Spannungsoptische Untersuchung verschiedener Stabilisierungsverfahren (Dynamische Hüftschraube, Gamma-Nagel, Proximaler Femur-Nagel) bei pertrochantären Femurfrakturen

Die vorliegende Untersuchung zielte zum einen auf die Entwicklung eines Modells zur in vitro Testung von pertrochantären Frakturen ab, zum anderen auf das Sichtbarmachen des Kraftflusses an der Oberfläche des proximalen Femur sowie auf die Darstellung der Veränderungen dieses Kraftflusses, bedingt durch verschiedene Stabilisierungsverfahren für pertrochantäre Femurfrakturen. Es ist nach wie vor wenig darüber bekannt, wie der Kraftfluss am proximalen Femur erfolgt, insbesondere darüber, wie die Kraftübertragung in den Femurknochen erfolgt, wenn dieser mit unterschiedlichen, für die Versorgung von pertrochantären Frakturen üblichen Systemen stabilisiert wird, nämlich der Dynamischen Hüftschraube (= DHS), dem Gamma-Nagel oder dem Proximalen Femur Nagel (= PFN). Aus diesem Grund erfolgte die Entwicklung eines Testmodells, welches es ermöglichte, den Kraftfluss am standarisiert-frakturierten humanen Leichenfemur sichtbar zu machen. Diese Visualisierung wurde mittels der PhotoStress-Methode erzielt: Optisch aktive Polymerschichten wurden direkt auf das gewünschte Testobjekt modelliert. An der Oberfläche des belasteten Femur wurden nun unter polarisiertem Licht farbige Belastungslinien (= Isochromaten) sichtbar, welche exakt meßbar und einer definierten Dehnung zuordbar sind. Nach der Entwicklung eines Testmodells (2 Femurpaare), welches eine möglichst physiologische Simulation einer Belastung erlaubt, wurden 10 Paare frischer Leichenfemora unter den Bedingungen der Steh-Phase während des Gehens mit einer Geschwindigkeit von 2 km/h getestet, was einer typischen Belastung in der früh-postoperativen Zeit gleichkommt (F = 9°, T = 0°, Belastung = 300% des Körpergewichts, Bergmann 1993). Folgende Konfigurationen wurden gegeneinander getestet: DHS versus Gamma-Nagel, Gamma-Nagel versus PFN, PFN-Stahl versus PFN-Titan. Die Tests wurden in 2 Schritten ausgeführt: a) Testung des nativen Femur. b) Testung des standarisiert-frakturierten Femur nach Stabilisierung mit einem der 3 Implantate. Die jeweiligen gemessenen Isochromatenordnungen N konnten so miteinander verglichen werden. Unter Bezug auf die eingangs erwähnten Ziele dieser Studie läßt sich folgendes festhalten: 1. Es ist gelungen, ein Modell zu entwickeln, welches es ermöglicht, humane Leichenfemora in vitro einer möglichst physiologischen Belastungssituation auszusetzen. Diese Belastungssimulation diente im weiteren Verlauf zur Testung von Femora, die nach Erzeugung einer artifiziellen, pertrochantären Hüftfraktur mit unterschiedlichen Osteosyntheseverfahren stabilisiert wurden. 2. Die PhotoStress-Methode, auch spannungsoptisches Oberflächenschichtverfahren genannt, ist in der Lage, sinnvolle und weiterführende Erkenntnisse in der in vitro Untersuchung von künstlich frakturierten, unter Belastung stehenden Femora zu liefern. 3. In der vorliegenden Arbeit ließen sich eindeutige biomechanische Unterschiede der drei Implantate DHS, Gamma-Nagel und PFN aufdecken. Derartige Unterschiede lassen sich sehr gut mit Erfahrungen aus dem klinischen Gebrauch der Implantate korrelieren. Aus den experimentell gewonnenen Ergebnissen können eindeutige Schlußfolgerungen für eine optimierte klinische Anwendung dieser Osteosynthesematerialien gezogen werden. Nach der Beantwortung der eingangs gestellten, allgemeinen Ziele bzw. Fragen, nun zu den konkreten Schlussfolgerungen, die aus den durchgeführten Versuchen gezogen werden können: 1. Die verwendete