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1
Aus der Orthopädischen Klinik
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
(Direktor: Prof. Dr. med. R. Forst)
- Die periostale und kortikale Durchblutung des Knochens -
Eine intravitalmikroskopische Untersuchung zur Mikrozirkulation
des Knochens im hypovolämischen Schock
Inaugural-Dissertation
Zur Erlangung der Doktorwürde
der Medizinischen Fakultät
Erlangen-Nürnberg
vorgelegt von
Jan Rudolf Sagkob
aus Forchheim
2
Gedruckt mit der Erlaubnis der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-
Universität Erlangen-Nürnberg
Dekan: Prof. Dr. med. J. Schüttler Referent: PD Dr. med. H. Richter Korreferent: Prof. Dr. med. R. Forst Tag der mündlichen Prüfung: 05.05.2010
3
Gewidmet meinen Eltern Elisabeth und Gerold Sagkob
4
Inhaltsverzeichnis
1. Zusammenfassung Seite 1
1.1. Zusammenfassung in deutscher Sprache Seite 1
1.2. Zusammenfassung in englischer Sprache - Summary Seite 3
2. Einleitung Seite 5
2.1. Ein historischer Rückblick Seite 5
2.2. Zielsetzung und Fragestellung Seite 6
3. Materials und Methodik Seite 7
3.1. Allgemeine Methodik Seite 7
3.1.1. Allgemeine Versuchsvorbereitungen Seite 7
3.1.2. Anästhesiologische Verfahren und Narkoseführung Seite 7
3.1.3. Allgemeiner mikrochirurgischer Präpärationsgang Seite 8
3.1.3.1. Tracheotomie Seite 8
3.1.3.2. Arteria carotis - Katheter Seite 8
3.1.3.3. Vena jugularis - Katheter Seite 9
3.1.4. Messtechnik zur Erfassung der Vitalparameter Seite 9
3.1.4.1. Kontrolle der allgemeinen Kreislauffunktion Seite 9
3.1.4.2. Kontrolle der Körperkerntemperatur Seite 9
3.1.5. Messtechnik zur Erfassung von Laborparametern Seite 10
3.1.5.1 Arterielle Blutgasbestimmung Seite 10
3.1.5.2. Hämatokrit – Bestimmung Seite 10
3.2. Spezielle Methodik Seite 10
3.2.1. Präpärationsgang zur mikrochirurgischen Darstellung von
Periost und Kortikalis an der Tibia des rechten Beines Seite 10
3.2.2. Die Intravitalmikroskopie Seite 13
3.2.3. Videodokumentation und Datenverarbeitung Seite 16
5
3.2.4. Versuchs - und Studienprotokoll Seite 17
3.2.4.1. Untersuchung der periostalen Durchblutung unter
physiologischen Bedingungen Seite 17
3.2.4.2. Untersuchung der kortikalen Durchblutung unter
physiologischen Bedingungen Seite 17
3.2.4.3. Untersuchung der periostalen und kortikalen
Durchblutung im hämorrhagischen Schock Seite 18
3.2.5. Beschreibung der Videoauswertung Seite 19
3.2.6. Die Auswertungsparameter Seite 21
3.2.6.1. Parameter zur Beurteilung der Mikrozirkulation Seite 21
3.2.6.2. Parameter zur Beurteilung des Kreislaufes, der
peripheren Durchblutung und andere Laborparameter Seite 21
3.2.7. Statistische Auswertung der Ergebnisse Seite 22
4. Ergebnisse Seite 23
4.1. Die ossäre Mikrozirkulation unter physiologischen
Bedingungen Seite 24
4.1.1. Die periostale Mikrozirkulation Seite 24
4.1.1.1. Allgemeine Labor - und Kreislaufparameter Seite 24
4.1.1.2. Perfusionsgeschwindigkeit Seite 25
4.1.1.3. Kapilläre Flussrate (Flow) Seite 25
4.1.1.4. Kapillardurchmesser Seite 25
4.1.1.5. Funktionelle Kapillardichte Seite 25
4.1.2. Die kortikale Mikrozirkulation Seite 26
4.1.2.1. Allgemeine Labor - und Kreislaufparameter Seite 26
4.1.2.2. Perfusionsgeschwindigkeit Seite 27
4.1.2.3. Kapilläre Flussrate (Flow) Seite 27
4.1.2.4. Kapillardurchmesser Seite 27
4.1.2.5. Funktionelle Kapillardichte Seite 27
6
4.2. Das Verhalten der Mikrozirkulation des Knochen
bei Induktion eines 30 minütigen hämorrhagischen
Schocks Seite 27
4.2.1. Veränderungen der allgemeinen Vital – und
Laborparameter Seite 27
4.2.1.1. Blutdruckverlauf Seite 28
4.2.1.2. Verlauf ausgewählter Laborparameter Seite 29
4.2.1.3. Verlauf des Hämatokrit Seite 30
