten, mit der Nomenklatur gekennzeichneten und
bei –20°C eingefrorenen Proben wurden in einer Kühlbox dorthin transportiert. Die Messung
der Knochendichte (Osteodensitometrie) erfolgte mit dem Verfahren der Zwei-Energie-
Röntgen-Absorptiometrie (Dual Energy X-Ray Absorptiometry bzw. DXA).
Die distalen kondylären und metaphysären Anteile der Femora der Gruppentiere wurden mittels
eines Hologic QDR Discovery A 4500 X-ray Knochen-Densitometers (Hologic, USA)
radiologisch gescannt und osteodensitometrisch vermessen (Abb. 11). Mit Hilfe der zugehörigen
Software „QDR for Windows“ (Hologic, USA) wurden die Aufnahmen anschließend
computerassistiert graphisch dargestellt und ausgewertet. Zur Qualitätskontrolle wurde das
DXA-Gerät zunächst nach Anleitung des Herstellers mit einem humanen lumbalen Wirbelkörperphantom
(Model DPA/QDR-1 Anthropomorphic Spine Phantom, Hologic) kalibriert.
Dabei wird das Wirbelkörpermodell so auf dem Untersuchungstisch positioniert, dass es parallel
zur Rückseite des Untersuchungstisches liegt, der weiße Punkt auf dem Phantom links
des Tisches zu liegen kommt und das Fadenkreuz des Lasers auf diesen zentriert ist. Erst nach
erfolgreicher Qualitätskontrolle und bestandener Systemtestung kann dann die eigentliche
Probenmessung beginnen.
Die Kniegelenkspräparate wurden dafür auf dem Messtisch platziert und am Fadenkreuz des
Lasers, welcher dem Startpunkt der Messung entspricht, ausgerichtet. Nach Eingabe der Präparatedaten,
Auswahl des Scan-Typs („small animal“) und Einstellung der Auflösung (regional
high resolution) am Computer, wurde die Messung gestartet. Die Röntgenstrahlen wurden
fächerförmig unidirektional über das Präparat geleitet, die die Probe fixierende Person war
dabei durch Bleischürze und –handschuhe geschützt. Die resultierenden Bilder wurden im
Anschluss mit der QDR-Software computerassistiert ausgewertet. Pro Tier und Aufnahme
wurden drei flächenbegrenzende „Regions Of Interests“ (ROI) bestimmt. Die erste (ROI 1)
ermittelte dabei die Knochendichte im Bereich der medialen Femurkondyle, die zweite (ROI
2) rund um den femoralen Bohrkanal und die dritte (ROI 3) im Areal der Metaphyse. Gemessen
wurde der Knochenmineralgehalt in Gramm (g) (BMC, Bone Mineral Content) in der
„Region Of Interest“, welche mit der Flächeneinheit Quadratzentimeter (cm²) angegeben ist.
59

Aus diesen zwei Parametern (BMC und ROI) ermittelt der Computer die Knochendichte
(BMD, Bone Mineral Density) in g/cm². Die ROI ist ein der Aufnahme individuell angepasstes
Rechteck, welches in den jeweiligen Abmessungen 7 Mal kopiert wird und überlappend in
dem Areal der medialen Kondyle, des Tunnels oder der Metaphyse zu liegen kommt. Die
Knochendichte pro rechteckförmiges Areal wird automatisch durch die Software bestimmt
bzw. berechnet und die Knochendichte der jeweiligen ROI der Knochenprobe wird danach
durch Mittelwertsbestimmung berechnet (Abb. 11).
Im Anschluss an die Knochendichtebestimmung wurden die Präparate gekühlt in das Labor
für Biomechanik und Biomaterialien transportiert, erneut in Plastikhüllen eingeschweißt, mit
der Nomenklatur versehen und bei –20°C wieder eingefroren.
Abb. 11: Linkes Bild: Knochendichtemessung mit dem Hologic QDR Discovery A 4500 X-ray Knochen-Densitometers
(Hologic, USA); Rechtes Bild: Anwenderoberfläche der computerassistierten
Auswertung mittels der Software „QDR for Windows“ (Hologic, USA) am Beispiel der ROI 2 (femoraler
Bohrkanal).
60

3.5.5 Histologische Untersuchung
3.5.7.1 Probenmaterial
Nach den radiologischen, biomechanischen und knochendensitometrischen Untersuchungen
wurden aus den femoralen Anteilen der Kniegelenke der Schafe histologische Präparate angefertigt,
die im Hinblick auf das Vorliegen bzw. das Ausmaß einer Bohrkanalerweiterung mit
drei speziellen Techniken gefärbt und anschließend analysiert und bewertet wurden.
3.5.7.2 Präzisionsbohrung
Als erster Schritt der histologischen Präparation wurde in den zentralen Forschungswerkstätten
der Medizinischen Hochschule eine zylindrische Bohrung an den femoralen Knochenanteilen
der Proben mit einem zentral gelegenen Tunnel vorgenommen.
Speziell für dieses Projekt zum Thema der Bohrkanalerweiterung nach vorderem Kreuzbandersatz
wurde dort ein gezahnter Hohlbohrer entworfen und angefertigt. Dieser Hohlbohrer
(Werkstoff-Nr. 1.4301/V2A) bestand aus rost- und säurebeständigem, hochlegiertem V2A-
Stahl (Krupp, Deutschland). Das fertige V2A-Rohr hatte an seinem oberen Ende einen gezahnten
Rand (Zähnezahl: 24, Zahntiefe: 1,7 mm, Zahnteilung: 3,46 mm), bei einer Gesamtlänge
von 62 mm und einem Innendurchmesser von 22 und einem Außendurchmesser von 25
mm (Abb. 12).
Dieser Hohlbohrer wurde in eine Bohrmaschine vom Typ FP 2 (Deckel Aktiengesellschaft,
München, Deutschland) eingespannt. Unter der Leitung eines Feinmechanikermeisters wurde
die Zylinderbohrung der Knochenpräparate durchgeführt. Die in Plastikfolien eingeschweißten
Knochenproben wurden nach einer Auftauzeit von einer Stunde in die zentralen
Forschungswerkstätten der Medizinischen Hochschule transportiert und vor Ort mit Hilfe von
Pinzette und Skalpell vom anhaftenden Weichteilgewebe getrennt.
Nach vorheriger genauer Begutachtung der jeweiligen Probe und der Abschätzung der Lage
des femoralen Bohrkanals mit einem K-Draht führte der Feinmechanikmeister die maschinelle
Präzisionsbohrung durch. Das Resultat war ein jeweils ca. 5-6 cm langer Knochenzylinder
mit dem zentral gelegenen femoralen Tunnel und einer deutlich erkennbaren Wachs-
61

tumsfuge (Abb. 13). Diese Knochenproben wurden danach in verschließbare, mit der entsprechenden
Nomenklatur versehene Hartplastikbecher umgesetzt und mit neutral gepuffertem
3,5%igem Formaldehyd bedeckt und fixiert.
Abb. 12: Der gezahnte Hohlbohrer (Werkstoff-Nr. 1.4301/V2A) besteht aus rost- und säurebeständigem,
hochlegiertem Stahl (Krupp, Deutschland) und diente der Zylinderbohrung im Bereich des femoralen
Bohrkanals.
Abb. 13: Ansicht des femoralen Knochens nach der maschinellen Zylinderbohrung (linkes Bild). Das
Resultat war ein jeweils ca. 5-6 cm langer Knochenzylinder mit dem zentral gelegenen femoralen
Tunnel und einer deutlich erkennbaren Wachstumsfuge (rechtes Bild).
62

3.5.7.3 Erste Einbettung der Proben mit Methylmetacrylat
Der Transport der Proben von den Zentralen Forschungswerkstätten zum Labor für Biomechanik
und Biomaterialien der Medizinischen Hochschule erfolgte direkt im Anschluss an
die Präzisionsbohrung. Zunächst erfolgte eine Korrektur der Länge der Knochenpräparate mit
einer Handsäge in der biomechanischen Werkstatt des Labor für Biomechanik und Biomaterialien
der Orthopädischen Klinik der MHH. Dazu wurden vom jeweiligen 5-6 cm langen Knochenstück
an beiden Enden ca. 1,5 cm abgesetzt, weil dies für das Einbetten der Proben mit
Methylmetacrylat (Technovit 9100 Neu ®, Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG, Wehrheim,
Deutschland) in die entsprechend dafür vorgesehenen Hartplastikformen (Höhe 3 cm, Innendurchmesser
4 cm) erforderlich war. Der zeitliche Verlauf der Kunstoffeinbettung wurde
durch das Protokoll von der Fa. Heraeus Kulzer (Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG, Wehrheim,
Deutschland) vorgegeben. Zunächst erfolgte nun die Fixierung der Proben in den Plastikbechern
in neutral gepuffertem 3,5% Formaldehyd bei Raumtemperatur für fünf Tage, danach
eine Dehydrierung mittels einer aufsteigenden Alkoholreihe (70%iger Alkohol, 96%iger
Alkohol, 2-Isopropanol) jeweils für fünf Tage, wobei die Medien dreimal täglich gewechselt
wurden. Während der Alkoholschritte führte die Aufbewahrung auf einem Rüttler zu einer
vollständigen Durchmischung. Anschließend lagerten die Proben zur Entfettung für weitere
fünf Tage unter dem Abzug in Xylol (Intermedium), das ebenfalls regelmäßig 3 x täglich gewechselt
wurde. Luftansammlungen in den Knochenproben wurden nach jedem Lösungsmittelwechsel
mit dem Exsikkator unter Vakuumeinfluss entfernt.
Die anschließende Lagerung der Proben in der Präinfiltrationslösung in den schon erwähnten
Einbettförmchen fand für 8 Tage ohne Erneuerung dieser Flüssigkeit bei 4° C im Kühlschrank
statt, die Einlegung bzw. Aufbewahrung in der Infiltrationslösung erfolgte für weitere 21 Tage
bei gleicher Temperatur. Während der Prä-/ bzw. Infiltrationsphase wurde täglich mit dem
Exsikkator Vakuum gezogen, um störende Luftblasen aus den Knochenpräparaten zu entfernen.
Die Erneuerung des Infiltrationsmediums erfolgte einmalig nach 14 Tagen.
Die Polymerisation der Proben bzw. des infiltrierten Mediums dauerte nur zwei Tage bei einer
Lagerung von –4° C, sie fand am 22. Tag nach Einbettungsbeginn statt. Hierfür wurden
die angemischten Technovit 9100 New ® -Stammlösungen A und B nach dem mitgelieferten
Protokoll im Verhältnis 9:1 vermischt und zu den in Einbettförmchen (Innendurchmesser 4
cm) ausgerichteten Proben gegeben (Abb. 14). Nach vollständiger Polymerisation nach ca.
63

zwei Tagen bei – 4° C wurden die Proben anschließend manuell aus den Förmchen gedrückt
und einige Tage unter dem Abzug aufbewahrt (Abb. 14).
Abb. 14: Knochenzylinder in Einbettförmchen (Innendurchmesser 4 cm), welche mit Technovit 9100
New ® -Stammlösungen A und B im Mischverhältnis 9:1 aufgefüllt waren (linkes Bild); Knochenzylinder
nach vollständiger Polymerisation bzw. Aushärtung des Kunststoffs (rechtes Bild).
3.5.7.4 Sägen der Proben
Die in Methylmetacrylat (Technovit 9100 Neu ® ) ausgehärteten Proben wurden schließlich aus
den Hartplastikformen gedrückt, mit wasserfestem Stift beschriftet und mit einer wasserbetriebenen
Bandsäge vom Typ 310 CP (Exakt Apparatebau GmbH, Norderstedt, Deutschland)
im LBB weiterbearbeitet. Durch Abmessen mit einem Lineal wurde die Mitte des Knochenzylinders
bestimmt und aus diesem mittleren Bereich eine 6 mm dicke Scheibe mit der
Bandsäge herausgesägt. Hierfür wurde das entsprechende Areal mit einem wasserfesten
schwarzen Stift gekennzeichnet, in die Fixationsvorrichtung der Bandsäge geschraubt und
schließlich nach der markierten Vorgabe mit einem 300 Mikrometer dicken diamantbeschichteten
Bandsägeblatt in seiner Form entsprechend verändert.
Auf die nun vorliegende 6 mm dicke Knochenscheibe wurde wiederum eine 12 x 9 mm große
Rechteckschablone aus Pappe gesetzt, mit einem wasserfesten Stift umfahren und entlang
dieser Markierung erneut zugesägt. Dabei wurde darauf geachtet, dass der Bohrkanal der knöchernen
Scheibe zentral unter der Schablone zu liegen kam (Abb. 15).
64

Abb. 15: Heraussägen einer 6 mm dicken Scheibe aus dem mittleren Bereich des Knochenzylinders
mittels einer wasserbetriebenen Bandsäge und Aufsetzen einer rechteckigen Schablone, die mit
schwarzem Stift umfahren wurde (linkes Bild); Anhand dieser Markierung wurde die Knochenscheibe
in Rechteckform (12 x 9 mm) mit zentralem Bohrkanal und Transplantat (Fadengewebe: bläulich)
erneut zurechtgesägt (rechtes Bild).
3.5.7.5 Zweite Einbettung der Proben mit Methylmetacrylat
Diese zugesägten 12 x 9 mm großen rechteckigen Knochenproben wurden dann unter Verwendung
des Technovit 9100 New ® Systems (Methylmetacrylat) nach dem Schema von Kulzer
eingebettet.
Hierfür wurden kleinere Einbettformen mit einem Innendurchmesser von 2,5 cm und einer
Höhe von 3 cm genutzt. Im unteren Teil dieser Formen war ein Hartplastikaufsatz mit einer
hexagonalen Vertiefung aufgesetzt. In diese Vertiefung wurde das kleine rechteckige Knochenstück
gelegt, dort polymerisierte es im letzten Schritt der Kunststoffeinbettung durch den
Kontakt mit der Stammlösungenmischung innerhalb von 2 Tagen bei – 4° C aus.
Das Resultat war ein ausgehärteter bräunlicher Zylinder aus Methylmetacrylat, an dessen Ende
sich ein hexagonaler Vorsprung mit innenliegendem Knochenrechteck befand (Abb. 16).
65

Abb. 16: Seitenansicht des ausgehärteten Kunststoffblöckchens mit innenliegendem Knochenrechteck
(linkes Bild); Aufsicht des polymerisierten Kunststoffblöckchens, wobei der Bohrkanal mit Transplantat
und Fadenmaterial (bläulich) gut zu erkennen ist (rechtes Bild).
3.5.7.6 Schneiden
Diese sechseckigen Kunststoffblöcke wurden danach in ein Rotationsmikrotom vom Typ RM
21 55 (Leica, Bensheim, Deutschland) eingespannt. Daran wurden pro Tier bzw. Knochenprobe
30 Schnitte mit einer Dicke von 5 Mikrometer angefertigt und auf beschichtete Objektträger
(Mischung aus Ponal/Poly-L-Lysin ® , Sigma) aufgebracht. Vor jedem Schnitt wurde das
Probenblöckchen mit 30%igen Ethanol befeuchtet, um ein Zerreißen der Schnitte zu vermeiden.
Zur Streckung fand eine Benetzung der Schnitte mit 96%igen Ethanol direkt auf dem
Objektträger statt. Anschließend bedeckte eine durchsichtige Kisolfolie die Schnitte und die
fertiggestellten Objektträger wurden dann im Folgenden in einer Objektträgerpresse für 2 Tage
im Wärmeschrank getrocknet.
3.5.7.7 Histologische Färbungen
Als histologische Färbungen wurden die von-Kossa-Färbung, die Toluidin-Blau-Färbung und
die TRAP (Tartrat Resistente Acide Phosphatase)-Färbung ausgewählt.
Dabei wurden mindestens zwei Schnitte im Abstand von 100 µm (aus der oberflächlichen und
aus der tiefen Schnittebene) pro Probe bzw. Tier der jeweiligen Färbung unterzogen. Hierfür
wurde zunächst die Kisolfolie von der Objektträgeroberfläche entfernt, die Schnitte dann mit
66