PhotoStress-Methode ermöglicht es erstmals, den Kraftfluss am belasteten, frakturierten, humanen Leichenfemur zu visualisieren. Sie stellt somit ein wichtiges methodisches Instrument für die medizinisch-biomechanische Testung von Osteosynthesematerialien dar. 2. Das Sichtbarmachen der Kraftlinien am proximalen Femur mittels Oberflächenspannungsoptik erlaubt es, Testmodelle zu entwickeln, welche eine möglichst physiologische Belastungssimulation zulassen. Die in zahlreichen Studien weit verbreitete Krafteinleitung in das Femur mit einem (zu großen) Winkel F (z. B. F = 25°) führt zu einem unphysiologischen, artifiziellen Biegemoment im Femurschaftbereich. Dieses Biegemoment konnte in unserem Modell unter Zuhilfenahme der PhotoStress-Methode durch einen auf F = 9° verminderten Winkel minimiert werden. Diese Art der Krafteinleitung erlaubt somit eine Minimierung von Artefakten. 3. Für die DHS zeigt sich, dass sie ein physiologischeres Spannungsmuster erzeugt als der Gamma-Nagel. Dies ist auf die Konzeption als „load sharing“ Implantat zurückzuführen. Eine Refixierung des medialen Fragmentes ist aus biomechanischer Sicht sinnvoll, und sollte, wenn klinisch ohne zu großen Aufwand möglich, erfolgen. Die DHS zeigt eine ausreichende Maximalbelastbarkeit auch in unphysiologisch hohen Belastungen, wenngleich die Maximalbelastbarkeit deutlich unter der des Gamma-Nagels liegt. Während der Belastungsphasen erscheint das Frakturrisiko für die DHS deutlich niedriger als für den Gamma-Nagel. Das Spannungsmuster der DHS liegt dem nativen Spannungsmuster von allen drei getesteten Implantaten am nächsten. 4. Für den Gamma-Nagel gilt, dass er aufgrund seiner Konfiguration als „load bearing“ Implantat einen Großteil der Kraft selbst trägt. Er zeigt im Gegensatz zur DHS eine wesentlich größere Maximalbelastbarkeit. Der Gamma-Nagel weist einen deutlich kürzerem Hebelarm auf als die DHS. Als Hauptkomplikation muß die distale Femurschaftfraktur (ausgehend von den distalen Verriegelungsschrauben) gefürchtet werden. Aufgrund seiner Konfiguration erscheint der Gamma-Nagel besonders für instabile Frakturen geeignet. 5. Proximaler Femur Nagel und Gamma-Nagel führen am frakturierten Femur zu einem qualitativ sehr ähnlichen Stressmuster. Um das Risiko für Frakturen im Bereich der distalen Verriegelungsschrauben zu minimieren, ist es unbedingt zu empfehlen, bei beiden Implantaten distal nur mit einer statt mit zwei Schrauben zu verriegeln. Dies führt zu einer Verringerung von Interferenzen, welche durch die Verwendung von zwei distalen Verriegelungsschrauben hervorgerufen werden. Die zu erwartenden Spannungsspitzen in diesem Bereich sind für den PFN geringer als für den Gamma-Nagel. Soll aus klinischen Gründen heraus distal dennoch mit zwei Schrauben verriegelt werden, so ist die Gefahr für eine spätere Schaftfraktur bei Anwendung des Gamma-Nagels deutlich größer als für die Anwendung des PFN. Die Maximalbelastbarkeit der beiden intramedullären Kraftträger ist in etwa vergleichbar groß. Wichtig ist es, darauf hinzuweisen, dass die Isochromatenwerte im Bereich der Verriegelungsbolzen beim PFN stets deutlich unter denen des Gamma- Nagels waren. Somit zeigt der PFN gegenüber dem Gamma-Nagel ein eindeutig vorteilhaftes Spannungsmuster. Einen weiteren Vorteil zeigt der PFN durch seine Antirotationsschraube, welche eine mögliche Rotation des Hüftkopffragmentes vermindert. Wird der PFN verwendet, so ist aufgrund des etwas günstigeren Spannungsmusters der Titanversion diese zu bervozugen. Insgesamt scheinen die biomechanischen Eigenschaften des PFN denen des Gamma-Nagels überlegen zu se