4.2.2. Veränderungen der periostalen Mikrozirkulation Seite 31
4.2.2.1. Perfusionsgeschwindigkeit Seite 31
4.2.2.2. Kapilläre Flussrate (Flow) Seite 32
4.2.2.3. Kapillardurchmesser Seite 33
4.2.2.4. Funktionelle Kapillardichte Seite 34
4.2.3. Veränderungen der kortikalen Mikrozirkulation Seite 35
4.2.3.1. Perfusionsgeschwindigkeit Seite 35
4.2.3.2. Kapilläre Flussrate (Flow) Seite 36
4.2.3.3. Kapillardurchmesser Seite 37
4.2.3.4. Funktionelle Kapillardichte Seite 38
5. Diskussion Seite 39
5.1. Diskussion der Methodik Seite 39
5.1.1. Versuchstiere Seite 39
5.1.2. Anästhesie Seite 39
5.1.3. Präpäration Seite 41
5.1.4. Erörterung des Schockmodells anhand von
ausgewählten Parametern Seite 41
5.1.5. Indirekte Ansätze zur "Quantifizierung" der
Knochendurchblutung Seite 43
5.1.6. Direkte Ansätze zur Quantifizierung der
Knochendurchblutung Seite 46
5.1.7. Die Intravitalmikroskopie: ein direktes Verfahren
7
zur Messung der Mikrozirkulation des Knochens Seite 47
5.1.7.1. Allgemeine Beurteilung des Verfahrens Seite 47
5.1.7.2. Auflicht – versus Durchlichtmethoden Seite 49
5.2. Diskussion der Ergebnisse Seite 52
5.2.1. Anatomie und Physiologie der knöchernen Blutversorgung Seite 52
5.2.2. Einflussgrößen der Perfusion Seite 54
5.2.3. Ergebnisse unter standardisierten physiologischen
Bedingungen Seite 55
5.2.3.1. Allgemeines Seite 55
5.2.3.2. Beurteilung der periostalen Mikrozirkulation unter definierten
physiologischen Bedingungen Seite 55
5.2.3.3. Beurteilung der kortikalen Mikrozirkulation unter definierten
physiologischen Bedingungen Seite 60
5.2.4. Ergebnisse unter pathophysiologischen Bedingungen bei
Induktion eines 30 - minütigen hämorrhagischen Schocks Seite 62
5.2.4.1. Pathophysiologie des hypovolämischen Schocks Seite 62
5.2.4.2. Veränderungen der allgemeinen Vital - und Laborparameter Seite 63
5.2.4.3. Veränderungen der periostalen Mikrozirkulation Seite 64
5.2.4.4. Veränderungen der kortikalen Mikrozirkulation Seite 67
5.3. Schlussfolgerungen Seite 70
6. Literaturverzeichnis Seite 72
7. Danksagung Seite 80
8. Lebenslauf Seite 81
1. Zusammenfassung
8
1.1. Zusammenfassung in deutscher Sprache Hintergründe und Ziele
Lange Zeit beschränkte man sich darauf, den Knochen als eine Art Werkstoff zu
betrachten, ohne die zum Knochenwachstum und zu Reparaturvorgängen im Rahmen
der primären und sekundären Knochenbruchheilung wichtige Komponente
„Durchblutung“ näher in die Überlegungen mit einzubeziehen. Dies insbesondere
deswegen, weil sich der Knochen aufgrund seiner Eigenschaften lange der Forschung
entzog. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es die für die Knochenvitalität essentielle
Perfusion unter physiologischen Bedingungen, sowie im Rahmen eines
hypovolämischen Schocks zu beschreiben.
Methoden
Mit Hilfe der Intravitalmikroskopie wurde an männliche Sprague – Dawley Ratten die
Perfusion des Kapillarbettes unter physiologischen Bedingungen sowie nach Induktion
eines dreißig minütigen hypovolämischen Schocks aufgezeichnet. Der Fokus lag hierbei
auf den zwei vaskulären Versorgungssystemen, dem Periost und den kortikalen
Strukturen. Zur Erforschung des physiologischen Ausgangsbefundes wurden für das
periostale Strombett 37 Tiere untersucht, für das kortikale 35 Tiere. Im Folgenden wurde
bei 18 Tieren die periostale Perfusion und an 16 Tiere die kortikale Perfusion in einem
hypovolämischen Schock untersucht.
Das Hauptaugenmerk lag bei den aufgezeichneten Sequenzen auf den
Flussgeschwindigkeiten und der funktionellen Kapillardichte, also dem prozentualen
Anteil perfundierter Kapillaren im Verhältnis zur Gesamtzahl der Kapillaren eines
Beobachtungsfeldes.