Xylol (zweimal für jeweils 20 Minuten) und Methoxyethylacetat (MEA; einmalig für 20 Mi-
nuten) entplastet. Danach wurden die Schnitte in einer absteigenden Alkoholreihe rehydriert,
d.h. für je 2 Minuten zweimal durch Isopropanol, einmal für jeweils 2 Minuten durch 96%
igen und 70%igen Alkohol geführt und schließlich für zwei Minuten in destilliertes Wasser
gestellt.
3.5.7.8 Von-Kossa-Färbung
Die von-Kossa-Färbung dient zur Untersuchung von Knochengewebe, wobei Kalzium in den
Karbonaten und Phosphaten gegen Silberionen ausgetauscht wird, die anschließend durch
Lichteinstrahlung zu metallischem Silber reduziert werden. Kalzium färbt sich in dieser Färbung
braun-schwarz an und Zellkerne stellen sich rot dar (ROMEIS 1989).
Die Schnitte wurden zunächst 30 Minuten in einer 5%igen Silbernitratlösung (Fa. Merck)
gelagert, wobei sie dem starken Lichteinfall einer UV-Lichtlampe ausgesetzt waren.
Nach Ablauf dieser Zeit folgte eine mikroskopische Kontrolle und die Objektträger wurden
dreimal in destilliertem Wasser gespült. Danach erfolgte die Reduktionsreaktion mit 1%igen
Pyrogallol (Fa. Merck) und nach der anschließenden erneuten mikroskopischen Kontrolle
wurden die Schnitte ein weiteres Mal in drei Durchgängen mit destilliertem Wasser gespült.
Zur Fixierung wurden die Schnitte nun mit Na-Thiosulfat (Fa. Merck) fünf Minuten lang inkubiert
bzw. gefärbt. Um eine möglichst geringe Hintergrundfärbung zu erreichen, wurden
die Schnitte im Folgenden mit Leitungswasser gespült, wobei innerhalb von fünf Minuten das
Wasser 3x gewechselt wurde. Zum Abschluss folgten erneut drei Spüldurchgänge mit destilliertem
Wasser und danach wurden die Deckgläschen auf die Objektträger mit Hilfe des Eindeckmedium
Aquatex ® (Fa. Merck) aufgebracht und fixiert. Dieser Vorgang geschah unter
dem Abzug bei Raumtemperatur.
3.5.7.9 Toluidin-Blau-Färbung
Die Toluidin-Blau-Färbung ist eine metachromatische Färbung. Mineralisiertes Knochengewebe
färbt sich blassblau, während Zellen und Weichgewebe blau und Knorpelmatrix und
Mastzellgranula metachromatisch violett gefärbt werden. Die Färbung eignet sich zur Darstellung
von Osteoblasten und Osteoidsäumen, aber auch als generelle Übersichtsfärbung
(ROMEIS 1989).
67

Nach Entplastung (2 x 20 Minuten Xylol, 1 x 20 Minuten MEA) und Rehydrierung mittels
einer absteigenden Alkoholreihe erfolgte die Färbung mit Toluidinblau 0,1% für 20 Sekunden
und anschließend der dreimalige Spülvorgang mit destilliertem Wasser. Zur Entwässerung der
gespülten Schnitte wurde eine aufsteigende Alkoholreihe (jeweils kurze Verweilzeit in 70
%igen und 96%igen Alkohol, danach einminütige Lagerung in 100%igem Isopropanol) verwendet.
Nach zweimaliger Inkubation in Xylol unter dem Abzug, wurden die Deckgläschen
auf die Objektträger bzw. die Schnitte mit Hilfe des Eindeckmedium Eukitt ® (Fa. Merck) aufgebracht
und fixiert.
3.5.7.10 TRAP-Färbung
Die histochemische TRAP-Färbung dient durch Anfärbung des zellspezifischen Enzyms
TRAP (Tartrat Resistente Acide Phosphatase) zum Nachweis von Osteoklasten und deren
Vorstufen, welche sich bei enzymatischer Aktivität unter dem Mikroskop rötlich darstellen
(MINKIN 1982).
Im ersten Schritt wurden die Schnitte zunächst wieder entplastet und rehydriert und danach 20
Minuten in 0,2 molarem Acetat-Puffer vorinkubiert. Anschließend erfolgte die Färbung mit
der nach Protokoll hergestellten Lösung bestehend aus Naphthol-Aminosäuren-Gemisch,
Acetat-Puffer und dem Farbstoff Fast Red bei 37 °C im Wärmeschrank. Dieser Vorgang dauerte
zunächst in einem ersten Durchlauf zwei Stunden. Die Osteoklasten der dabei mitgeführten
Kontrolle eines Knochengewebeschnittes (Röhrenknochen, New Sealand White Rabbit)
färbten sich im Gegensatz zu denen der Schafproben intensiv rot. Auch mit einer später erfolgten
Nachfärbung mit Erhöhung der Einwirkdauer des Reaktionsgemisches auf 3,5 Stunden
wurde die rötliche Färbung nur unwesentlich verstärkt. Nach mikroskopischer Kontrolle
der Färbung wurden die Objektträger dreimal mit destillierten Wasser gespült und dann mit
Aquatex ® eingedeckelt.
3.5.7.11 Mikroskopie, Fotografie und Digitalisierung der histologischen Schnitte
Die im Rahmen dieser Studie gewonnenen histologischen Schnitte wurden für die Auswertung
mikroskopiert, digital abfotografiert und gespeichert. Hierfür wurden das Zeiss Imager
M1 Mikroskop und die Zeiss Farbkamera (Axio Cam MRc) der Klinik für Kleintiere der
68

Tierärztlichen Hochschule Hannover und die dazugehörige Software AxioVision Rel. 4.5
verwendet.
Von den mit den von-Kossa gefärbten Schnitten wurden Gesamtansichten in 50facher Vergrößerung
abfotografiert. Die Bilder der Toluidin-Blau-Färbung und der TRAP-Färbung sind
in 100facher Vergrößerung aufgenommen worden. Die entstandenen Daten wurden im ZVI-
Format gespeichert.
3.5.7.12 Auswertung der histologischen Schnitte
Die vergrößerten und abfotografierten histologischen Schnitte wurden im Labor für Biomechanik
und Biomaterialien der Orthopädischen Klinik der MHH mit der Software AxioVision
Rel. 4.5 ausgewertet (Abb. 17).
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die histologischen Vorgänge in einem 500 μm breiten Ellipsensaum
rund um den femoralen Bohrkanal untersucht. Die Festlegung, Messung und Berechnung
der histomorphometrischen Parameter orientierten sich an der von Parfitt 1987 festgelegten
Nomenklatur und an deren histologischen Bewertungsschema (PARFITT et al.
1987).
Zur Auswertung wurde ein von einer anderen Studiengruppe (Dissertation Janning, 2008 zum
Thema „Auswirkungen von Magnesiumkorrosionsprodukten aus degradierbaren Magnesiumimplantaten
auf den umliegenden, spongiösen Knochen im Kaninchenmodell“ unter der
Betreuung von Dr. Frank Witte) entwickeltes, standardisiertes Auswerteskript der Firma Carl
Zeiss Microimaging GmbH verwendet.
3.5.7.13 Auswertung der von-Kossa-Färbung
In den Gesamtansichten der von-Kossa gefärbten Schnitte wurde zunächst eine den femoralen
Bohrkanal umfahrende Ellipse digital eingezeichnet und anschließend um 500 µm nach außen
in den angrenzenden spongiösen Knochenanteil ausgedehnt (Abb. 17).
Diese 500 µm breite, probenspezifisch angepasste und farblich markierte Ellipse wurde als
Standard für die Auswertung aller gefärbten Schnitte (von-Kossa, Toluidin-Blau, TRAP) dieser
Knochenprobe des speziellen Tieres verwendet.
69

Es folgte an den von-Kossa gefärbten und fotografisch dokumentierten Gewebeschnitten in-
nerhalb der Ellipsenregion die Bestimmung der Knochenoberfläche Bone Surface, BS, (µm) ,
der Knochenfläche Bone Volume, BV (µm 2 ) und der Gesamtfläche Tissue Volume, TV,
(µm 2 ).
Das Auswerteskript ermöglichte außerdem innerhalb der Ellipse den Ausschluss nicht rele-
vanter, miterfasster Anteile der Wachstumsfuge oder kleinerer knochenfreier Bereiche von
der Auswertung.
Abb. 17: Linkes Bild: Auswertungseinheit der histologischen Untersuchung mit Zeiss Axioskop 40,
Zeiss Axiocam MRc und Computerbearbeitung mit der Software AxioVision Rel. 4.5. Rechtes Bild:
Fotografie eines 50-fach vergrößerten mit von-Kossa gefärbten Histologieschnitts mit digital eingezeichneter,
500 µm breiter Ellipse (gelbe Markierung, nicht maßstabsgetreu).
Über die Berechnung des BV/TV-Quotienten mit Prozentangabe als relative Einheit kann eine
vergleichende Aussage über den knöchernen Anteil des Gewebes getroffen werden
(PARFITT et al. 1987).
Die Bestimmung der Knochenoberfläche Bone Surface, BS (µm) diente hauptsächlich der
Kombination mit Daten anderer Färbungen, indem z.B. die Osteoidoberfläche Osteoid Surface,
OS (µm), welche in der Toluidin-Blau-Färbung bestimmt wurde, auf die Knochenoberfläche
BS (µm) bezogen wurde.
Es wurden jeweils 2-3 Schnitte nach diesen drei Parametern vermessen und deren Daten jeweils
pro Tier gemittelt.
70

3.5.7.14 Auswertung Toluidin-Blau-Färbung
Innerhalb der tier- bzw. probenspezifischen Ellipse wurde an den Toluidin-Blau gefärbten
Schnitten die Länge des Osteoidsaums bestimmt. Die manuell markierten Osteoidsaumlängen
wurden summiert und als Osteoidoberfläche (OS in µm) auf die Knochenoberfläche (BS in
µm) bezogen (OS/BS) (PARFITT et al. 1987).
Das Ergebnis verdeutlichte den prozentualen Anteil des Osteoids auf den Knochenoberflächen
und ermöglichte als relativer Wert den Vergleich der Proben miteinander. Zusätzlich
wurde die Toluidin-Blau-Färbung zur allgemeinen Beurteilung der Bohrkanalwand und des
angrenzenden Knochengewebes genutzt.
3.5.7.15 Auswertung der TRAP-Färbung
Die rot angefärbten Osteoklasten wurden pro Probe in zwei bis drei TRAP gefärbten Schnitten
innerhalb der spezifischen Ellipse gezählt. Von der gewonnenen Anzahl TRAP-positiver
Zellen wurde pro Probe bzw. Tier ein Mittelwert berechnet.
Außerdem wurde die mit Osteoklasten besetzte Knochenoberfläche durch den Quotienten
Osteoklastenanzahl/Knochenoberfläche (Osteoclasts/Bone Surface = Ocl/BS in %) bestimmt,
wobei die unterschiedliche Größe der Osteoklasten vernachlässigt wurde.
71

Geräte und Verbrauchsmaterialien für die histologischen Untersuchungen:
Geräte und Verbrauchsmaterialien Herkunft
Abzug Typ 2-453-DAHD, Fa. Köttermann Uelz-Häningsen,
Germany
Rüttler Typ 3005, Gesellschaft für Labortechnik
mbH, Burgwedel
Exsikkator Duran ® , Fa. Omnilab GmbH & Co. KG,
Bremen
Einbettformen Fa. Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG,
Wehrheim
Hartschnittrotationsmikrotom Leica RM 2155, Leica Instruments GmbH,
Nussloch
Mikrotommesser Leica Instruments GmbH, Nussloch
Objektträger SuperFrost ® Menzel GmbH + Co KG, Braunschweig
Kisolfolie Kettenbach GmbH & Co. KG, Eschenburg
Objektträgerpresse Fa. Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG,
Wehrheim
Trockenschrank Typ T5042E, Fa. Heraus
Deckgläser Menzel GmbH & Co KG, Braunschweig
Mikroskop TIHO Axioskop M1,
Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen
Mikroskop LBB Axioskop 40
Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen
Kamera AxioCam MRc,
Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen
Auswertungssoftware Axiovision Rel. 4.5, Bildanalysesystem, Carl
Zeiss MicroImaging GmbH, Göttingen
72

Für die histologische Untersuchung verwendete Chemikalien:
Chemikalien Herkunft
Xylol Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe
2-Methoxyethyl-acetat (MEA) Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn
2-Propanol/ Isopropanol ≥ 99,5 % Carl Roth GmbH + Co. KG, Karlsruhe
Aqua dest. Wasseraufbereitungssystem Rios und
Elix ; Fa. Millipore GmbH, Schwalbach
Silbernitrat Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn
Pyrogallol Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn
Natriumthiosulfat Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn
Essigsäure Konz. mind. 99,8 % Honeywell-Riedel de-Haën, Seelze
Ethanol Fa. J.T.Baker, Deventer
Aquatex Fa. Merck Schuchardt OHG, Hohenbrunn
Eukitt O. Kindler GmbH & Co, Freiburg
Formaldehyd 3,5-3,7 %, neutral gepuffert
Otto Fischer GmbH & Co KG, Saarbrücken
HCl, Konz. 32 % Riedel-de Haën, Seelze
Poly-L-Lysin Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München
Ponal Express Leim Fa. Henke KGaA, Düsseldorf
L(+) Tartaric acid Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München
Fast red TR salt Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München
Naphtol AS-MX Phosphate Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München
Sodium Acetat Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München
Technovit 9100 Neu ® Fa. Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG,
Wehrheim
Toluidin Blau Sigma-Aldrich Chemie GmbH, München
73