Predictors of poor outcomes after significant chest trauma in multiply injured patients: a retrospective analysis from the German Trauma Registry (Trauma Register DGU (R))

Background: Blunt thoracic trauma is one of the critical injury mechanisms in multiply injured trauma victims. Although these patients present a plethora of potential structural damages to vital organs, it remains debated which injuries actually influence outcome and thereby should be addressed initially. Hence, the aim of this study was to identify the influence of critical structural damages on mortality. Methods: All patients in the database of the TraumaRegister DGU (R) (TR-DGU) from 2002-2011 with AIS Chest >= 2, blunt trauma, age of 16 or older and an ISS >= 16 were analyzed. Outcome parameters were in-hospital mortality as well as ventilation time in patients surviving the initial 14 days after trauma. Results: 22613 Patients were included (mean ISS 30.5 +/- 12.6; 74.7% male; Mean Age 46.1 +/- 197 years; mortality 17.5%; mean duration of ventilation 7.3 +/- 11.5; mean ICU stay 11.7 +/- 14.1 days). Only a limited number of specific injuries had a significant impact on survival. Major thoracic vessel injuries (AIS >= 5), bilateral lung contusion, bilateral flail chest, structural heart injury (AIS >= 3) significantly influence mortality in study patients. Several extrathoracic factors (age, blood transfusion, systolic blood pressure and extrathoracic severe injuries) were also predictive of increased mortality. Most injuries of the thoracic wall had no or only a moderate effect on the duration of ventilation. Injuries to the lung (laceration, contusion or pneumothoraces) had a moderate prolonging effect. Cardiac injuries and severe injuries to the thoracic vessels induced a substantially prolonged ventilation interval. Conclusions: We demonstrate quantitatively the influence of specific structural damages of the chest on critical outcome parameters. While most injuries of the chest wall have no or only limited impact in the study collective, injuries to the lung overall show adverse outcome. Injuries to the heart or thoracic vessels have a devastating prognosis following blunt chest trauma

Incidence of delayed and missed diagnoses in whole-body multidetector CT in patients with multiple injuries after trauma

Background: Whole-body CT (WBCT) is the imaging modality of choice during the initial diagnostic work-up of multiple injured patients in order to identify serious injuries and initiate adequate treatment immediately. However, delayed diagnosed or even missed injuries have been reported frequently ranging from 1.3% to 47%. Purpose: To highlight commonly missed lesions in WBCT of patients with multiple injuries. Material and Methods: A total of 375 patients (age 42.8 +/- 17.9 years, ISS 26.6 +/- 17.0) with a WBCT (head to symphysis) were included. The final CT report was compared with clinical and operation reports. Discrepant findings were recorded and grouped as relevant and non-relevant to further treatment. In both groups, an experienced trauma radiologist read the CT images retrospectively, whether these lesions were missed or truly not detectable. Results: In 336 patients (89.6%), all injuries in the regions examined were diagnosed correctly in the final reports of the initial CT. Forty-eight patients (12.8%) had injuries in regions of the body that were not included in the CT. Fourteen patients (3.7%) had injuries that did not require further treatment. Twenty-five patients (6.7%) had injuries that required further treatment. With secondary interpretation, 85.4% of all missed lesions could be diagnosed in retrospect from the primary CT data-set. Small pancreatic and bowel contusions were identified as truly non-detectable. Conclusion: In multiple traumas, only a few missed injuries in initial WBCT reading are clinically relevant. However, as the vast majority of these injuries are detectable, the radiologist has to be alert for commonly missed findings to avoid a delayed diagnosis

Reactor spectral rate and shape measurement in Double Chooz detectors

International audienceSince 2015, the neutrino oscillation reactor-based experiment Double Chooz (DC) is taking data with its near and far detectors. Commissioning of the near detector, weakly affected by the θ (13) driven oscillation, allows DC to perform a precise measurement of the rate and shape of the reactor induced ${\displaystyle \bar{\nu }}_{e}$. Here, we report the preliminary reactor shape results for both detectors and the prospective sensitivity to the reactor mean cross-section per fission for the near detector

Thyroxine-thyroid hormone receptor interactions

ABSTRACTThyroid hormone (TH) actions are mediated by nuclear receptors (TRs α and β) that bind triiodothyronine (T3, 3,5,3′-triiodo-l-thyronine) with high affinity, and its precursor thyroxine (T4, 3,5,3′,5′-tetraiodo-l-thyronine) with lower affinity. T4 contains a bulky 5′ iodine group absent from T3. Because T3 is buried in the core of the ligand binding domain (LBD), we have predicted that TH analogues with 5′ substituents should fit poorly into the ligand binding pocket and perhaps behave as antagonists. We therefore examined how T4 affects TR activity and conformation. We obtained several lines of evidence (ligand dissociation kinetics, migration on hydrophobic interaction columns, and non-denaturing gels) that TR-T4 complexes adopt a conformation that differs from TR-T3 complexes in solution. Nonetheless, T4 behaves as an agonist in vitro (in effects on coregulator and DNA binding) and in cells, when conversion to T3 does not contribute to agonist activity. We determined x-ray crystal structures of the TRβ LBD in complex with T3 and T4 at 2.5-Å and 3.1-Å resolution. Comparison of the structures reveals that TRβ accommodates T4 through subtle alterations in the loop connecting helices 11 and 12 and amino acid side chains in the pocket, which, together, enlarge a niche that permits helix 12 to pack over the 5′ iodine and complete the coactivator binding surface. While T3 is the major active TH, our results suggest that T4 could activate nuclear TRs at appropriate concentrations. The ability of TR to adapt to the 5′ extension should be considered in TR ligand design