Ergebnisse
Unter physiologischen Bedingungen fand sich eine mittlere periostale Fluss -
geschwindigkeit von 2609,82 µm/s. Die funktionelle Kapillardichte lag bei 95,75 %
(Median). Die kortikale Flussgeschwindigkeit wurde mit 1666,57 µm/s gemessen. Die
funktionelle Kapillardichte lag bei 60 % (Median).
9
Durch das angewandte mitteldruckgesteuerte Schockmodell gelang es bei den
narkotisierten Tieren einen schweren hypovolämischen Schock zu induzieren. Die
periostale Flussgeschwindigkeit verringerte sich bis auf 774,75 µm/s, die funktionelle
Kapillardichte auf 85,71%. Der kortikale Fluss wurde auf 409,65 µm/s, die funktionelle
Kapillardichte überproportional auf 40 % reduziert.
Schlussfolgerungen
Durch die Methode der Intravitalmikroskopie kann die ossäre Perfusion in ihrer
kapillären Endstrecke unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen
erforscht werden. Es gelang nachzuweisen wie sehr die Perfusion und somit auch die
Versorgung des Knochens mit Sauerstoff und Nährstoffen durch das Vollbildes eines
hämorrhagischen Schocks eingeschränkt wird. Neben der Verminderung der periostalen
Perfusionsparameter kommt es noch deutlicher auf kortikaler Ebene zu einem Abfall der
Messgrößen Perfusionsgeschwindigkeit sowie der funktionellen Kapillardichte mit einer
Reduktion von 20 % versus 10% im periostalen Strombett. Ein sich im Rahmen des
Schockgeschehens ausbildendes ossäres Kompartmentsyndrom wäre hierfür ein
möglicher Erklärungsansatz.
10
1.2. Zusammenfassung in englischer Sprache - Summary Introduction
For a long time bone was seen as an inanimate material without detecting growth and
the manifold ways of regeneration. Perfusion of bone is particularly important for
primary and secondary healing of fractures. Due to this, it was the basic aim to quantify
perfusion under physiological conditions on one hand, and on the other under
circumstances of a haemorrhagic shock.
Methods
Using an intravital fluorescent microscopy in male Sprague – Dawley rats, capillary
perfusion was plotted under physiological conditions and after a thirty minutes lasting
haemorrhagic shock. In 37 animals the periostal vascularisation was investigated under
physiological conditions. In 35 animals the cortical perfusion. In 18 animals the
periostal and in 16 the cortical perfusion was analysed under circumstances of a
haemorrhagic shock.
Main focus have been capillary flow and functional capillary density, the relation
between perfused and the overall number of capillaries.
Results
Under physiological conditions there was a medial periostal speed of 2609,82 µm/s.
Functional capillary density was 95,75 % (median).
The medial cortical speed 1666,57 µm/s. Cortical functional capillary density was 60 %
(median). By courtesy of a bloodpresure – driven shockmodel it was possible to achieve
an servere haemorrhagic.
The medial periostal speed was reduced to 774,75 µm/s, periostal functional capillary
density to 85,71%. Medial cortical speed was reduced to 409,65 µm/s, cortical
functional capillary density disproportional to 40 %.
Conclusion
11
Using intravital fluorescent microscopy it is possible to determine osseous perfusion
under physiological conditions and under circumstances of a haemorrhagic shock. It was
possible to show that osseous perfusion is limited by a haemorrhagic shock and thereby
the supply with oxygen and nutrients. Cortical perfusion is far more limited in
haemorrhagic shock than periostal. Beside all parameters in cortical capillaries
functional capillary density was reduced immense. An disproportional decline from
20% in cortical capillaries versus 10 % in periostal capillaries. An intraosseus
compartment syndrom, caused by a haemorrhagic shock, would be a possible
explanation for this observation.
2. Einleitung
12
2.1. Ein historischer Rückblick
Über Jahrhunderte hinweg galt Knochen als Inbegriff des Leblosen und Toten. Zwar
wurde bereits gegen Ende des 17. Jahrhunderts durch den Engländer HAVERS (35) im
Jahre 1691 ein nutritives Gefäßsystem beschrieben und auch ALBINUS (1) gelang es
1754 am menschlichem Präparat mittels Injektionstechnik ein Gefäßbett am langen
Röhrenknochen nachzuweisen. Aufgrund der spezifischen Eigenschaften des Knochens,
d.h. seiner Härte einerseits und der Fragilität des versorgenden Gefäßsystems
andererseits schritt das Wissen um das Organsystem Knochen, im Vergleich zu anderen
Organen nur sehr langsam voran. Lange Zeit beschränkte man sich darauf, den Knochen
als eine Art Werkstoff zu betrachten, ohne die zum Knochenwachstum und zu
Reparaturvorgängen im Rahmen der primären und sekundären Knochenbruchheilung
wichtige Komponente „Durchblutung“ näher in die Überlegungen mit einzubeziehen.