3.6 Statistische Auswertung
In Kooperation mit dem Hochschulrechenzentrum der Medizinischen Hochschule Hannover
wurde eine Datenbank zur Erfassung sämtlicher untersuchter Parameter erstellt.
Mit Hilfe von Mitarbeitern dieses Instituts erfolgte auch die statistische Auswertung mittels
des Softwareprogramms SPSS (SPSS, Version 14 Inc., Chicago, IL, USA).
Die radiologischen Messwerte der beiden Diagnostiksysteme CT und Röntgen wurden mit
einem gepaarten t-Test verglichen. Es wurden Korrelationen innerhalb der radiologischen
Untersuchungen vorgenommen, wobei die Messwerte der röntgenologischen Auswertung
denen der CT- Untersuchung gegenübergestellt wurden, d.h. die Werte wurden jeweils paarweise
mit dem Korrelationskoeffizienten nach Pearson berechnet. Die CT- Daten (Durchmesser
bzw. Fläche) bilden die Grundlage für eine Gradeinteilung des „Tunnel Enlargements“.
Diese CT-Daten (Durchmesser bzw. Fläche) und die davon abgeleiteten TE-Grade sind wiederum
mit den Parametern der biomechanischen, knochendensitometrischen (DXA) und histologischen
Analysen nach Pearson korreliert worden. Die gewonnenen Messwerte aus der
Radiologie, Biomechanik, Histologie und der Knochendichtebestimmung wurden wochenweise
gemittelt und Standardabweichungen wurden mit deskriptiver Statistik berechnet. Die
histologischen Parameter Bone Volume/Tissue Volume (BV/TV in %), Osteoid Surface
(OS/BS in %) und Osteoclasts Surface (Ocl/BS in %) mussten zunächst für die Berechnungen
pro Tier und Probe gemittelt werden. Ebenfalls wurden vor der Bestimmung der Wochenmittelwerte
bei den drei femoralen Ebenen im konventionellen Röntgenbild die Durchmesserwerte
und im CT die Durchmesser-/und Flächenwerte pro Tier gemittelt. Die Vergleiche zwischen
den Mittelwerten der Wochen wurden mit einer einfachen Varianzanalyse (one-way
ANOVA) durchgeführt, sie wurden komplettiert durch post-hoc Tests für paarige Vergleiche
und t-Tests für zwei unabhängige Stichproben. Eine weitere einfache Varianzanalyse (oneway
ANOVA) wurde durchgeführt, wobei einmal die Tiergruppen (0, 3, 6, 12, 24 Wochen)
und ein anderes Mal die TE-Gradeinteilung den Faktor darstellen. Alle Daten wurden mit dem
Shapiro-Wilk-Test und dem Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung geprüft. Die
Normalverteilung liegt bei den Werten vor und somit ist die Vorraussetzung für Varianzanalysen
(ANOVA) gegeben und der Einsatz dieser gerechtfertigt. Die Unterschiede bei allen
statistischen Berechnungen wurden bei P ≤ 0,05 als signifikant eingestuft.
74

4 Ergebnisse
4.1 Radiologie
4.1.1 Konventionelles Röntgen
Der femorale Tunneldurchmesser stieg im zeitlichen Verlauf tendenziell an, d.h. dass die Tiere,
die nach drei Wochen euthanasiert wurden, einen geringeren Tunneldurchmesser (5,53
mm ± 0,96 mm) aufwiesen als die 24-Wochen-Tiere (6,56 mm ± 0,66 mm). Nach einem zwischenzeitlichen
Anstieg in der 6-Wochengruppe (5,92 mm ± 0,96 mm) sank der femorale
Durchmesser in der 12-Wochengruppe leicht auf 5,50 ± 0,69 mm.
Die Unterschiede zwischen Woche 24 zu Woche 3 und Woche 12 waren signifikant.
Diese Durchmesserwerte aus dem mittleren Bereich des femoralen Bohrkanals wurden anschließend
mit den Ergebnissen der histologischen und histomorphometrischen Untersuchung
verglichen, da die histologischen Korrelate aus dem mittleren Teil des Knochenzylinders mit
zentralem Tunnel hergestellt wurden. Hierbei zeigte sich, dass der Durchmesser von der 3. bis
zur 6. Woche von 6 mm ± 1 mm auf 7 mm ± 1,41 mm anstieg, dann auf 5,83 mm ± 0,75 mm
in der 12-Wochengruppe absank und sich schließlich wieder auf einen Messwert von 6,83
mm ± 0,75 nach 24 Wochen erhöhte.
Es ließen sich allerdings keine Signifikanzen im Wochenvergleich der Durchmesser der mittleren
Ebene nachweisen.
4.1.1.1. Formenbestimmung
Der lineare Typ des „Tunnel Enlargements“ war mit 62% der mit Abstand häufigste Typ. Die
kavernenartige und zystische Form kamen etwa ähnlich häufig vor (19 und 14%), am seltensten
traten die konisch zulaufenden Bohrkanäle mit 5% in Erscheinung (Abb. 18).
75

Abb. 18: Schematische Darstellung der Operationstechnik (A) und die vier unterschiedlichen Tunnelformen
bei Auftreten einer Bohrkanalerweiterung samt deren Häufigkeit: B) konische Form (5%), C)
lineare Form (62%), D) kavernöse Form (19%) und E) zystische Form (14%)
76

4.1.2 Computertomographie
Die computertomographisch dargestellten femoralen Bohrkanäle wurden nach Durchmesser
und Fläche vermessen.
Bei den femoralen Bohrkanälen wurde nachgewiesen, dass die Durchmesser und Flächen im
zeitlichen Verlauf d.h. vom Operationstag (Durchmesser: 4,52 mm ± 0,21 mm, Fläche: 17,46
mm² ± 3,32 mm²) bis zu 24 Wochen post operationem (7,91 mm ± 1,67 mm, 41,28 mm² ±
10,67 mm²) anstiegen. Es gab signifikante Unterschiede der Messwerte zwischen den einzelnen
Wochengruppen, d.h. bei den Durchmesserwerten gab es zum Zeitpunkt 0 und der 24-
Wochengruppe Signifikanzen zu jeweils allen anderen Gruppen. Bei den Vergleichen der
Flächenwerte unterschieden sich Woche 0 zu Woche 12 und 24 und Woche 3 zu Woche 24
signifikant.
Wie auch im konventionellen Röntgenbild wurde bei der CT-Untersuchung ein besonderes
Augenmerk auf die mittlere Bohrtunnelebene (fm) gelegt. Die Analyse der computertomographischen
Darstellungen zeigte, dass der mittlere Tunneldurchmesser (fm) im zeitlichen
Verlauf von 4,66 mm ± 0,71 mm direkt post operationem auf 7,26 mm ± 1,16 mm in der 24-
Wochengruppe anstieg. Es war insgesamt eine steigende Entwicklung der Durchmesserwerte
zu beobachten: in der 3-Wochengruppe wurde ein Mittelwert von 5,66 mm ± 0,72 mm berechnet,
in der 6-Wochengruppe lag der Wert bei 6,15 mm ± 0,65 mm und nach 12 Wochen
bei 6,62 mm ± 1,52 mm. Die Unterschiede waren zwischen der 0-Wochengruppe zu allen
anderen Zeitpunkten signifikant, es ergaben sich auch Signifikanzen zwischen Woche 3 zu
Woche 24 (Abb. 19).
Die Flächenwerte der mittleren femoralen Ebene erhöhten sich ebenfalls im zeitlichen Verlauf
von 20,18 mm² ± 0,75 mm² direkt post op. auf 24,80 mm² ± 4,45 mm² in der 3-Wochengruppe
und 25,63 mm² ± 6,77 mm² in der 6-Wochengruppe und weiter auf 35,50 mm² ± 21,70
mm² und 36,96 mm² ± 8,09 mm² nach 12 und 24 Wochen. Die Unterschiede waren vom Zeitpunkt
0 zu Woche 12 und 24 signifikant (Abb. 19).
77

Abb. 19: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. in der
CT-Auswertung gemessenen A) Tunneldurchmesser (mm) und B) Tunnelflächen (mm²) der mittleren
femoralen Ebene (durchgezogene Kurvenlinien mit Rechtecken). Es bestanden signifikante Unterschiede
(∗) hinsichtlich des Tunneldurchmessers u.a. von der 0-Wochengruppe zu Woche 6, 12 und 24
und hinsichtlich der Tunnelfläche u.a. von der 0-Wochengruppe zu Woche 12 und 24.
78

4.1.2.1 Gradeinteilung
Die in der CT-Auswertung gewonnenen Durchmesser- und Flächenabmessungen der mittleren
Ebene (fm) aller Tiere wurden nach einem „Tunnel Enlargement“-Klassifikationsschema
geordnet.
Gemäß des Berechnungsschemas und bei der Annahme Grad 1/Grad 2/Grad3 = Tunnel Enlargement
wiesen 76% der Tiere bezogen auf den gemessenen Durchmesser und 80% der
Tiere bezogen auf die Fläche eine Bohrkanalerweiterung auf (Tab. 6).
Tab. 6: Anzahl und prozentualer Anteil der Tiere mit dem entsprechenden TE-Grad. Definition einer
Bohrkanalerweiterung (TE) bei Vorliegen von Grad 1, 2 und/oder 3.
Durchmesserzunahme
( Anzahl/ Prozent )
Grad 0 6 = 24% 5 = 20%
Grad 1 4 = 16% 8 = 32%
Grad 2 10 = 40% 7 = 28%
Grad 3 5 = 20% 5 = 20%
79
Flächenzunahme
( Anzahl/ Prozent )
Gesamt 25 = 100% 25 = 100%
TE Inzidenz =
Grad 1+Grad 2+Grad 3
19 = 76% 20 = 80%
Für die weiteren Auswertungen wurden die Grad 2 und Grad 3- Tiere selektiert, d.h. alle Tiere
mit mindestens einem eindeutigen „Tunnel Enlargement“ wurden auf die Parameter der biomechanischen,
histologischen und knochendensitometrischen Untersuchungen bezogen, um
den Einfluss der Bohrkanalerweiterung auf diese Daten zu erkunden. Bezüglich dieser Parameter
wurde zum Vergleich stets die gesamte Tiergruppengröße verwendet.
4.1.3 Statistischer Vergleich Röntgen und Computertomographie
Die Auswertung der Röntgenaufnahmen ergab zunächst größere Durchmesserwerte (Woche 3
und 6), später (Woche 12 und 24) jedoch kleinere Werte als die der Computertomographie
(Abb. 20).

Die in der CT-Evaluation ermittelten Durchmesserwerte unterschieden sich zwischen Woche
3 und Woche 24 signifikant (P ≤ 0,05).
Abb. 20: Wochenvergleich der gemittelten Tunneldurchmesser inklusive Standardabweichungen der
mittleren femoralen Ebene (fm) aller Tiere. Die ermittelten Werte aus den Röntgenbildern (weiße Balken)
wurden den Messergebnissen der CT-Auswertung (schwarze Balken) gegenübergestellt. Es gab
signifikante Unterschiede (∗) bei der computertomographischen Evaluation zwischen der 3- und der
24-Wochengruppe.
4.2 Biomechanik
Im Rahmen der Gesamtstudie erfolgte eine eingehende Untersuchung der Schafknochen
(DREYMANN 2007)
In der vorliegenden Arbeit zum Thema der Bohrtunnelerweiterung wurden diese Ergebnisse
vor allem in Hinblick auf Korrelationen mit den Resultaten der radiologischen, knochendensitometrischen
und histologischen Untersuchungen verwendet.
80

4.2.1 Anterior-Posterior-Translation
Für die Überprüfung der Anterior-Posterior-Beweglichkeit wurde jedes Kniegelenk mit Gelenkkapsel
getestet. Die Ergebnisse der AP-Translationbestimmung an den Gelenken ohne
Kapsel fließen nicht mit in die Bewertung ein.
Die AP-Verschiebbarkeit der 22 getesteten intakten Kniegelenke bei vorhandener Gelenkkapsel
zeigte zwischen den miteinander verglichenen Untersuchungszeitgruppen (3, 6, 12 und
24 Wochen) keine signifikanten Unterschiede und betrug im Mittel 3,24 ± 0,39 mm. Zum
Zeitpunkt 0 wurden die intakten Gelenke nicht biomechanisch untersucht, so dass diese Mittelwerte
in den Abbildungen nur vom Gesamtmittelwert abgeleitet wurden.
Die AP-Translation stieg von der 0-Wochengruppe (3,2 ± 0,45 mm) leicht auf 3,32 ± 0,55
mm (3-Wochengruppe) und weiter auf 3,38 ± 0,23 mm zum Untersuchungszeitpunkt 6 Wochen
post op. Danach sanken die Werte auf 3,30 ± 0,30 mm und 3,00 ± 0,42 mm in der 12und
24-Wochengruppe.
Die AP-Verschiebbarkeit der 28 operierten Kniegelenke mit Gelenkkapsel stieg zunächst
vom Zeitpunkt 0 (7,47 ± 0,71 mm) bis zur 3-Wochengruppe (8,52 ± 1,04 mm) an und nahm
bis zur 24-Wochengruppe (6,72 ± 1,8 mm) tendenziell (P = 0,08) ab. Der Mittelwert nach
sechs Wochen betrug 7,78 ± 1,5 mm und nach 12 Wochen 7,55 ± 1,4 mm (Abb. 21).
Der Vergleich der intakten und operierten Kniegelenke jeweils mit Gelenkkapsel zeigte, dass
die Verschiebbarkeit bei allen Transplantaten signifikant höher war (P < 0,005) als bei den
nativen Kreuzbändern der entsprechenden Zeitgruppe. Auch nach 24 Wochen war der gemessene
Weg noch mehr als doppelt so groß wie bei den nicht operierten Kniegelenken.
Bei isolierter Betrachtung der Tiere mit einem eindeutigen und massiven „Tunnel Enlargement“
(Grad 2/3-Tiere), ließen sich nur minimalste Veränderungen der AP-Werte verglichen
mit den Ergebnissen der gesamten Tiergruppe feststellen.
81

Abb. 21: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Anterior-Posterior Translation (mm) aller intakten Kniegelenke (unterbrochene Kurvenlinie
mit Dreiecken) und aller operierten Gelenke (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken).
4.2.2 Steifigkeit
Die funktionelle Steifigkeit in N pro mm repräsentiert die Fähigkeit des Kreuzbandes bzw.
Transplantates zur Kraftaufnahme bei der Bewegung nach anterior. Der Gesamtmittelwert der
Steifigkeit der intakten vorderen Kreuzbänder betrug 33,38 ± 4,7 N/mm. Die Werte der intakten
Gelenke betrugen direkt post op. im Mittel 33,40 ± 3,68 N/mm, 33,37 ± 3,57 N/mm nach
3 Wochen, 33,35 ± 6,69 N/mm nach 6 Wochen, 33,97 ± 5,13 N/mm nach 12 Wochen und
32,81 ± 4,42 N/mm nach 24 Wochen, wobei diese Unterschiede zwischen den Wochen nicht
signifikant waren. Die Steifigkeit der Transplantate erhöhte sich signifikant von 16,0 ± 2,20
N/mm zum Zeitpunkt 0 auf 21,41 ± 4,29 N/mm (3 Wochen), 27,8 ± 4,94 N/mm (6 Wochen),
29,4 ± 3,46 N/mm (12 Wochen) bis auf 30,87 ± 1,46 N/mm nach 24 Wochen (P = 0,0006).
Somit waren bei den ältesten Tieren 94% der Steifigkeit der nativen Bänder in dieser Altersgruppe
erreicht und es ließ sich kein signifikanter Unterschied mehr zu diesen feststellen
(Abb. 22).
82

Abb. 22: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. in der
Roboter-Testung bestimmten Steifigkeit (N/mm) der nativen vorderen Kreuzbänder (unterbrochene
Kurvenlinie mit Dreiecken) und der Transplantate (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) aller
Tiere. Signifikante Unterschiede (∗) bei den Gelenken mit Kreuzbandersatz u.a. zwischen Zeitpunkt 0
und Woche 6, 12 und 24.
Bei Betrachtung der Steifigkeit der operierten Tiere mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung
(Grad 2/3), stellte sich heraus, dass alle Wochenmittelwerte höher als die der gesamten
Tiergruppe waren. Die Steifigkeit der Transplantate erhöhte sich signifikant von 16,96
± 0,00 N/mm zum Zeitpunkt 0 auf 25,61 ± 2,10 N/mm (3-Wochengruppe), 30,25 ± 5,07
N/mm (6-Wochengruppe), 30,72 ± 3,44 N/mm (12-Wochengruppe) bis auf 31,06 ± 1,54
N/mm in der 24-Wochengruppe (Abb. 23). Es gab signifikante Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen
der Woche 0 und Woche 6, 12 und 24 und Signifikanzen zwischen der Woche 3 zu
Woche 12 und 24.
83