Preconditioned extracellular vesicles from hypoxic microglia reduce poststroke AQP4 depolarization, disturbed cerebrospinal fluid flow, astrogliosis, and neuroinflammation

Background: Stroke stimulates reactive astrogliosis, aquaporin 4 (AQP4) depolarization and neuroinflammation. Preconditioned extracellular vesicles (EVs) from microglia exposed to hypoxia, in turn, reduce poststroke brain injury. Nevertheless, the underlying mechanisms of such effects are elusive, especially with regards to inflammation, AQP4 polarization, and cerebrospinal fluid (CSF) flow. Methods: Primary microglia and astrocytes were exposed to oxygen-glucose deprivation (OGD) injury. For analyzing the role of AQP4 expression patterns under hypoxic conditions, a co-culture model of astrocytes and microglia was established. Further studies applied a stroke model, where some mice also received an intracisternal tracer infusion of rhodamine B. As such, these in vivo studies involved the analysis of AQP4 polarization, CSF flow, astrogliosis, and neuroinflammation as well as ischemia-induced brain injury. Results: Preconditioned EVs decreased periinfarct AQP4 depolarization, brain edema, astrogliosis, and inflammation in stroke mice. Likewise, EVs promoted postischemic CSF flow and cerebral blood perfusion, and neurological recovery. Under in vitro conditions, hypoxia stimulated M2 microglia polarization, whereas EVs augmented M2 microglia polarization and repressed M1 microglia polarization even further. In line with this, astrocytes displayed upregulated AQP4 clustering and proinflammatory cytokine levels when exposed to OGD, which was reversed by preconditioned EVs. Reduced AQP4 depolarization due to EVs, however, was not a consequence of unspecific inflammatory regulation, since LPS-induced inflammation in co-culture models of astrocytes and microglia did not result in altered AQP4 expression patterns in astrocytes. Conclusions: These findings show that hypoxic microglia may participate in protecting against stroke-induced brain damage by regulating poststroke inflammation, astrogliosis, AQP4 depolarization, and CSF flow due to EV release

Trauma management incorporating focused assessment with computed tomography in trauma (FACTT) - potential effect on survival

Background Immediate recognition of life-threatening conditions and injuries is the key to trauma management. To date, the impact of focused assessment with computed tomography in trauma (FACTT) has not been formally assessed. We aimed to find out whether the concept of using FACTT during primary trauma survey has a negative or positive effect on survival. Methods In a retrospective, multicentre study, we compared our time management and probability of survival (Ps) in major trauma patients who received FACTT during trauma resuscitation with the trauma registry of the German Trauma Society (DGU). FACTT is defined as whole-body computed tomography (WBCT) during primary trauma survey. We determined the probability of survival according to the Trauma and Injury Severity Score (TRISS), the Revised Injury Severity Classification score (RISC) and the standardized mortality ratio (SMR). Results We analysed 4.817 patients from the DGU database from 2002 until 2004, 160 (3.3%) were from our trauma centre at the Ludwig-Maximilians-University (LMU) and 4.657 (96.7%) from the DGU group. 73.2% were male with a mean age of 42.5 years, a mean ISS of 29.8. 96.2% had suffered from blunt trauma. Time from admission to FAST (focused assessment with sonography for trauma)(4.3 vs. 8.7 min), chest x-ray (8.1 vs. 16.0 min) and whole-body CT (20.7 vs. 36.6 min) was shorter at the LMU compared to the other trauma centres (p < 0.001). SMR calculated by TRISS was 0.74 (CI95% 0.40-1.08) for the LMU (p = 0.24) and 0.92 (CI95% 0.84-1.01) for the DGU group (p = 0.10). RISC methodology revealed a SMR of 0.69 (95%CI 0.47-0.92) for the LMU (p = 0.043) and 1.00 (95%CI 0.94-1.06) for the DGU group (p = 0.88). Conclusion Trauma management incorporating FACTT enhances a rapid response to life-threatening problems and enables a comprehensive assessment of the severity of each relevant injury. Due to its speed and accuracy, FACTT during primary trauma survey supports rapid decision-making and may increase survival