Dies spiegelt sich auch im Bereich der Forschungsarbeiten um unser Skelettsystem
wieder. Zwar wurden mehrfach Versuche unternommen, die Mikrozirkulation des
Knochens zu erforschen, es blieb jedoch zumeist bei indirekten Verfahren. Als einer der
Ersten setzt BRÅNEMARK (6) aus Stockholm in den fünfziger Jahren innovativ die
Intravitalmikroskopie als direktes Untersuchungsverfahren ein. Der
Forschungsschwerpunkt lag hierbei aber im Bereich der Dentalmedizin,
unfallchirurgisch-orthopädische Aspekte wurden zumeist nicht berücksichtigt. Die
Mikrozirkulation stellt jedoch die nutritive Grundlage aller Lebensvorgänge auch am
Knochen dar.
2.2. Zielsetzung und Fragestellung
13
Fragen bezüglich Ernährung und Regeneration des Knochens sind aktueller denn je.
Zum einen häufen sich durch die gestiegene Lebenserwartung degenerative knöcherne
Erkrankungen, die in einem Ungleichgewicht aus Abnutzung und Wiederaufbau,
respektive Ernährung und Knochendurchblutung, wurzeln. (z.B. Schenkelhalsfrakturen
Wirbelkörpersinterungen älterer Menschen). Zum anderen stieg in den letzten
Jahrzehnten durch die Fortschritte in der präklinischen Rettungsmedizin die Anzahl
polytraumatisierten Patienten in unseren Ambulanzen deutlich an. Oft befinden sich
diese im tiefen hypovolämischen Schock. Es ist davon auszugehen, dass dieser auch die
Mikrozirkulation des Knochens beeinflusst und somit sich negativ auf die
Frakturheilung auswirken kann.
Es schien somit notwendig, ein geeignetes Modell zu etablieren, an dem es möglich
sein sollte, sowohl die periostale als auch davon ausgehend die kortikale Durchblutung
unter physiologischen, aber auch pathophysiologischen Rahmenbedingungen im
hypovolämischen Schock zu erforschen und exakt zu quantifizieren.
Diese Arbeit will das erarbeitete Erlanger Modell vorstellen und die Ergebnisse
periostaler und kortikaler Mikrozirkulation diskutieren. Neben physiologischer
Statuserhebung sollen dabei speziell die Auswirkungen eines dreißigminütigen
hypovolämischen Schocks auf das periostale und kortikale Gefäßbett erörtern werden.
Somit galt unser Bestreben zwei Hauptzielen:
1. Die exakte Beschreibung der periostalen und kortikalen Mikrozirkulation unter
physiologischen Bedingungen
2. Die Erforschung der Mikrozirkulation des Knochens im hypovolämischen
Schock in enger Anlehnung an das klinische Krankheitsbild polytraumatisierter
Patienten
3. Material und Methodik
14
3.1. Allgemeine Methodik
3.1.1. Allgemeine Versuchsvorbereitung
Zur Genehmigung der im folgenden beschriebenen Tierexperimente wurde am
24.10.1996 bei der zuständigen Ethikkommission der Regierung von Mittelfranken ein
Tierversuchsantrag eingereicht, welcher am 03.02.1997 genehmigt wurde
(Aktenzeichen 621 – 253114 / 96)
Zur Verwendung kamen 55 männliche Ratten des Typs Sprague – Dawley
(Bezugsquelle : Charles River GmbH , Sulzfeld). Die bei Versuchsbeginn im Mittel 420
g Gramm wiegenden Tiere hatten ausreichend Zeit (21 Tage), um sich an die neue
Umgebung im Tierstall zu gewöhnen. Dabei wurden sie mit Standartfutter – Pellets
(Altromin, Lage) und freier Flüssigkeitszufuhr artgerecht versorgt .
3.1.2. Anästhesiologische Verfahren und Narkoseführung
Die Versuchstiere wurden 12 Stunden vor den Experimenten einzeln nüchtern gesetzt
und erhielten dabei Wasser ad libitum. Bei Versuchsbeginn wird die Narkose zunächst
mittels Äther eingeleitet. Es folgt die Rasur der zwei Präperationsgebiete (ventrale
Halsseite und rechtes Bein). Nach durchgeführter Tracheotomie (siehe 2.1.3.1.) wird
ein gekürzter Venenverweilkatheter der Größe 16 G als Tubus in die Trachea
eingebracht und das Tier über diesen mit einem Kleintierrespirator (KTR–4, Hugo
Sachs, Freiburg) beatmet. Während der folgenden Versuchsdauer wird das Tier mit
Isofloran (Abbott, Bad Nauheim; Narkosegasvapor der Fa. Dräger) narkotisiert. Die
Einleitungsdosis liegt bei 5 Vol - %, die Erhaltungskonzentration bei 2,0 bis 2.5 Vol -
%. Als Beatmungsfrequenz werden 80 Hübe pro Minute bei einem endinspiratorischen
Druck von drei bis vier mm Hg eingestellt.