Abb. 23: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. in der
Roboter-Testung bestimmten Steifigkeit (N/mm) der nativen vorderen Kreuzbänder (unterbrochene
Kurvenlinie mit Dreiecken) und der Transplantate (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) nur
von den TE-Grad 2/3-Tieren abgeleitet. Signifikante Unterschiede (∗) bei den Gelenken mit Kreuz-
bandersatz u.a. zwischen Zeitpunkt 0 und Woche 6, 12 und 24.
4.2.3 Querschnittsflächenmessung
Bei der Bestimmung der Querschnittsfläche mit einem Lasermikrometer wurden für jedes
Kreuzband bzw. Transplantat mindestens zwei Messungen vollzogen und anschließend die
Messwerte gemittelt.
Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den verschiedenen Zeitgruppen bei den
intakten Kniegelenken. Die Wochenmittelwerte betrugen 23,16 ± 3,98 mm² (zum Zeitpunkt 0
= vom Gesamtmittelwert abgeleitet), 24,30 ± 5,68 mm² (3-Wochengruppe), 23,74 ± 1,79 mm²
(6-Wochengruppe), 23,82 ± 2,35 (12-Wochengruppe) und 21,93 ± 3,75 mm² bei den 24- Wochen
alten Schafen. Bei den intakten vorderen Kreuzbändern betrug die Querschnittsfläche im
Gesamtmittel 23,39 ± 3,51 mm². Die Fläche der Transplantate nahm von der 0-Wochengruppe
ausgehend (17,0 ± 3,92 mm²) bis zur 24-Wochengruppe (51,07 ± 14,9 mm²) signifi-
84

kant zu (p = 0,003). Drei Wochen nach der Operation wurde eine Querschnittsfläche von
25,11 ± 7,25 mm² im Mittel gemessen und die Werte stiegen dann auf mehr als das Doppelte
des Ausgangswerts an (Abb. 24). Am deutlichsten war die Zunahme zwischen der 3. Woche
(25,11 ± 7,25 mm²) und der 6. Woche (36,60 ± 14,80 mm²) und dann wieder zwischen der 12.
Woche (39,50 ± 13,40) und 24. Woche (51,07 ± 14,9 mm²) zu erkennen. Es gibt signifikante
Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen der Woche 0 und Woche 6, 12 und 24 und Signifikanzen
zwischen der Woche 3 und 6 zu Woche 24.
Abb. 24: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Querschnittsfläche (mm²) der Transplantate aller Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit
Rechtecken). Signifikante Unterschiede (∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24.
Ein ähnlicher Verlauf zeigte sich bei isolierter Betrachtung der Grad 2/3 Tiere.
Der Transplantatquerschnitt erhöhte sich signifikant von 12,79 ± 0,00 mm² zum Zeitpunkt 0
auf 30,47 ± 8,46 mm² (3-Wochengruppe), 37,75 ± 19,50 mm² (6-Wochengruppe), 40,30 ±
14,53 mm² (12-Wochengruppe) bis auf 48,31 ± 12,04 mm² in der 24-Wochengruppe (Abb.
25).
85

Abb. 25: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post operationem
bestimmten Querschnittsfläche (mm²) der Transplantate der Grad 2/3-Tiere mit mindestens eindeutiger
Bohrkanalerweiterung (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24.
4.3 Knochendichtemessung
Bei der Knochendichtemessung wurde der Knochenmineralgehalt (BMC, Bone Mineral Content)
in Gramm (g) in der „Region Of Interest“ bestimmt, welche mit der Flächeneinheit
Quadratzentimeter (cm²) angegeben ist. Daraus (BMC und ROI) errechnete der Computer die
Knochendichte in g/cm² (Abb. 26 ).
86

Abb. 26: Bestimmung der Parameter Fläche (Area), Knochenmineralgehalt (Bone Mineral Content/
BMC) und Knochendichte (Bone Mineral Density/ BMD) in den 7 gleichgroßen, überlappend formierten,
gelblichen Auswertungsrechtecken (R1 bis R7) im Bereich des femoralen Bohrkanals (ROI
2). Diese Parameterwerte sind jeweils pro Auswertungsrechteck (R1 bis R7) aufgelistet und die Knochendichte
(BMD) wurde pro Tier und ROI, in diesem Fall ROI 2, gemittelt (NETAVG=Mittelwert
der Knochendichte/BMD).
Zum Zeitpunkt 0 lag die Knochendichte im Bereich des medialen Kondylus (ROI 1) bei 0,84
± 0,11 g/cm² und stieg dann bei den 3-Wochen-Tieren auf 1,02 ± 0,14 g/cm² relativ stark an.
Der gemittelte Wert der Knochendichte (Bone Mineral Density/ BMD) in diesem Areal sank
zwischenzeitlich bei den 6-Wochen-Tieren auf 0,86 ± 0,06 g/cm und stieg ab der 12-Wochengruppe
von 0,92 ± 0,07 g/cm² auf einen Mittelwert von 1,05 ± 0,11 g/cm² nach 24 Wochen
wieder an. Es gab signifikante Unterschiede zwischen den 0-Wochenwerten und den Mittelwerten
aus Woche 3 und 24. Außerdem unterschied sich Woche 6 zu Woche 3 und 24 signifikant
(P ≤ 0,05).
87

Die Knochendichtemessung rund um den femoralen Bohrkanal (ROI 2) startete bei den 0-
Wochentieren mit einem gemittelten Wert von 0,83 ± 0,08 g/cm² und erhöhte sich auf einen
Wert von 0,92 ± 0,10 g/cm² (3-Wochengruppe). Danach sank die Knochendichte auf 0,875 ±
0,05 g/cm² bei den nach 6 Wochen euthanasierten Schafen und weiter auf 0,866 ± 0,05 g/cm²
bei den Probanden aus der 12-Wochengruppe. Jedoch stieg die Knochendichte bei den 24-
Wochen-Tieren wieder stark auf 1,03 ± 0,09 g/cm² an. Signifikant waren die Unterschiede
zwischen Woche 24 zu allen anderen Zeitgruppen (Abb. 27).
Abb. 27: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Knochendichte (g/cm²) in den „Regions Of Interests“ der femoralen Schafknochen: ROI 1 =
medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2 = Bohrkanalumgebung (schwarz-weiß-gemusterte Balken),
ROI 3 = Metaphyse (weiße Balken) der gesamten Tiergruppe.
Die BMD im Bereich der Metaphyse (ROI 3) zeigte im zeitlichen Verlauf nur geringe Abweichungen
und Tendenzen im Vergleich der gemittelten Wochenmesswerte. Die Knochendichte
betrug in der 0-Wochengruppe 0,73 ± 0,05 g/cm² und stieg dann leicht bei den 3-Wochen-
Tieren im Mittel auf 0,85 ± 0,07 g/cm². Danach sanken die Werte geringfügig auf 0,78 ± 0,08
g/cm² und 0,76 ± 0,12 g/cm² (6- und 12- Wochengruppe) und stiegen dann wieder leicht auf
0,83 ± 0,03 g/cm² bei den nach 24 Wochen untersuchten Tieren an. Es gab im Metaphysenareal
(ROI 3) keine auffälligen Beziehungen zwischen den Zeitgruppen (Abb. 27).
88

Bei selektiver Evaluation der TE-Grad 2/3-Tiere (Abb. 28) zeigte sich, dass in der ROI 1 und
ROI 2 die Knochendichte in Woche 0 höher war und in Woche 24 ungefähr gleich geblieben
ist, hingegen waren die Mittelwerte der Woche 3, 6, 12 geringer als die Mittelwerte der gesamten
Tiergruppe, d.h. die Knochendichte bei den TE-Tieren war zu diesen Zeitpunkten im
Mittel geringer. In der ROI 3 sind die Knochendichtewerte der Woche 0, 3, 6, 12 im Vergleich
zur Gesamtgruppe höher und in der 24-Wochengruppe gleich (Abb. 27 und 28).
Abb. 28: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Knochendichte (g/cm²) in den „Regions Of Interests“ der femoralen Schafknochen: ROI 1 =
medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2 = Bohrkanalumgebung (schwarz-weiß-gemusterte Balken),
ROI 3 = Metaphyse (weiße Balken) der TE-Grad 2/3-Tiere.
89

4.4 Histologie
Durch die mit von-Kossa und Toluidin-Blau gefärbten knöchernen Präparate ließ sich der
spatio-temporale Zusammenhang erkennbar machen:
Die Vergrößerung des Tunneldurchmessers bzw. der Tunnelfläche über die Zeit wird in den
histologischen Darstellungen veranschaulicht (Abb. 29). Zu keinem Zeitpunkt konnte ein entzündlicher
oder nekrotischer Prozess histologisch detektiert werden.
Bei den Tieren, die direkt post operationem euthanasiert worden sind, zeigte sich im histologischen
Bild, dass die Tunnelwände sehr zerklüftet waren. Sie zeichneten sich weiterhin
durch Trümmer einzeln stehender Knochenbälkchen aus, die in keiner Verbindung zueinander
standen. Osteoblasten und Osteoklasten waren nur vereinzelt anzutreffen.
Nach 12 Wochen konnte eine Zunahme des Durchmessers und der Fläche des Bohrkanals
festgestellt werden und es wurde deutlich, dass durch eine Dickenzunahme des Transplantates
der gesamte Tunnelraum ausgefüllt wurde. Die Wand des Bohrtunnels hatte sich stark verdickt
und formte nun einen soliden Knochenring, der nur vereinzelt von Lücken und Ausbuchtungen
unterbrochen wurde. Auf diesen Vorwölbungen befanden sich vermehrt knochenabbauende
Osteoklasten, aber es reihten sich auch gehäuft osteoidproduzierende Osteoblasten
auf.
Nach 24 Wochen hatte sich der Bohrkanal weiter vergrößert und die Tunnelwand weiter verdickt.
Die Tunnelwand bildete eine zusammenhängende, kompakte knöcherne Struktur. Zahlreiche
Knochentrabekel stabilisierten und fixierten den Tunnel, osteoidproduzierende Osteoblasten
und knochenabbauende Osteoklasten wurden in dieser Umgebung hingegen seltener
als nach 12 Wochen nachgewiesen.
90

Abb. 29: Histologische Darstellung der Bohrkanalerweiterung in der von-Kossa Färbung (A,C,E) und
der Toluidin-Blau-Färbung (B, D,F) nach 0 (A,B), 12 (C,D) und 24 Wochen (E,F). Die 500 µm dicke
Auswertungsellipse ist zur Veranschaulichung allerdings nicht maßstabsgetreu eingezeichnet (A).
91

4.5 Histomorphometrie
4.5.1 Von-Kossa-Färbung
Für die Auswertung der von-Kossa gefärbten Schnitte wurde eine den femoralen Bohrkanal
umfahrende Ellipse digital eingezeichnet und anschließend um 500 µm nach außen in den
angrenzenden spongiösen Knochenanteil ausgedehnt. Innerhalb dieses Interessengebietes
wurden die histomorphometrischen Parameter BV (Bone Volume), TV (Total Volume) und
die BS (Bone Surface) gemessen. Für die Auswertung wurde ein Mittelwert dieser Parameter
aus zwei bis drei Schnitten herangezogen.
4.5.1.1 Entwicklung des Bone Volume/Total Volume-Quotienten
Der BV/TV- Quotient ist ein relativer Wert und spiegelt den knöchernen Anteil, d.h. das prozentuale
Verhältnis von Knochenfläche zu Gesamtfläche wider.
Der BV/TV- Quotient der Kontrollgruppe zum Zeitpunkt 0 lag bei 35,70 ± 7,10%, stieg dann
auf 42,62 ± 8,76% nach Woche 3 und sank bei der 6-Wochen-Gruppe geringfügig auf 42,24 ±
9,23%. Danach stieg die prozentuale Knochenfläche zunächst nur leicht auf 48,35 ± 14,19%
nach 12 Wochen und im weiteren Verlauf kam es zu einem sprunghaften Anstieg auf 70,98 ±
13,86% bei den 24-Wochen-Tieren.
Es ließen sich signifikante Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen der Woche 0 und 24 und Signifikanzen
zwischen der Woche 3, 6 und 12 zur Woche 24 feststellen (Abb. 30).
4.5.1.2 Entwicklung der BV/TV-Werte der TE-Tiere
Bei der Selektion der Schafe mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3-
Tiere) zeigte sich, dass sich die BV/TV-Werte in der 0-, 6-, 12- und 24-Wochengruppe erhöht
hatten (37,98 ± 0,0 %, 43,31 ± 10,29%, 50,21 ± 6,41 und 74,34 ± 12,46), während der Wert
bei Woche 3 (40,75 ± 6,63 %) leicht gesunken war (Abb. 31).
92

Abb. 30: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von-Kossa gefärbten histologischen Präparaten
der gesamten Tiergruppe (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24.
Abb. 31: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von-Kossa gefärbten histologischen Präparaten
der TE-Grad 2/3- Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24.
93

4.5.1.3 Entwicklung der Bone Surface im zeitlichen Verlauf.
Die Knochenoberfläche (BS = Bone Surface) war bei der Kontrollgruppe zum Zeitpunkt 0
mit 135495,90 µm mit Abstand am höchsten. Die Werte nahmen im zeitlichen Gesamtverlauf
von der 3-Wochengruppe mit 97341,26 µm bis auf 71529,76 µm nach 24 Wochen stetig ab.
Nach 6 Wochen betrug die gemittelte Knochenoberfläche 90301,67 µm und fiel dann stark
bei der 12-Wochen-Gruppe auf 73158,13 µm ab.
Die Bestimmung der Knochenoberfläche (BS) diente hauptsächlich der Kombination mit Daten
anderer Färbungen, indem z.B. die Osteoidoberfläche (OS in µm) auf die Knochenoberfläche
(BS in µm) bezogen wurde.
4.5.2 Toluidin-Blau-Färbung
Mit der Toluidin-Blau-Färbung wurden die Längen der Osteoidsäume auf den Knochenoberflächen
innerhalb des ellipsenförmigen Interessenbereiches gemessen und pro
Schnitt/Ellipse summiert. Diese Osteoidoberfläche (OS= Osteoid Surface in µm) wurde auf
die Knochenoberfläche (BS = Bone Surface in µm) desselben Tieres bezogen (OS/BS in %).
Über die Berechnung des OS/BS Quotienten mit Prozentangabe als relative Einheit konnte
eine vergleichende Aussage über den Anteil des knochenbildenden Osteoids getroffen werden.
4.5.2.1 Osteoidsaumlänge
Die Längen der Osteoidsäume innerhalb des Interessengebietes nahmen ab Woche 3 stetig ab.
Die gemittelte Osteoidsaumlänge zum Zeitpunkt Null betrug 6610,89 µm und nach Woche 3
waren die Osteoidsäume 23292,95 µm lang. Danach sanken sie von 18220,78 µm (6-Wochen-
Tiere) auf 14164,42 µm (12-Wochen-Tiere) und schließlich bis auf 12962,28 µm bei der 24-
Wochengruppe.
4.5.2.2 Entwicklung der Osteoid Surface/ Bone Surface
Der OS/BS-Mittelwert der Tiere, die direkt nach der Operation zum Zwecke der Untersuchungen
euthanasiert wurden, lag bei 4,94 ± 1,90%. Ähnlich wie auch bei der Veränderung
der Osteoidsaumlängen zeigte sich, dass die Werte des OS/BS- Quotienten (Osteoid Surface/
94