3.1.3. Allgemeiner mikrochirurgischer Präparationsgang
15
3.1.3.1. Tracheotomie
Nach medianem Hautschnitt im Halsbereich des Tieres wird das Platysma präpariert.
Stumpf gespaltet trifft man auf das Muskelbündel des M. sternothyroideus. Beide
Bäuche des selbigen werden ebenfalls stumpf voneinander getrennt. Die dünnen Faszien
links und rechts der Trachea mit den darin verlaufenden Gefäßen des tracheo-
ösophagealen Bündels werden unter Erhalt der Gefäße unterminiert und die Luftröhre
für die Tracheotomie vorbereitet. Unter der Trachea wird jetzt ein geflochtener Faden
der Stärke 1 durchgeführt und zur Hälfte durchgezogen (Vorbereitung der Ligatur). Die
dem Cartilago cricoideus nächst liegende pars membranacea tracheae wird unter
Verwendung der Diathermie auf einem kleinen Gebiet von ca. 1mm2 koaguliert, mit
einer spitzen Mikropinzette durchstoßen und ein wenig geweitet. In das entstandene
Loch führt man den Tubus ein und ligiert diesen. Das Tier wird nun maschinell beatmet.
3.1.3.2. Arteria carotis - Katheter
Im Zwischenraum des rechten M. sternocleidomastoideus und M. sternothyroideus sucht
man das Gefäß - Nervenbündel auf. Im folgenden wird die A. carotis unter Schonung
der anderen Strukturen insbesondere des Nervus Vagus frei präpariert und leicht
mobilisiert. Im Verlauf der Arteria carotis werden kranial und kaudal Ligaturfäden der
Stärke USP 6 unter dem Gefäß vorbereitet. Kranial wird bereits jetzt ligiert, kaudal
vorgelegt. Im distalen Abschnitt klippen wir einen metallenen Mikroklipp auf die A.
carotis. Nahe der kranialen Ligatur setzt man mit der gebogenen Mikroschere eine kleine
quer zum Gefäß verlaufende Inzisur in die Gefäßwand. In die mit zwei Pinzetten
geweitete Öffnung führt man den vorbereiteten Katheter ein, hält sowohl Gefäß als
auch den darin liegenden Katheterschlauch fest, löst den Mikroclip, schiebt den Katheter
in die Arterie vor und ligiert.
3.1.3.3. Vena jugularis Katheter
16
Nachdem man die Vena jugularis interna aufgesucht und freigelegt hat, verfährt analog
dem unter 2.1.3.2. beschriebenen Präperationsgang und führt einen Katheter in die Vene
ein.
Die verbleibende Wunde verschließt man unter Ausführung der beiden Katheter und des
Beatmungsschlauches nach kranial durch kutane Einzelknopfnähte.
3.1.4. Messtechnik zur Erfassung der Vitalparameter
3.1.4.1. Kontrolle der allgemeinen Kreislauffunktion
Zur EKG – Überwachung wurden Elektroden an die rechte und linke Pfote der oberen
Extremität sowie den linken Fuß befestigt, um ein EKG in den Standardableitungen
nach Einthoven abzuleiten. Dies geschah unter zu Hilfenahme eines
Überwachungsmonitors (Sirecust 603, Fa. Siemens, Erlangen). Zusätzlich wurden
während der Experimente fortlaufenden sowohl unter physiologischen als auch
pathophysiologischen Bedingungen alle fünf Minuten mit einen Papierschreiber
(Siredoc, Fa. Siemens, Erlangen) die Befunde aufgezeichnet.
Zur Darstellung der arteriellen Druckkurve wurde der in die A. carotis eingebrachte
Katheter an ein Druckmeßsystem (DPT – 6003, pvb Medizintechnik GmbH;
Kirchseeon) angeschlossen, gegen Null abgeglichen und der Druckabnehmer mit oben
beschriebenem Überwachungsmonitor verbunden. Auch hier erfolgt die regelmäßige
analoge Dokumentation mittels Papierschreiber.
3.1.4.2. Kontrolle der Körperkerntemperatur
Um die Körperkerntemperatur stets auf physiologischem Niveau, d.h. bei zirka 37 Grad
Celsius, konstant zu halten, wird ein Temperaturfühler rektal eingeführt, welcher
kontinuierlich die Körpertemperatur mißt und je nach Bedarf die Temperatur der
Präperationsplatte durch Rückkopplung entweder erhöht oder erniedrigt. Weiterhin wird
der Rumpf des Tieres, um unnötige Wärmeverluste zu vermeiden, mit mehrlagiger
Aluminiumfolie und darrüberliegenden Kompressen bedeckt.
3.1.5. Messtechnik zur Erfassung von Laborparametern
17
3.1.5.1. Arterielle Blutgasbestimmung
In den arteriellen Blutproben wurden die Parameter pH, pO2, pCO2, Standardbicarbonat,
base–excess und Sauerstoffsättigung untersucht (Instrumentation Laboratory, Mailand).
3.1.5.2. Hämatokrit - Bestimmung
Der jeweilige Hämatokrit wurde mit der Methode nach Hedin bestimmt.
3.2. Spezielle Methodik
3.2.1. Präpärationsgang zur mikrochirurgischen Darstellung von Periost und
Kortikalis an der Tibia des rechten Beines
Dem narkotisierten Tier wird in Rückenlage zwischen dem dritten und vierten
Phalangen des linken Fußes ein Haken mit Magnethalterung (Fa. Müller, Puchheim) zur
Fixierung des Beines in die Haut eingesetzt. Entlang der ventralen Tibiakante inzidiert
man die Haut, so daß die Muskelbäuche des Unterschenkels in ihren Faszien zum
Vorschein kommen. Die Faszie des M. tibialis ant. wird unter punktueller Blutstillung
eröffnet. Besonderes geschont werden beim Abheben des Muskelbauches (no - touch:
kein Zug, keine Berührung) die parallel zur medialen und lateralen Tibiakante
verlaufenden Gefäße, da diese die Hauptblutversorgung des Periost sicher stellen und
somit auch zur Ernährung der Kortikalis dienen. Zuletzt entfernt man noch die dem
Periost aufliegenden dünnen bindegewebigen Häutchen. Dies ist ohne Traumatisierung
des Periostes möglich. Man erreicht dadurch eine deutliche Verbesserung der
mikroskopischen Bildqualität. Nach Durchtrennung der distalen Sehne wird der Bauch
des M. tibialis ant. mobilisiert und durch eine Annaht nach kranial abgehoben und
18
fixiert.. Während der Präparation sowie der gesamten Versuchsdauer wird das
Präparationsgebiet mit 0, 9% - iger NaCl - Lösung bei einer Temperatur von 37 Grad
Celsius feucht gehalten.
Abbildung 1: Operationssitus I – periostales Gefäßbett
19
Abbildung 2: Operationssitus II – periostales Gefäßbett
Sollen auch kortikale Strukturen dargestellt werden, schneidet man mit einer
Skalpellklinge (Nr. 11) ein 3 mm2 großes türflügelartiges Fenster in das Periost, ohne die
darunter liegende Knochenmatrix zu verletzen. In dieses Fenster einblutende periostale
Gefäße können vorsichtig punktuell koaguliert werden. Das nun gelöste, frei liegende
periostale Gewebefenster kann mit einer Mikropinzette abgehoben werden. Die
freiliegende Knochenmatrix fräsen wir unter ständiger "Kühlung", das heißt, ständiger
Zufuhr einer 37 Grad Celsius warmen, 0.9 % - igen Natriumchlorid - Lösung durch eine
10 ml Spritze, unter Zuhilfenahme feiner Zahnarztbohrer und einer kleinen
Bohrmaschine des Typs (Proxon) leicht an. Anschließend wird die entstandene
aufgeraute Fläche mit dem scharf angeschliffenen Ende einer 18 G - Verweilkanüle
abgezogen.
Alternativ kann die freigelegte Kortikalis ohne Anfräsen mit der Verweilkanüle
abgezogen und das Areal der Untersuchung zugeführt werden. Auch hierbei wird jeweils
mit körperwarmer, physiologischer Natriumchlorid - Lösung gespült.
20
Abbildung 3: Operationssitus III – Präpäration kortikales Gefäßbett
3.2.2. Die Intravitalmikroskopie
Bei den hier vorgestellten Untersuchungen wurde das Auflichtmikroskop Axiotech
Vario 100 HD (Zeiss, Jena) mit der Möglichkeit einer wechselnden Beleuchtung durch
eine Halogenlampe bzw. durch eine Quecksilberdampf – Kurzbogenlampe HBO 100,
verwandt. Die Beleuchtungsstärke konnte mit Hilfe eines Drehreglers individuell nach
den jeweiligen Bedürfnissen eingestellt werden. Neben einem 10 – fach vergrößernden
Okular standen drei Achroplan – Objektive mit 5-, 10- und 20– facher Vergrößerung
zur Verfügung. Durch einen Reflektorschieber können für den Einsatz im Rahmen der
Fluoreszenzmikroskopie verschiedene Filter in den Strahlengang eingebracht werden.
Die oben erwähnte heizbare Präparationsplatte konnte passgenau auf den variabel
einstellbaren Kreuztisch des Mikroskops aufgesetzt werden. Ist das Tier unter dem
Mikroskop gelagert, setzt man das Objektiv mit einer 10 - fachen Vergrößerung
vorsichtig auf die Präperationsfläche der ventralen Tibiafläche auf ohne sie jedoch
direkt zu berühren. Bedient man sich einer Wasseremersion, gelingt es bereits jetzt unter
Verwendung der vorgeheizten Quecksilberdampflampe nach Fokussierung das Periost
als Nativbild, ohne Einsetzen eines Filters, darzustellen.