Bone Surface) nach einem steilen Anstieg von Woche 0 zu Woche 3 wieder leicht sanken.
Der prozentuale Anteil der Osteoidsäume bezogen auf die Knochenoberfläche betrug 3 Wochen
post op. 25,56 ± 8,19%, fiel dann auf 20,03 ± 6,26% (6-Wochen-Gruppe), und 20,24 ±
5,80% (12-Wochen-Gruppe) und sank weiter geringfügig auf 18,43 ± 0,062% bei den 24-Wochen-Tieren.
Es gab signifikante Unterschiede (P ≤ 0,05) zwischen der Woche 0 und den Wochen 3, 6, 12
und 24 (Abb. 32).
Abb. 32: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den Toluidin-Blau gefärbten histologischen
Präparaten aller Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (∗) u.a.
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24.
4.5.2.3 OS/BS –Werte der TE-Tiere
Bei der Selektion der Schafe mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3-
Tiere) zeigte sich, dass die OS/BS-Werte in der 0-, 3- ,6- und 12-Wochengruppe höher waren
(5,9 ± 0,0%, 27,95 ± 9,72%, 21,70 ± 7,66 und 22,22 ± 6,33), während der Wert bei Woche 24
(17,39 ± 6,28%) geringfügig niedriger war (Abb. 33).
95

Abb. 33: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den Toluidin-Blau gefärbten histologischen
Präparaten der TE-Grad 2/3- Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede
(∗) u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24.
4.5.3 TRAP-Färbung
Im Rahmen der Auswertung der TRAP-Färbung wurden die innerhalb des Interessenbereiches
liegenden Osteoklasten gezählt und so die Osteoklastenanzahl für die jeweilige Ellipse ermittelt.
Die Zahlenwerte eines jeden Schnittes sind wochenweise gemittelt worden. Außerdem
wurde die mit Osteoklasten besetzte Knochenoberfläche durch den Quotienten (Osteoklastenanzahl/Knochenoberfläche
= Ocl/BS in %) bestimmt, wobei die unterschiedliche Größe der
Osteoklasten vernachlässigt wurde.
4.5.3.1 Osteoklastenzahl innerhalb des Interessensbereichs
Die Anzahl an Osteoklasten zum Zeitpunkt Null betrug 25,055 und stieg auf 53,333 Osteoklasten
in Woche 3 an. Es folgte ein weiterer Anstieg bis auf 64,833 Zellen bei der 6-
Wochengruppe. Danach fiel der Mittelwert dieser knochenabbauenden Zellen auf 43 (12-
Wochengruppe) und weiter bis auf 33,638 Osteoklasten bei den 24-Wochen-Tieren ab.
96

4.5.3.2 Osteoclasts/ Bone Surface
Der Quotient Osteoclasts/ Bone Surface (Ocl/BS), der eine relative Aussage über die mit
Osteoklasten besetzte Knochenoberfläche trifft, lag direkt post op. (0 Wochen) bei 0,028 ±
0,018%. Der Quotient stieg weiter von der 3-Wochengruppe mit 0,057 ± 0,0% auf 0,067 ±
0,039% bei den 6-Wochen-Tieren an. Danach sank der prozentuale Anteil von 0,065 ±
0,054% (12-Wochen-Tiere) auf 0,056 ± 0,04% 24 Wochen post operationem.
Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Wochen (Abb. 34).
Abb. 34: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den TRAP gefärbten histologischen
Präparaten aller Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken).
4.5.3.3 Ocl/BS- Werte bei den Tieren mit TE-Grad 2/3
Bei der Auswahl der Tiere mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3) zeigte
sich, dass der Wert bei Woche 0 (0,064 ± 0,0%) angestiegen war, der Wert bei Woche 3
(0,057 ± 0,039%) gleich blieb und dass sich die Werte in der 6-, 12- und 24-Wochengruppe
erniedrigt hatten (0,061 ± 0,034%, 0,056 ± 0,051% und 0,046 ± 0,043%) (Abb. 35).
97

Abb. 35: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen post op. bestimmten
Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den TRAP gefärbten histologischen
Präparaten der TE-Grad 2/3-Tiere (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken).
4.6 Korrelationen und Varianzanalyse
4.6.1 Korrelationen
4.6.1.1 Biomechanik versus CT bzw. CT-Gradeinteilung
Die gemessenen femoralen Durchmesser und Flächen in der computertomographischen Darstellung
korrelierten nicht mit der Anterior-Posterior-Translation. Allerdings bestanden Beziehungen
zwischen diesen metrischen Daten und der Steifigkeit und dem Transplantatquerschnitt
mit einer Signifikanz von P ≤ 0,05. Bei Betrachtung der Tunnel Enlargement-
Gradeinteilung mit den biomechanischen Parametern stellte sich heraus, dass je höher der
98

Grad der Bohrkanalerweiterung war, umso größer auch der Transplantatquerschnitt ausfiel. Es
gab signifikante Unterschiede in Bezug auf den Querschnitt von Grad 0 zu Grad 2 und 3.
Des weiteren nahm auch die Steifigkeit mit steigendem TE-Grad zu, bei der Steifigkeit gab es
signifikante Unterschiede von Grad 0 zu allen anderen und Grad 0 und 1 zu Grad 3. Das bedeutet,
dass sich die Steifigkeit z.B. zwischen Grad 0-Tieren und Grad 3-Tieren signifikant
unterschied. Zwischen der AP-Translation und den TE-Graden ließ sich allerdings kein Zusammenhang
herstellen.
4.6.1.2 Knochendichte versus CT bzw. CT-Gradeinteilung
Die gemittelten CT-Flächenangaben korrelierten mit allen drei „Regions Of Interests“ (ROI)
signifikant. Die Durchmesser-Werte aus der CT-Auswertung korrelierten mit der Tunnelumgebung
(ROI 2) und mit der Metaphyse (ROI 3).
Unter Einbezug der TE-Gradeinteilung ließ sich feststellen, dass mit steigendem Grad auch
die Werte der Knochendichte bei ROI 1 (medialer Kondylus) und ROI 2 angestiegen sind. Es
lagen signifikante Unterschiede von Grad 3 zu allen anderen Graden vor, wobei Grad 3-Tiere
die mit Abstand größte Knochendichte aufwiesen.
4.6.1.3 Histologie versus CT bzw. CT-Gradeinteilung
Zwischen den gemittelten BV/TV-Werten (Bone Volume/ Total Volume) aus der von-Kossa-
Färbung und den Flächen- und Durchmesserangaben aus der computertomographischen Auswertung
bestand ein signifikanter Zusammenhang.
Je höher der Grad der Bohrkanalerweiterung, desto höher auch die BV/TV-Werte, jedoch
unterschieden sich die Grade auf diesen Parameter nicht signifikant voneinander.
Es ließ sich kein signifikanter Zusammenhang zwischen den Osteoidsaumlängen der Toluidin-Blau
Auswertung und den CT-Werten (Fläche/Durchmesser) feststellen. Auf die Gradeinteilung
bezogen nahm die Osteoidsaumlänge bis Grad 2 zu und sank bei Grad 3 wieder ab,
jedoch ohne Signifikanz.
Auch hinsichtlich der Osteoklastenzahl, der histologischen Parameter der TRAP-Färbung/Auswertung,
und den CT-Messungen (Durchmesser/Fläche) sowie der TE-Klassifikation
lagen keine signifikanten Zusammenhänge vor.
99

Es wird allerdings ersichtlich, dass die Osteoklastenzahl bis Grad 2 zunimmt und bei Grad 3 -
Tieren wieder niedrigere Werte aufweist.
4.6.1.4 Biomechanik versus Histologie
Es bestehen positive Korrelationen zwischen den biomechanischen Parametern Steifigkeit
und Querschnitt und dem BV/TV-Quotienten. Das bedeutet, je stärker bzw. größer die Steifigkeit
und der Querschnitt, desto größer auch der Bone Volume/Total Volume-Quotient.
Es lagen schwache positive Korrelationen zwischen der Steifigkeit und der Osteoidsaumlänge
vor, d.h. die Steifigkeit nahm mit wachsender Osteoidsaumlänge zu. Alle anderen biomechanischen
und histologischen Messwerte korrelierten nicht miteinander.
Keine Zusammenhänge bestanden zwischen der Osteoklastenzahl und den biomechanischen
Parametern (AP-Translation, Steifigkeit, Querschnitt).
4.6.2 Varianzanalyse
Des weiteren wurde eine einfache Varianzanalyse (one-way ANOVA) der CT-Messungen
(Durchmesser/Fläche) durchgeführt, wobei einmal die Tiergruppen (0, 3, 6, 12, 24 Wochen)
und ein anderes Mal die TE-Gradeinteilung den Faktor darstellen.
Dabei stellte sich heraus, dass sich der femorale Durchmesser signifikant zwischen den Mittelwerten
der Wochen und zwischen den TE-Graden unterschied.
Hingegen unterschied sich die femorale Fläche zwischen den Wochen nicht signifikant, zwischen
den Graden gab es allerdings signifikante Unterschiede bezüglich der Fläche.
100

5 Diskussion
Die vorliegende Dissertation ist Teil einer interdisziplinären Studie zum Kreuzbandersatz am
juvenilen Schafmodell. In dieser Arbeit wurde das radiologisch detektierbare Phänomen der
femoralen Bohrkanalerweiterung („Tunnel Enlargement“) nach VKB-Rekonstruktion bei Patienten
mit noch offenen Wachstumsfugen untersucht.
Das Auftreten und das Ausmaß der Bohrtunnelaufweitung wurden radiologisch (konventionelles
Röntgen, Computertomographie) dokumentiert, die Kniegelenke wurden biomechanisch
getestet und die betroffenen Areale sind anschließend eingehend knochendensitometrisch
und histologisch untersucht worden.
1. Die erste Hypothese dieser Arbeit war, dass ein „Tunnel Enlargement“ (TE) Auswirkung
auf die Stabilität des Gelenks hat.
2. Zweitens haben wir vermutet, dass die Querschnittsfläche des Transplantates mit dem
TE in Zusammenhang steht.
3. Ein besonderes Augenmerk ist auch auf die beiden diagnostischen, bildgebenden Systeme
Röntgen und CT hinsichtlich der Sensitivität bei der Feststellung dieser postoperativen
Erscheinung gelegt worden. Hierzu wurde drittens vermutet, dass das konventionelle
Röntgen weniger sensitiv als die CT-Untersuchung in der Diagnose ist und
tendenziell kleinere Durchmesserwerte gemessen werden können.
4. Viertens wurde angenommen, dass das TE durch eine Prädominanz von knochenabbauenden
Osteoklasten bedingt ist.
Wir haben uns bei dieser Kreuzbandersatzstudie für das Schaf als Modelltier entschieden, da
das Schaf bei derartigen orthopädischen/chirurgischen Studien als etabliertes Versuchstier
angesehen wird (HUNT et al. 2005). Dies gilt hinsichtlich Größe und anatomischer Ähnlichkeit
zum menschlichen Kniegelenk (XEROGEANES et al. 1998). Das ovine Knie unterscheidet
sich auch im Gangbild kaum vom menschlichen Gelenk (TAPPER et al. 2006). Daneben
gelten die gute Verfügbarkeit, einfache Handhabbarkeit und unproblematische Haltung als
vorteilhaft für Studienzwecke. Ein Nachteil dieser Studie ist, dass der ligamentäre Riss in vivo,
der einer Rekonstruktion vorausgeht mit einer iatrogenen Resektion des vorderen Kreuzbandes
nachempfunden wurde.
101

Im Rahmen der Studie wurden verschiedene Untersuchungsmethoden verwendet, um sich der
komplexen Thematik zu nähern.
In den folgenden Abschnitten werden die Ergebnisse der Untersuchungen erörtert und vor
dem Hintergrund bisheriger Forschungsergebnisse diskutiert.
5.1 Radiologie
Im Rahmen der radiologischen Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass sich der
Tunneldurchmesser und die Tunnelfläche im zeitlichen Verlauf vergrößert haben. Frühere
Studien zur Thematik stellten heraus, dass es sich bei der Bohrtunnelaufweitung um ein akutes
Phänomen handelt, das innerhalb der ersten 12 Wochen nach Kreuzbandersatz verstärkt
auftritt (WILSON et al. 2004). In einer weiteren Studie ließen sich ab der 12. Woche post op.
nur noch minimale Veränderungen feststellen und schließlich kam es drei Jahre post operationem
sogar wieder zu einer Abnahme des Bohrkanaldurchmessers (PEYRACHE et al. 1996).
Die in der vorliegenden Studie verwendeten Schafe waren zum Zeitpunkt der Operationen
vier Monate alt, was ungefähr dem Alter eines acht- bis zwölfjährigen Kindes entspricht. Der
Untersuchungszeitraum erstreckte sich in dieser Versuchstiergruppe über die Geschlechtsreife
hinaus, die mit sieben Monaten erreicht ist (FRITZ 2006). Der Wachstumsfugenschluss erfolgt
beim Schwarzköpfigen Fleischschaf, welches in der vorliegenden Studie als Versuchstier
verwendet wurde, in der distalen femoralen Epiphysenfuge im Alter von ca. 16- 17
Monaten und in der proximalen tibialen Fuge mit 18-19 Monaten (POHLMEYER 1985).
In unserer Studie am juvenilen Schafmodell konnte eine Progression dieser Erscheinung diagnostiziert
werden, wobei fraglich ist, ob zu späteren Untersuchungszeitpunkten (> 24 Wochen)
eine weitere Zunahme des Tunneldurchmessers bzw. der Tunnelfläche erfolgt wäre. Da
die bisherigen Forschungen an adulten Tieren erfolgten, könnte man annehmen, dass es bei
juvenilen Individuen im Vergleich zu Adulten hinsichtlich des zeitlichen Auftretens und des
Fortschreitens des „Enlargements“ einen Unterschied gibt. Diese These kann dadurch belegt
werden, dass in unserer Studie histologische Parameter wie der BV/TV-Quotient als auch die
Transplantatfläche mit 24 Wochen die höchsten Werte erreichten. Dieses impliziert eine Progression
des „Tunnel Enlargements“ über 24 Wochen hinaus. Dabei bleibt spekulativ, ob die-
102

se Entwicklung vom Alter der Patienten abhängt. Dieser Unterschied im postoperativen Verlauf
kann auch in der Tatsache begründet sein, dass im Gegensatz zu humanen Patienten die
Rehabilitation bei Tieren nicht nach einem kontrollierten Protokoll verläuft. Auch muss man
berücksichtigen, dass Schafe aus Angst und Schreckhaftigkeit Fluchtreaktionen zeigen, die
sich negativ auf die operierte Gliedmaße auswirken können.
Wie radiologisch festgestellt werden konnte, lag der lineare Erweiterungstyp mit 62% am
häufigsten vor, gefolgt von der kavernenartigen und zystischen Form mit 19% und 14% und
schließlich dem konischen Typ mit 5%. Die unterschiedliche Formenausbildung ist laut der
Literatur u.a. abhängig von biologischen und mechanischen Faktoren, so vermuten einige
Autoren einen Zusammenhang zwischen Mikromotion des Transplantates und Tunnelmorphologie
(KLEIN et al. 2003). Demnach sollen longitudinale Bewegungen des Transplantates
im knöchernen Tunnel, welche oft bei gelenkferner Fixation z.B. mit Endobutton® auftreten,
am häufigsten ein lineares „Tunnel Enlargement“ (TE) erzeugen. Transverse Bewegungsmuster
bei BPTB-Transplantaten mit gelenknaher Befestigung wurden als ursächlich für die Ausbildung
von konischen Tunnelformen angesehen.
Unsere Ergebnisse decken sich mit diesen Ansichten, da bei den eigenen Tieren ein Kreuzbandersatz
mit gelenkferner Fixation mittels Endobutton® durchgeführt wurde und sich so
eine Verteilung zugunsten des linearen Typs erklären lässt.
Gemäß des eigenen Klassifikationsschemas, in dem die radiologisch ermittelten Tunnelerweiterungen
in vier Grade unterteilt wurden und bei der Annahme Grad 1/2/3 = TE, ergab
sich, dass 76% der Tiere bezogen auf den gemessenen Durchmesser und 80% der Schafe bezogen
auf die Fläche eine Bohrkanalaufweitung aufwiesen. Ähnlich hohe Inzidenzen wurden
auch von anderen Autoren festgestellt. So trat in einer Studie mit allogenen Transplantaten bei
etwa 75% der Patienten ein „Tunnel Enlargement“ auf (LINN et al. 1993). In einer weiteren
Studie mit Endobutton®-Fixationstechnik wurde eine femorale Bohrkanalerweiterung um
mindestens 2 mm in 72% der Fälle festgestellt (NEBELUNG et al. 1998). Daraus kann geschlossen
werden, dass das Auftreten und die Inzidenz eines „Tunnel Enlargements“ nicht
unbedingt an eine Operationsmethode und Fixationstechnik oder einen Transplantattyp gekoppelt
sind. Die eigenen Resultate aus dem Tiermodell korrespondieren hinsichtlich der Inzidenz
mit den oben genannten Studien am Menschen. Das weist darauf hin, dass das Schaf
103

sich als Tiermodell in der Erforschung des Phänomens der Bohrtunnelaufweitung offensichtlich
gut eignet.
Beim Vergleich der Tunneldurchmesser im Röntgen und in der Computertomographie ergaben
sich Messunterschiede. Zu den frühen Untersuchungszeitpunkten (3. und 6. Woche post
op.) wurden röntgenologisch größere Durchmesser als im CT bestimmt, jedoch nach Woche
12 und 24 waren die Werte kleiner als im CT. Andere Autoren berichten dagegen, dass mittels
Röntgen in den ersten 12 Wochen post op. tendenziell geringere Werte gemessen wurden,
weil man in diesem Zeitraum noch keine sklerotischen Ränder des Bohrkanals darstellen
konnte (FINK et al. 2001). Es liegen auch unterschiedliche Auffassungen darüber vor, ob die
konventionelle Röntgenaufnahme zur Diagnostik des TEs genügt. So attestierten einige Forscher
dem konventionellen Röntgen eine ausreichende Sensitivität zur Feststellung eines
„Tunnel Enlargements“ (WEBSTER et al. 2004), andere präferierten das CT als die exaktere
und sensitivere Methode (CLATWORTHY et al. 1999). Auch wurde auf den erheblichen Einfluss
von Messfehlern bei der radiologischen Analyse des „Tunnel Enlargements“ hingewiesen.
So lagen die Messfehler bei demselben Untersucher zu verschiedenen Zeitpunkten
(„intrarater“) zwischen 17% und 26% (WEBSTER et al. 2005).
5.2 Biomechanik
Die operierten Gliedmaßen wiesen zu jedem Zeitpunkt eine im Vergleich zur gesunden Seite
höhere Anterior-Posterior-Translation auf. Dies verwundert nicht, da es bei Schafen und Ziegen
mit Kreuzbandersatz bereits beschrieben wurde (CUMMINGS u. GROOD 2002).
So zeigten die biomechanischen Untersuchungen, dass im Vergleich der operierten und intakten
Kniegelenke jeweils mit Gelenkkapsel die Anterior-Posterior-Beweglichkeit bei allen Tieren
mit Transplantaten signifikant höher lag (P < 0,005) als bei den nativen Kreuzbändern der
entsprechenden Zeitgruppe. Die AP-Translation nahm allerdings innerhalb der operierten
Tiergruppe im zeitlichen Verlauf geringfügig ab und näherte sich den Werten der intakten
Gruppe. Die Korrelationsanalyse zwischen Bohrkanalerweiterung und AP-Translation ergab
104

keinen signifikanten Zusammenhang. Ein negativer Einfluss des „Tunnel Enlargements“ auf
die Gelenkstabilität kann somit weitgehend ausgeschlossen werden.
Dieses Ergebnis deckt sich mit der überwiegenden Mehrheit klinischer Studien, die zwischen
TE und Stabilität ebenfalls keinen Konnex feststellen konnten (AGLIETTI et al. 1998;
CLATWORTHY et al. 1999; FINK et al. 2001; KLEIN et al. 2003). Bisher konnte nur eine
Studie eine signifikante Assoziation zwischen tibialer Bohrkanalerweiterung und AP-Translation
aufzeigen (WEBSTER et al. 2005). Allerdings wurde in einer anderen Publikation aus
dem Jahr 2005 darauf hingewiesen, dass die Laxizität des Gelenks und auch der Anteil von
TE (≥ 2mm) bei gelenkferner, extrakortikaler Fixation deutlich häufiger auftritt als bei gelenknaher
Befestigung, obwohl eine Abhängigkeit voneinander nicht nachgewiesen werden
konnte (FAUNO u. KAALUND 2005).
Der biomechanische Parameter Steifigkeit stieg im Laufe der Zeit stetig und näherte sich dem
Niveau der Werte der intakten Kniegelenke an.
Bei selektiver Betrachtung der TE-Tiere konnte sogar ein Anstieg der Steifigkeit in allen
Zeitgruppen nachgewiesen werden. Zwischen der Steifigkeit und dem Bohrkanaldurchmesser
lag eine signifikant positive Korrelation vor. Auch die Querschnittsfläche der Transplantate
korrelierte mit dem Durchmesser der Bohrtunnel signifikant. In der Literatur wurde auf den
Zusammenhang zwischen Bohrkanalerweiterung und Transplantatschwellung in einigen Veröffentlichungen
hingewiesen (BUTLER et al. 1989; JACKSON et al. 1993; JÜRGENSEN
2003). Zu Beginn der eigenen Studie wurde vermutet, dass eine Bohrkanalerweiterung mit der
Zunahme der Querschnittsfläche korreliert. Diese Hypothese ließ sich durch die lasergestützte
Messung der Transplantatquerschnittsfläche statistisch sichern. Es muss allerdings berücksichtigt
werden, dass die Querschnittsfläche der Transplantate im intraartikulären Bereich und
nicht im Bereich des femoralen Bohrkanals gemessen wurde. Durch die histologische Untersuchung
konnte aber bestätigt werden, dass eine Zunahme des Querschnitts auch in der knöchernen
Tunnelregion erfolgte.
Das Dickenwachstum des Transplantates ist auf eine Erhöhung der Zelldichte zurückzuführen.
Bei der im Rahmen der Gesamtstudie untersuchten Ligamentisation des Transplantates
konnte histomorphometrisch eine Erhöhung der Zelldichte im autologen Transplantat in der 3.
aber vor allem in der 6. Woche nachgewiesen werden (FRITZ 2006). Eine starke Proliferation
der Gesamtzellzahl nach autologem Kreuzbandersatz hat auch UNTERHAUSER (2004) in
105

seiner Studie feststellen können. Die Untersuchungen ergaben eine signifikant höhere Gesamtzelldichte
des Transplantates zu allen Untersuchungszeitpunkten im Vergleich zum nativen
Kreuzband und/oder zur entnommenen Flexorsehne. Unklar bleibt, ob die statistisch signifikante
Zunahme der Querschnittsfläche ätiologisch an der Ausbildung eines „Tunnel Enlargements“
beteiligt ist. Es ist denkbar, dass sich der Druck auf die Tunnelwand durch die
Dickenzunahme derart erhöht, dass es zu einer Bohrtunnelaufweitung kommt. Alternativ kann
man auch vermuten, dass die Ausbildung und Progression des „Tunnel Enlargements“ dem
Transplantatgewebe den Raum zum Wachstum gegeben hat. Diese Ansicht ist jedoch weniger
wahrscheinlich und wissenschaftlich nicht belegbar, zudem folgt diese Spekulation nicht der
Theorie der Inaktivitätsatrophie des Knochens (WOLFF 1892).
Da sich mit der Zeit und zunehmender Erweiterung des Bohrtunnels auch die Knochendichte
der Bohrkanalwand erhöht hatte und schließlich nach 24 Wochen post op. einen breiten soliden
Knochenring bildete, kann man davon ausgehen, dass in erster Linie ein Wechselspiel
von zellulärem Knochenaufbau und Knochenabbau für diese Entwicklung verantwortlich war.
Der eventuell ausgeübte Druck durch die Transplantatschwellung könnte Auslöser für eine
verstärkte Osteoidproduktion mit Bildung neuen Knochens und gleichzeitig intensiver knochenabbauender
Osteoklastenaktivität vor allem zu den frühen Untersuchungszeitpunkten
gewesen sein. So wurde eventuell der Knochen der Tunnelwand durch Knochenabbau und
den Druck des Ligamentersatzes in die Peripherie gedrängt.
5.3 Knochendichte
Die in den drei „Regions of Interests“ bestimmte Knochendichte (Bone Mineral Density/
BMD) erhöhte sich besonders in der ROI 2 (Bohrtunnelumgebung) im Verlauf der Zeit.
Das Ergebnis der Korrelationsanalyse ergab, dass die Zunahme des Bohrkanaldurchmessers
mit der Knochendichte der ROI 2 und ROI 3 positiv korrelierte.
Bei isolierter Betrachtung der Schafe mit Bohrkanalerweiterung (Grad 2/3-Tiere) zeigte sich,
dass die Knochendichte zum Zeitpunkt 0 höhere Werte, in Woche 3, 6 und 12 niedrigere Werte
hat, als bei Begutachtung der gesamten Tiergruppe. Die Dichte nach Woche 24 war in etwa
gleich geblieben. Das temporäre Absinken der Knochendichte in Woche 3, 6 und 12 bei den
106

Tieren mit Bohrkanalerweiterung lässt sich durch den verstärkten Knochenumbau erklären
mit Bildung neuen Knochens und vermutlich verstärkter osteoklastischer Aktivität, welches
auch die Ergebnisse der histologischen Auswertung (Ocl/BS) verdeutlichen.
So wurde im Schrifttum bereits beschrieben, dass die operative Behandlung von Rupturen des
vorderen Kreuzbandes einen vermehrten und statistisch signifikanten Knochenverlust („bone
loss“) in der Kniegelenkregion der verletzten Extremität bedingen (LEPPALA et al. 1999).
Die Autoren führen dazu drei Faktoren an, die diesen Prozess auslösen. Zum einen das Trauma
des Kreuzbandrisses an sich mit erhöhten Spiegeln von katabolischen Gewebshormonen
und Faktoren wie z.B. Kortikosteroiden. Zum zweiten das iatrogen bedingte Trauma der Operation
mit nachfolgenden katabolischen Effekten aufgrund des Eingriffs in die physiologische
Struktur und den Metabolismus des Knochens. Drittens soll die posttraumatische Immobilisation
der betroffenen Gliedmaße wesentlich zu einem temporären Knochenverlust beitragen.
Das Verhältnis der osteoklastären Resorption zur osteoblastären Formation des Knochens ist
zugunsten der Resorption verschoben. Das bedeutet, dass auch im Rahmen der Bohrkanalerweiterung
knochenabbauende Prozesse durch Osteoklasten eine wesentliche Rolle spielen
könnten.
Die relativ hohen Dichtewerte des medialen Kondylus und auch der Bohrkanalumgebung
(ROI 1/2) nach 24 Wochen spiegelten ebenfalls das histologische Bild und auch den hohen
histomorphometrischen Wert des BV/TV-Quotienten wider. Der Anstieg der Knochendichte
durch verstärkte Knochenneubildung im Lauf der Zeit spricht für eine funktionelle Belastung
der Tunnelwand. Diese Belastung könnte eventuell der Druck gewesen sein, der durch das
wachsende Transplantatgewebe ausgelöst wurde. Dafür würde die Zunahme der Knochendichte
im zeitlichen Verlauf sprechen.
5.4 Histologie
Die histologische Evaluation hat wie auch die radiologischen Ergebnisse gezeigt, dass es einen
spatio-temporalen Zusammenhang gab, d.h. dass der Tunneldurchmesser und die Tunnelfläche
sich über die Zeit vergrößert haben.
107

Allerdings konnte im histologischen Bild kein entzündliches oder nekrotisches Geschehen
festgestellt werden. Daraus kann gefolgert werden, dass es sich bei Entstehung und Progression
der Bohrkanalerweiterung nicht um einen pathologischen Vorgang gehandelt hat, sondern
dass diese Entwicklung wahrscheinlich im Rahmen der physiologischen Knochenremodellierung
ablief.
Es wurde deutlich, dass sich die Tunnelwand bis zur Woche 24 erheblich verdickt hatte. Diese
Entwicklung ist auch durch die statistisch signifikante Erhöhung des BV/TV-Quotienten und
auch die in der DXA-Untersuchung erhöhten Knochendichte-Werte bestätigt worden.
Zudem hat sich herausgestellt, dass der BV/TV-Quotient und der Bohrkanaldurchmesser positiv
korrelierten, d.h. je höher der BV/TV-Quotient, desto größer auch der Durchmesser des
Bohrtunnels. Ebenfalls gab es positive Korrelationen zwischen dem BV/TV-Wert und den
Parametern Steifigkeit und Querschnittsfläche.
Auch der steile Anstieg des OS/BS-Quotienten von Woche 0 zu Woche 3 mit folgender Einpendelung
der Werte auf hohem Niveau unterstreicht, dass die Knochenneubildung durch
Osteoblasten vor allem bis zur Woche 3 dominierte. Bei isolierter Betrachtung der TE-Tiere
wurden in fast allen Zeitgruppen höhere Werte dieser beiden histomorphometrischen Parameter
festgestellt. Dieses veranschaulicht den Einfluss der Osteoblasten mit ihrer intensiven anabolen
Wirkungsweise auf die Bohrtunnelwand. Im Wochenvergleich unterschieden sich die
OS/BS-Werte teilweise signifikant voneinander, es bestand jedoch keine Korrelation zwischen
diesem Quotienten und der Erweiterung des Bohrkanals. Ebenfalls korrelierte der
OS/BS-Wert nur schwach mit der Steifigkeit, nicht aber mit der AP-Translation und dem
Querschnitt.
Auch die erhöhte Aktivität der knochenabbauenden Osteoklasten vor allem in Woche 6 erklärt
die temporär geringeren Werte der Knochendichte und spricht für das Wechselspiel von
Knochenabbau und –aufbau zugunsten der osteoklastären Resorption im Rahmen der osseären
Remodellierung. Allerdings zeigte sich bei Selektion der TE-Tiere hinsichtlich des
Ocl/BS-Quotienten, dass diese Werte in der 6-, 12- und 24 Wochengruppe niedriger lagen als
die Ocl/BS-Werte aller Tiere. Das spräche wiederum dafür, dass die osteoklastische Aktivität
nicht ausschlaggebend bei der Ausbildung eines „Tunnel Enlargements“ ist. Dieses entspricht
auch dem Ergebnis der Korrelationsanalyse zwischen Anzahl der Osteoklasten und Bohrkanalerweiterung
bzw. Bohrtunneldurchmesser: Es konnte kein signifikanter Zusammenhang
108