21
Abbildung 4: Versuchsaufbau mit Intravitalmikroskop
Hat man einen 546 nm - Filter eingeschoben, sind die Voraussetzung geschaffen, später
verabreichtes, sich mit dem Plasma vermischendes FITC - Dextran unter dem Licht der
Quecksilberdampflampe zum Fluoreszieren anzuregen und erhält somit direkten
Einblick in die periostale oder kortikale Mikrozirkulation auf kapillärer Ebene. Hierbei
entwickeln sich zwei Möglichkeiten. Zum einen können die in Wellen anflutende und
fluoreszierende Plasmafronten zur Beurteilung der kapillären Flussgeschwindigkeit
herangezogen werden, zum anderen können auch Flussgeschwindigkeiten anhand der
sich nun in Art eines Negativkontrastes aussparenden anflutenden, nicht
fluoreszierenden Erythrozyten errechnet werden.
Injiziert man über den venösen Katheter 0, 2 ml 5 - % FITC - Dextran (Sigma – Aldrich
– Chemie GmbH, Deisendorf), kann man während der von uns als "FITC – Reaktion"
bezeichneten Anflutung des Fluoreszenzfarbstoff FITC langsam die Füllung der
22
periostalen Kapillaren über den arteriellen Gefäßschenkel beobachten. Diese erste Phase
der FITC – Dextran Anflutung wurde stets zum Ausschluss allergischer Reaktionen auf
FITC – Dextran intravitalmikroskopisch beobachtet, videodokumentiert und
anschließend ausgewertet.
Sowohl während der Präperationzeit, als auch während der gesamten Versuchsdauer
verabreichten wir den Versuchstieren 1-1,5 ml physiologischer Kochsalzlösung pro
Stunde durch das arterielle Spülsystem.
Abbildung 5: FITC – Anflutung unter dem
Intravitalmikroskop
3.2.3. Videodokumentation und Datenverarbeitung
Die Aufnahme der relevanten Videosequenzen erfolgt über eine Schwarz–Weiß–Kamera
(AVT – Horn, Videosysteme für Mikroskopie, Aalen) und einem Panasonic S-VHS –
23
Videorecorder (AG–7355/Panasonic, Osaka, Japan) zu den unter 2.2.5. beschriebenen
Zeitpunkten. Die erhaltenen Videoaufnahmen wurden zum einen manuell, zum anderen
mit Hilfe eines Bildanalyseprogrammes an einem Personal Computer (INTEL- Pentium
1 Prozessor, 32 M - RAM Arbeitsspeicher, Matrox Millenium Graphikkarte-4MB–H)
ausgewertet. Das verwendete Bildanalyseprogramm wurde speziell für die hier
beschriebenen Versuchsreihen in Zusammenarbeit mit der Abteilung für Experimentelle
Chirurgie der Chirurgischen Universitätsklinik Regensburg (Dipl.–Phys. G. Ackermann,
Prof. Dr. med. G. Jauch) entwickelt. Bei der Auswertung verfuhr man folgendermaßen:
Eine entsprechende auszuwertende Sequenz wurde mit dem Videorecorder angespielt
und gleichzeitig in den Arbeitsspeicher unseres Computers geladen. Daraufhin wurde
die Länge X der durchfluteten Kapillaren, sowie der Durchmesser und die Zeit, die
benötigt wurde, um die definierte Länge X zu durchströmen, ermittelt. Aus diesen
Werten konnte sowohl die Flußgeschwindigkeit (speed) als auch der Volumendurchsatz
ermittelt werden. Näheres dazu unter 2.2.5..
3.2.4. Das Versuchs- und Studienprotokoll
Den Untersuchungen galt vor allem folgender Augenmerk:
24
1. Vergleichende Untersuchung von periostaler und kortikaler Mikrozirkulation
unter physiologischen Bedingungen.
3. Vergleichende Untersuchung von periostaler und kortikaler Mikrozirkulation
während eines dreißigminütigen hypovolämischen Schocks.
3.2.4.1. Untersuchung der periostalen Durchblutung unter
physiologischen Bedingungen
In 200-facher Vergrößerung werden willkürlich fünf Betrachtungsfelder ausgewählt. Die
gesichteten Bilder bzw. Ereignisse werden mit einem Videorecorder aufgezeichnet.
Insgesamt stand am Ende jedes der Felder etwa 20 Sekunden unter Dokumentation. Auf
längere Belichtungszeiten wird wegen möglicher thermischer Schädigung des Periostes
bzw. der Kortikalis verzichtet. Die Vitalparameter wurden dabei kontinuierlich
überwacht.