festgestellt werden. Es gab außerdem keine Korrelationen zwischen der Osteoklastenzahl und
den biomechanischen Parametern (AP-Translation, Steifigkeit, Querschnittsfläche). Diese
Resultate stehen den Ergebnissen einer anderen Studie aus dem Jahr 2007 gegenüber. Die
Autoren hielten in ihrer Publikation fest, dass aus einer Inhibition der osteoklastischen Aktivität
ein größeres Volumen des Transplantat umgebenden Knochen resultierte. Daraus wurde
gefolgert, dass die Stimulation des osteoklastischen Aktivität z.B. durch Zugabe bestimmter
Faktoren in einem TE nach vorderen Kreuzbandersatz münden könnte (RODEO et al. 2007).
Die temporär erhöhte Osteoklastenzahl v.a. in Woche 6 könnte zwar die geringere Knochendichte
zum selbigen Zeitpunkt erklären, doch durch die statistische Auswertung konnte kein
kausaler Zusammenhang zwischen Anzahl der Osteoklasten bzw. deren knochenabbauender
Funktion und der Ausbildung einer Bohrkanalerweiterung hergestellt werden.
5.5 Schlussfolgerungen
Ziel dieser Studie war die detaillierte Beschreibung des Phänomens der Bohrkanalerweiterung
nach vorderem Kreuzbandersatz beim juvenilen Schaf mittels multidisziplinären Methoden.
Nach der radiologischen Diagnostik der Bohrtunnelerweiterungen mit konventionellen Röntgenaufnahmen
und Computertomographie wurden die Kniegelenke biomechanisch untersucht
und die femoralen Areale anschließend knochendensitometrisch und histologisch analysiert.
Die erste Hypothese, dass ein „Tunnel Enlargement“ Auswirkungen auf die Gelenkstabilität
hat, konnte nicht bestätigt werden. Die gemessenen Werte bei der Untersuchung der AP-
Translation waren auch nach 24 Wochen immer noch zu hoch. Ähnliche Beobachtungen wurden
bei einer Kreuzbandersatzstudie mit dem Einsatz adulter Ziegen gemacht (CUMMINGS
u. GROOD 2002). Diese Ergebnisse stehen allerdings in keinem Zusammenhang mit einer
Bohrkanalerweiterung.
Hingegen konnte bewiesen werden, dass die Ausbildung bzw. die Ausprägung des TEs und
die Querschnittsflächenzunahme der Transplantate mit steigendem Abstand von der Operation
in Verbindung stehen. Es ist daher anzunehmen, dass ein sich vergrößerndes Transplantatgewebe
Druck auf die Tunnelwand ausübt und so eine Erweiterung des Bohrkanals auslöst.
109

Die Erhöhung der Knochendichte im Verlauf der Studie kann als eine Reaktion auf die mechanische
Beanspruchung durch das Transplantatdickenwachstum angesehen werden. Wie
schon erwähnt lag eine der gesunden kontralateralen Seite ebenbürtige Gelenkstabilität während
des gesamten Untersuchungszeitraums nicht vor. Daher kann vermutet werden, dass diese
Instabilität ursächlich an der Transplantatschwellung beteiligt ist, als eine Anpassung des
Gewebes an eine vermehrte funktionelle Belastung (HILDEBRANDT 1998).
In der Literatur ist bezüglich der dritten Hypothese hinsichtlich der Sensitivität der Diagnostiksysteme
erwähnt, dass sich zu den frühen Untersuchungszeitpunkten das konventionelle
Röntgen nicht so gut eignet, da aufgrund der noch nicht deutlich dargestellten sklerotischen
Ränder der Bohrkanalwände eine Vermessung der Durchmesser erschwert ist (FINK et al.
2001). Innerhalb dieser Studie wurden zu den frühen Untersuchungszeitpunkten beim konventionellen
Röntgen größere Durchmesserwerte als im CT gemessen. Die These, dass das
konventionelle Röntgen weniger sensitiv als das CT in der Diagnose eines TEs ist, konnte
insofern bestätigt werden, als dass im Röntgen anfänglich im Vergleich zum CT (falsch) höhere
Durchmesser bestimmt worden sind, am Ende hingegen (falsch) niedrigere Werte. Dieses
wird unter Annahme, dass ein Vergrößerungsfaktor beim CT nicht zu Unschärfen führt
und somit als Gold Standard zur akkuraten Vermessung des Bohrkanals empfohlen werden
kann, geschlussfolgert.
Es wurde viertens angenommen, dass das „Tunnel Enlargement“ durch eine Prädominanz von
Osteoklasten bedingt ist. Diese Hypothese kann durch die histologische bzw. histomorphometrische
Analyse und die statistische Auswertung widerlegt werden. Zwar erhöhte sich die
Zahl der Osteoklasten vor allem in Woche 6, welches auch die geringe Knochendichte zu diesem
Zeitpunkt erklärt, jedoch korrelierte die Osteoklastenzahl nicht mit der Erweiterung des
Bohrkanaldurchmessers.
Als Teil des Gesamtprojekts zum Kreuzbandersatz bei offenen Wachstumsfugen konnten mit
dieser Arbeit grundlegende Erkenntnisse zum Auftreten und Fortschreiten des Phänomens der
Bohrkanalerweiterung bei juvenilen Individuen gewonnen werden.
Es konnte v.a. knochendensitometrisch, histologisch und histomorphometrisch ein Beitrag
zum Verständnis der Entstehung und Entwicklung des „Tunnel Enlargements“ geleistet werden.
110

6 Zusammenfassung
Alexandra Neddermann
Das Phänomen der Bohrkanalerweiterung nach Ersatz des vorderen Kreuzbandes bei juvenilen
Schafen - Eine interdisziplinäre Studie im Schafmodell
In der vorliegenden Studie sollte das Phänomen der Bohrkanalerweiterung („Tunnel Enlargement“)
nach vorderem Kreuzbandersatz beim juvenilen Schaf untersucht werden.
Die Aufweitung des femoralen Bohrtunnels wurde zunächst mit konventionellem Röntgen
und Computertomographie diagnostiziert. Anschließend sind die ovinen Kniegelenke biomechanisch
untersucht und die femoralen Areale knochendensitometrisch und histologisch
analysiert worden. Dazu wurde bei 32 weiblichen Schwarzköpfigen Fleischschafen im Alter
von vier Monaten das vordere Kreuzband der rechten hinteren Extremität reseziert und durch
ein autologes Achillessehnentransplantat ersetzt. Es wurden vier Gruppen zu jeweils 8 Tieren
gebildet, die sequentiell nach 3, 6, 12 und 24 Wochen euthanasiert wurden. Sechs weitere
Referenztiere wurden zum Zeitpunkt 0 getötet. Im Anschluss daran wurden beide Hintergliedmaßen
im Hüftgelenk abgetrennt dann jeweils die intakten linken und operierten rechten
Kniegelenke biomechanisch untersucht. Außerdem wurden die operierten rechten Gelenke
radiologisch, knochendensitometrisch und histologisch analysiert.
In der radiologischen Untersuchung stellte sich heraus, dass sich der Tunneldurchmesser und
die Tunnelfläche im zeitlichen Verlauf vergrößert haben. So wurde in der radiologischen
Auswertung deutlich, dass hinsichtlich der Tunnelform der lineare Erweiterungstyp mit 62%,
gefolgt von den kavernenartigen und zystischen Formen mit 19% und 14% und den konischen
mit 5% vorlagen.
Die radiologisch ermittelten Tunnelerweiterungen wurden in vier Grade unterteilt. Unter der
Voraussetzung, dass ein TE in den Graden 1, 2 und 3 vorliegt, ergab sich, dass 76% der Tiere
bezogen auf den gemessenen Durchmesser und 80% der Schafe bezogen auf die Fläche eine
Bohrkanalaufweitung aufwiesen.
Im Vergleich mit der CT-Untersuchung ergab sich, dass das konventionelle Röntgen weniger
sensitiv hinsichtlich der Diagnose eines TEs ist, weil mittels Röntgen anfänglich im Vergleich
111

zum CT (falsch) höhere Durchmesser, am Ende hingegen (falsch) niedrigere Werte bestimmt
wurden. Dieses wird unter Annahme, dass ein Vergrößerungsfaktor beim CT nicht zu Unschärfen
führt und somit als Gold Standard zur akkuraten Vermessung des Bohrkanals empfohlen
werden kann, geschlussfolgert.
Die zu Beginn der Untersuchungen aufgestellte Hypothese, dass ein „Tunnel Enlargement“
Auswirkungen auf die Gelenkstabilität hat, konnte statistisch nicht bestätigt werden. Hingegen
konnte nachgewiesen werden, dass die Ausbildung bzw. die Ausprägung des TEs und die
Querschnittsflächenzunahme der Transplantate mit steigendem Alter der Tiere in Verbindung
stehen. Das Dickenwachstum der Transplantate entstand durch Erhöhung der Zelldichte, welche
möglicherweise aus der postoperativ nicht wiederhergestellten Gelenkstabilität resultiert.
Die Steifigkeit der Transplantate korrelierte ebenfalls mit der Bohrtunnelerweiterung.
Knochendensitometrisch konnte ein temporäres Absinken der Knochendichtewerte in den
Wochen 3, 6 und 12, vor allem bei isolierter Betrachtung der TE-Tiere nachgewiesen werden.
Die Knochendichte in den drei Auswertungsregionen nahm insgesamt im Verlauf der Zeit zu,
insbesondere in der Bohrtunnelumgebung nach Woche 24.
Histologisch wurde weder entzündliches noch nekrotisches Gewebe nachgewiesen. Histomorphometrisch
wurde deutlich, dass sich die Tunnelwand bis zur Woche 24 erheblich verdickt
hatte. Diese Progression konnte durch die statistisch signifikante Erhöhung des BV/TV-
Quotienten bestätigt werden. Die statistische Analyse zeigte außerdem, dass der BV/TV-
Quotient positiv mit dem „Tunnel Enlargement“ korrelierte. Hingegen korrelierte der OS/BS-
Quotient und der prozentuale Anteil der Osteoklasten (bezogen auf die Knochenfläche) nicht
mit dem Bohrtunneldurchmesser. Ein kausaler Zusammenhang zwischen Anzahl der Osteoklasten
bzw. deren knochenabbauender Funktion und der Ausbildung einer Bohrkanalerweiterung
konnte deshalb nicht nachgewiesen werden.
112

7 Summary
Alexandra Neddermann
The phenomenon of tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction in juvenile
sheep - an interdisciplinary study in a sheep model
The present work focuses on the phenomenon of tunnel enlargement (TE) following anterior
cruciate ligament reconstruction in juvenile sheep.
The degree of femoral tunnel widening was evaluated by plain radiographs and computed
tomography (CT). A biomechanical analysis of the ovine knee joints and a densitometrical
and histological examination of the femoral regions were performed.
The anterior cruciate ligament of 32 four month old female blackhead sheep was resected and
replaced by an autologous Achilles tendon graft. The animals were euthanized in groups of 8
after a period of 3, 6, 12 and 24 weeks following surgery. Six other sheep were also euthanized
at time zero to act as referees. After euthanasia the hind limbs were separated from the
hip joints und the intact left and the operated right knees underwent a biomechanical examination.
After that a radiological, densitometrical and histological analysis of the femoral parts
of the operated joints took place.
The radiological evaluation indicated, that the diameter and area of the bone tunnels increased
in the course of time. Further analysis of the AP radiographs showed the four different tunnel
shapes. The most common were the linear-type tunnels with 62%. The cavity-type was detected
by 19%, the cystic-type by 14% and the cone-type by 5% of the animals.
It was found that there is a high prevalence of femoral tunnel widening in this sheep study.
The dimensions of tunnel diameter and tunnel area detected on computed tomography scans
showed an enlargement in 76% (diameter) and 80% (area) of the cases based on the specially
constructed TE classification scheme. The existence of bone tunnel widening was defined
from grade 1 (questionable TE) to grade 3 (massive TE).
Higher values were measured in the plain radiographs than in CT scans in the earlier groups
of weeks and lower values at the later dates. From these findings and especially the data from
113

literature, it can be concluded that CT is “golden standard” in diagnosing a tunnel enlargement.
In the beginning of the investigations it was hypothesised that TE would be associated with
instability, but this assumption could statistically not be confirmed.
The hypothesis that there is a positive correlation between the swelling of the grafts and the
enlargement of the tunnels could be proved. The stiffness of the autologous transplant also
correlated with TE.
The bone mineral density (BMD) which was measured in three defined regions of interest
increased steadily. There was a temporary decrease of density at week 3, 6 and 12. Possible
explanation for this temporary subsidence could be intensified osteoclastic activity. But in the
tunnel surroundings the bone mineral density was high especially after 24 weeks.
Histological examination demonstrated that the tissue was not inflamed or necrotised. Histomorphometrically
it could be clearly revealed that bone tunnel walls had thickened till week
24. Furthermore a high Bone Volume correlated with tunnel enlargement. However the osteoclastic
activity was not significantly associated to tunnel widening. Therefore the hypothesis
of a causal connection between number of osteoclasts respectively their catabolic activity and
the appearance of tunnel enlargement could be disproved.
114

8 Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Rechtes Kniegelenk vom Schaf ohne Gelenkkapsel und ohne Patella (kraniale
Ansicht). Linkes Bild: vorderes Kreuzband, medialer Meniskus; Rechtes Bild:
Darstellung des posterolateralen und des anteromedialen Faserbündels des vorderen
Kreuzbandes................................................................................................19
Abb. 2: Tiergruppe im dreiseitig geschlossenen, 3,5 m x 5 m großen Offenstall in der
Außenanlage des Zentralen Tierlabors der Medizinischen Hochschule Hannover.
Die operierten Gliedmaße wurden nicht immobilisiert, so dass sie
uneingeschränkt belastet werden konnten.............................................................40
Abb. 3: Vorbereitung des Schafs im Operationssaal. Das Tier wurde in linksseitiger
Rückenlage an drei Beinen fixiert, wobei das rechte Hinterbein frei beweglich
blieb. Die rechte Hinterextremität wurde rasiert, gewaschen und mit
Braunoderm ® (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert
und zur Aufrechterhaltung der Narkose an ein halbgeschlossenes System
(Fabius Beatmungsgerät, Dräger Medical Deutschland GmbH, Lübeck,
Deutschland) angeschlossen .................................................................................42
Abb. 4: Transplantat mit oberer Fadenadaptation ("baseball stitches") und
Fadenschlinge zwischen Endobutton ® und Transplantat. Flipfaden (links) und
Zugfaden (rechts) sind in den Endobutton ® eingezogen. In der linken Bildhälfte
befindet sich ein Fixationsknopf (Suture Washer ® ), mit dem der
Kreuzbandersatz tibial verankert wurde. ..............................................................43
Abb. 5: Skizze des rechten Kniegelenks mit Platzierung des Zielgeräts (A,B) in der
Aufsicht von kranial (A) und in der Aufsicht von medial (B). Schematische
Darstellung des operierten rechten Kniegelenks mit Kreuzbandersatz und
tibialer Fixation durch den Suture Washer ® bzw. femoraler Befestigung durch
den Endobutton ® (C).............................................................................................44
115
Seite

Abb. 6:Übersicht, der im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten vier
Untersuchungen (Radiologie, Biomechanik, Knochendichte und Histologie)
zur Detektierung und Beschreibung des Phänomens der Bohrkanalerweiterung .48
Abb. 7: Zur Vermessung des femoralen "Tunnel Enlargements" im Röntgenbild wurde
eine gelenknahe (femur artikulär), eine mittige (femur mittig) und eine
gelenkferne proximale Ebene (femur proximal) jeweils rechtwinklig zur
Achsenhilfslinie festgelegt. Die Durchmesser des TEs wurden entlang der
Ebenenachsen mit einer speziellen Software bestimmt. Zur Veranschaulichung
der Begrenzungen des erweiterten Bohrkanals wurden in dieser Abbildung pro
Ebene jeweils zwei schwarze Hilfslinien eingezeichnet. Die drei Ebenen und
die Achsenhilfslinie sind in dieser lateralen Röngenaufnahme des ovinen
Kniegelenks mit Femur (obere Bildhälfte) und Tibia (untere Bildhälfte) gelb
eingezeichnet. Die Metallimplantate sind am Ende des femoralen
(Endobutton ® ) und tibialen Bohrkanals (Suture Washer ® )gut zu erkennen.. .......50
Abb. 8: Computertomographische Untersuchung der ovinen rechten Kniegelenke mit
einem mobilen isozentrischen C-Bogen (ISO-C-3D, Siemens AG Erlangen) in
der Medizinischen Hochschule Hannover. ..........................................................51
Abb. 9: Im parasagittalen Schnittbild (linkes Bild) erfolgte pro Ebene die Vermessung
des Durchmessers (mm) statt. Anhand der axialen Aufnahme (rechtes Bild) ist
die Fläche (mm²) des TEs (A= schwarze rundliche Struktur) bestimmt. Die drei
femoralen Ebenen und die Achsenhilfslinie (linkes Bild) sind gelb
eingezeichnet.........................................................................................................52
Abb. 10: Seitenansicht eines ovinen rechten Kniegelenks mit Gelenkkapsel bei der
Testung der AP-Translation mit dem Roboter (linkes Bild); Im
Lasermikrometer fixiertes rechtes Kniegelenk im Rahmen der intraartikulären
Querschnittsflächenmessung (rechtes Bild)..........................................................57
116

Abb. 11: Linkes Bild: Knochendichtemessung mit dem Hologic QDR Discovery A
4500 X-ray Knochen-Densitometers (Hologic, USA); Rechtes Bild:
Anwenderoberfläche der computerassistierten Auswertung mittels der Software
"QDR for Windows" (Hologic, USA) am Beispiel der ROI 2 (femoraler
Bohrkanal).............................................................................................................60
Abb. 12: Der gezahnte Hohlbohrer (Werkstoff-Nr. 1.4301/V2A) besteht aus rost- und
säurebeständigem, hochlegiertem Stahl (Krupp, Deutschland) und diente der
Zylinderbohrung im Bereich des femoralen Bohrkanals. .....................................62
Abb. 13: Ansicht des femoralen Knochens nach der maschinellen Zylinderbohrung
(linkes Bild). Das Resultat war ein jeweils ca. 5-6 cm langer Knochenzylinder
mit dem zentral gelegenen femoralen Tunnel und einer deutlich erkennbaren
Wachstumsfuge (rechtes Bild) .............................................................................62
Abb. 14: Knochenzylinder in Einbettförmchen (Innendurchmesser 4 cm), welche mit
Technovit 9100 New®- Stammlösungen A und B im Mischverhältnis 9:1
aufgefüllt waren (linkes Bild); Knochenzylinder nach vollständiger
Polymerisation bzw. Aushärtung des Kunststoffs (rechtes Bild). ........................64
Abb. 15: Heraussägen einer 6 mm dicken Scheibe aus dem mittleren Bereich des
Knochenzylinders mittels einer wasserbetriebenen Bandsäge und Aufsetzen
einer rechteckigen Schablone, die mit schwarzen Stift umfahren wurde (linkes
Bild); Anhand dieser Markierung wurde die Knochenscheibe in Rechteckform
(12 x 9 mm) mit zentralem Bohrkanal und Transplantat (Fadengewebe:
bläulich) erneut zurechtgesägt (rechtes Bild)........................................................65
Abb. 16: Seitenansicht des ausgehärteten Kunststoffblöckchens mit innenliegendem
Knochenrechteck (linkes Bild); Aufsicht des polymerisierten
Kunststoffblöckchens, wobei der Bohrkanal mit Transplantat und
Fadenmaterial (bläulich) gut erkennen ist (rechtes Bild)......................................66
117

Abb. 17: Linkes Bild: Untersuchungseinheit der histologischen Untersuchung mit Zeiss
Axioskop 40, Zeiss AxioVision Rel. 4.5. Rechtes Bild: Fotografie eines 50fach
vergrößerten mit von-Kossa gefärbten Histologieschnitts mit digital
eingezeichneter, 500µm breiter Ellipse (gelbe Markierung, nicht
maßstabsgetreu) ....................................................................................................70
Abb.18: Schematische Darstellung der Operationstechnik (A) und die vier
unterschiedlichen Tunnelformen bei Auftreten einer Bohrkanalerweiterung
samt deren Häufigkeit: B) konische Form (5 %), C) lineare Form (62 %), D)
kavernöse Form (19 %) und E) zystische Form (14 %)........................................76
Abb. 19: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. in der CT-Visualisierung gemessenen A) Tunneldurchmesser (mm)
und B) Tunnelfläche (mm²) der mittleren femoralen Ebene (durchgezogene
Kurvenlinien mit Rechtecken). Es bestanden signifikante Unterschiede (*)
hinsichtlich des Tunneldurchmessers u.a von der 0-Wochengruppe zu Woche
6, 12 und 24 und hinsichtlich der Tunnelfläche u.a von der 0-Wochengruppe zu
Woche 12 und 24 ..................................................................................................78
Abb. 20: Wochenvergleich der gemittelten Tunneldurchmesser inklusive der mittleren
femoralen Ebene (fm) aller Tiere. Die ermittelten Werte aus den Röntgen
bildern (weiße Balken) sind den Messergebnissen der CT-Auswertung
(schwarze Balken) gegenübergestellt worden. Es gab signifikante Unterschiede
(*) bei der computertomographischen Evaluation zwischen der 3- und der 24-
Wochengruppe ......................................................................................................80
Abb. 21: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Anterior-Posterior Translation (mm) aller intakten
Kniegelenke (unterbrochene Kurvenlinie mit Dreiecken) und aller operierten
Gelenke (durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). ......................................82
118

Abb. 22: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. in der Robotertestung bestimmten Steifigkeit (N/mm) der nativen
Kreuzbänder (unterbrochene Kurvenlinie mit Dreiecken) und der Transplantate
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) aller Tiere. Signifikante
Unterschiede (*) bei den Gelenken mit Kreuzbandersatz u.a. zwischen
Zeitpunkt 0 und Woche 6, 12 und 24....................................................................83
Abb. 23: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. in der Robotertestung bestimmten Steifigkeit (N/mm) der nativen
Kreuzbänder (unterbrochene Kurvenlinie mit Dreiecken) und der Transplantate
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken) nur von den TE-Grad 2/3-Tieren
abgeleitet. Signifikante Unterschiede (*) bei den Gelenken mit
Kreuzbandersatz u.a. zwischen Zeitpunkt 0 und Woche 6, 12 und 24. ................84
Abb. 24: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Querschnittsfläche (mm²) der Transplantate aller Tiere
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*)
u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24 ...............................................85
Abb. 25: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post operationem bestimmten Querschnittsfläche (mm²) der Transplantate der
TE-Grad 2/3-Tiere mit mindestens eindeutiger Bohrkanalerweiterung
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*)
u.a. zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 6, 12 und 24 ...............................................86
Abb. 26: Bestimmung der Parameter Fläche (Area), Knochenmineralgehalt (Bone
Mineral Content/ BMC) und Knochendichte (Bone Mineral Density/ BMD) in
den 7 gleichgroßen, überlappend formierten, gelblichen
Auswertungsrechtecken (R1 bis R7) im Bereich des femoralen Bohrkanals
(ROI 2). Diese Parameterwerte sind jeweils pro Auswertungsrechteck (R1 bis
R7) aufgelistet und die Knochendichte (BMD) wurde pro Tier und ROI, in
diesem Fall ROI 2, gemittelt (NETAVG=Mittelwert der Knochendichte/BMD).87
119

Abb. 27: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Knochendichte (g/cm²) in den "Regions Of Interests": ROI
1= medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2= Bohrkanalumgebung
(schwarz-weiß-gemusterte Balken), ROI 3= Metaphyse (weiße Balken) der
gesamten Tiergruppe.............................................................................................88
Abb. 28: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Knochendichte (g/cm²) in den "Regions Of Interests": ROI
1=medialer Kondylus (schwarze Balken), ROI 2 =Bohrkanalumgebung
(schwarz-weiß-gemusterte Balken), ROI 3 =Metaphyse (weiße Balken) der
TE- Grad 2/3- Tiere...............................................................................................89
Abb. 29: Histologische Darstellung der Bohrkanalerweiterung in der von-Kossa
Färbung (A,C,E) und der Toluidin-Blau-Färbung (B,D,F) nach 0 (A,B), 12
(C,D) und 24 Wochen (E,F). Die 500 µm dicke Auswertungsellipse ist zur
Veranschaulichung allerdings nicht maßstabsgetreu eingezeichnet (A)...............91
Abb. 30: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von-
Kossa gefärbten histologischen Präparaten der gesamten Tiergruppe
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24. .....................................................................93
Abb. 31: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Bone Volume/ Total Volume (BV/TV in %) in den von
Kossa gefärbten histologischen Präparaten der TE-Grad 2/3- Tiere
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 24 ......................................................................93
Abb. 32: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den
Toluidin-Blau gefärbten histologischen Präparaten der gesamten Tiergruppe
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24. ................................................95
120

Abb. 33: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Osteoid Surface/ Bone Surface (OS/BS in %) in den
Toluidin-Blau gefärbten histologischen Präparaten der TE-Grad 2/3- Tiere
(durchgezogene Linie mit Rechtecken). Signifikante Unterschiede (*) u.a.
zwischen Zeitpunkt 0 zu Woche 3, 6, 12 und 24 .................................................96
Abb. 34: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den
TRAP gefärbten histologischen Präparaten aller Tiere (durchgezogene
Kurvenlinie mit Rechtecken). ...............................................................................97
Abb. 35: Mittelwerte und Standardabweichungen der nach 0, 3, 6, 12 und 24 Wochen
post op. bestimmten Osteoclasts Surface/ Bone Surface (Ocl/BS in %) in den
TRAP gefärbten histologischen Präparaten der TE-Grad 2/3 Tiere
(durchgezogene Kurvenlinie mit Rechtecken)......................................................98
121

122

9 Tabellenverzeichnis
123
Seite
Tab. 1: Nomenklatur der Schafe mit den operierten rechten Kniegelenken und Anzahl
der Tiere pro Wochengruppe und Gesamtanzahl innerhalb der Studie. ...............38
Tab. 2: Auflistung der Tiere, welche im CT und Röntgen nach VKB-Ersatz radiologisch
untersucht und anschließend ausgewertet wurden, indem Durchmesser
(Röntgen) bzw. Durchmesser und Fläche (CT) des Bohrkanals gemessen
wurde. Aufgrund vereinzelt schlechter Bildqualität der Röntgen-/CT-
Aufnahmen fielen Tiere aus der Auswertung. ......................................................46
Tab. 3: Auflistung der Tiere, welche knochendensitometrisch (DXA) und histologisch
untersucht wurden und in die Auswertung gelangten. Aufgrund vereinzelt
schlechter Bildqualität in der knochendensitometrischen Untersuchung fielen
einzelne Tiere aus der Evaluierung.......................................................................47
Tab. 4: Auflistung der Tiere, welche biomechanisch untersucht worden sind, wobei die
Kniegelenke der rechten Gliedmaße eines jeden Tieres operiert wurden und die
der linken Gliedmaße als Kontrolle intakt geblieben sind....................................47
Tab. 5: Einteilung der computertomographisch detektierten Bohrkanalerweiterung (TE)
in vier Grade anhand der Durchmesser- und Flächenmessdaten bzw. aufgrund
der Zunahmen dieser zwei Werte, wobei Grad 0 keine, Grad 1 milde, Grad 2
eindeutige und Grad 3 massive Bohrkanalerweiterung bedeutet..........................53
Tab. 6: Anzahl und prozentualer Anteil der Tiere mit dem entsprechenden TE-Grad.
Definition einer Bohrkanalerweiterung bei Vorliegen von Grad 1, 2 und/oder
3.............................................................................................................................79

124

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11 Danksagung
Herrn Prof. Dr. Michael Fehr und Herrn Prof. Dr. Johannes Zeichen danke ich sehr für die stets geduldige
und kompetente Betreuung meiner Dissertation.
Herrn Dr. Rupert Meller danke ich für die Aufnahme ins Team der Schafstudie, die Überlassung des
Themas und die Anleitung zum ergebnisorientierten Arbeiten.
Sabine Thoben und Beatrix Dreymann danke ich ganz herzlich für die freundliche und tatkräftige Hilfe,
die gute Zusammenarbeit und die vielen lustigen Stunden in den Laborräumen, aber auch außerhalb
des Universitätsgeländes.
Friederike Fritz und Frederike Schibbora danke ich für Ihre freundliche Unterstützung.
Allen Mitarbeiter/innen des LBBs danke ich für das stets fröhliche und angenehme Arbeitsklima.
Insbesondere danke ich PD Dr. Christof Hurschler, Sophie Müller, Matthias Reebmann, Carla Janning,
Yvonne Noll, Frank Seehaus, Dr. Frank Witte und Prof. Dr. Henning Windhagen für die fachliche
Beratung und Unterstützung bei den histologischen und biomechanischen Untersuchungen.
Ein ganz besonderer Dank gilt Dr. Elmar Willbold für die großartige Hilfe in histologischen Belangen
und die vielen wertvollen Ratschläge.
Allen Mitarbeiter/innen des Tierlabors danke ich für die gute Versorgung unserer Schafe und unseres
ganzen Teams.
Frau Prof. Dr. A. Meyer-Lindenberg danke ich für das großzügige Bereitstellen des Mikroskops und
der Farbkamera zur fotografischen Dokumentation der histologischen Schnitte.
Herrn Bernhard Vaske danke ich für die Unterstützung und freundliche Beratung in allen biometrischen
Fragestellungen.
Herrn Dr. Timo Stübig danke ich bezüglich der Hilfestellung bei der computertomographischen Auswertung.
Herrn Karl-Heinz Hansmann und seinem Team danke ich für die fachgemäße und kompetente Durchführung
der Zylinderbohrung in der zentralen Forschungswerkstatt der MHH.
Herrn Mirko Franz danke ich für seine hervorragenden Grafiken bzw. Zeichnungen.
Meiner Freundin Jasmine Harder gilt ein ganz besonderer Dank.
Ohne sie wäre die Studienzeit in Hannover und Wien für mich nur halb so schön gewesen.
Es freut mich zutiefst, einen so wertvollen Menschen kennengelernt zu haben.
Allen meinen Freunden und Verwandten, die mich in dieser Zeit unterstützt haben, danke ich ebenfalls
ganz herzlich.
Mein größter Dank gebührt meinen Eltern Ingrid und Günther Neddermann und meiner Großmutter
Annemarie Schröder.
Ich danke ihnen aus tiefstem Herzen für die Werte, die sie mir vermittelt haben, für ihre stete Unterstützung,
ihre wertvollen Ratschläge und vor allem für ihre bedingungslose Liebe.
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