3.2.4.2. Untersuchung der kortikalen Durchblutung unter
physiologischen Bedingungen
Wollte man die kortikalen Kapillaren untersuchen, verfuhr man bezüglich der zu
treffenden Vorbereitungen wie oben beschrieben, jedoch wurden hierbei nicht fünf
Felder ausgesucht, sondern das gesamte zur Verfügung stehende kortikale
Präperationsgebiet auf der Suche nach Kapillaren abgefahren .
3.2.4.3. Untersuchung der periostalen und kortikalen Durchblutung im
hämorrhagischen Schock
Zur Untersuchung der periostalen und kortikalen Durchblutung unter
pathophysiologischen Bedingungen wurde ein beliebiges Areal auf der zur Verfügung
25
stehenden periostalen Präperationsfläche ausgesucht, welches während des
Versuchsablaufes dann auch immer zu weiteren Dokumentationen beibehalten wurde.
Der Schock wurde durch minütliche Entnahme von 1 ml Blut über den venösen Katheter
induziert (Schockinduktion). So entzog man dem Tier durchschnittlich 11 ml Blut bis
zum Erreichen des gewünschten Blutdruckniveaus von 35 mm Hg als mittlerer
arterieller Blutdruck bzw. 40 mm Hg. als systolischer Wert. Hatte sich der gewünschte
Zielbereich eingestellt, begann die sogenannte Schockphase (Schockbeginn), welcher
das Tier über einen Zeitraum von 30 Minuten ausgesetzt war.
Während des gesamten Versuchs wurde auch hier Blutdruck und die Herzfrequenz
kontinuierlich aufgezeichnet. Blutgase wurden zu Versuchsbeginn, Schockbeginn, den
unten beschrieben Zwischenzeiten sowie zum Versuchsende regelmäßig kontrolliert.
Vor der Schockinduktion wurde ein Ausgangswert dokumentiert. Dies geschah ebenso
wie bei den Experimenten zur Untersuchung der Mikrozirkulation an Periost bzw.
Kortikalis unter physiologischen Bedingungen 30 Minuten nach Präperations- und
Lagerungsende. Nach der ersten Aufzeichnung wurden als nächstes zum Zeitpunkt fünf
Minuten nach Schockinduktion Werte dokumentiert.
Bei Tieren, die bereits nach zehn Minuten das angestrebte Schockniveau erreicht hatten,
wurde der Zehn - Minutenwert als Schockbeginn definiert. War dagegen der angestrebte
Blutdruckbereich zum Zeitpunkt 10 Minuten noch nicht erreicht, einigte man sich
darauf, den Zeitpunkt 15 Minuten nach Schockinduktion als Wert für den Beginn der
Schockphase (Schockbeginn) zu wählen. Weiterhin wurde vor der
Abschlußdokumentation zum Schockende ein Zwischenwert zum Zeitpunkt 15 Minuten
nach Schockbeginn aufgezeichnet. Zu jedem Versuchseckpunkt wurde eine Sequenz von
15 bis 20 Sekunden aufgezeichnet.
Zur Beschreibung des Schockgeschehens hatte man sich die oben beschriebenen
Eckpunkte des Versuchsablaufes ausgesucht, um die entscheidenden
pathophysiologischen Veränderungen aufzeigen zu können.
26
Zusammenfassend werden hier zum besseren Verständnis die gewählten
Versuchseckpunkte tabellarisch dargestellt.
Die Videodokumentationen wurden zu folgenden Zeiteckpunkten durchgeführt :
Dokumentation Zeitpunkt
1 Ausgangswert vor Schockinduktion (Physiologie)
2 5 - Minutenwert nach Schockinduktion
3 Schockbeginn (10 bzw.15 Minuten nach Schockinduktion)
4 Zwischenzeit - 15 Minuten nach Schockbeginn
5 Schockende - Abschlußdokumentation
Tabelle 1: Zeitpunkt der Messungen während der Schockphase
3.2.5. Beschreibung der Videoauswertung
Die erhaltenen Videoaufnahmen wurden zum einen manuell, zum anderen mit Hilfe
eines Bildanalyseprogrammes ausgewertet.
Die entsprechende, auszuwertende Sequenz wurde mit dem Videorecorder angespielt
und gleichzeitig in den Arbeitsspeicher des Computers geladen. Sieht man sich die
Bilder in Echtzeit an, so kann man in den Kapillaren, durch das angeregte FITC-
Dextran, hell leuchtende Plasmafronten durchfließen sehen. Diese Plasmafronten lassen
sich auch unter Zuhilfenahme eines Cursors in den jeweiligen Kapilaren vor und zurück
bewegen. Eine Winkelminute am Cursors bedeutet in der Videoaufnahme eine
Zeitspanne von 1/100 Sekunde. Somit ist es möglich, den Zeitraum, den eine derartige
Plasmafront benötigt, um eine Distanz von A nach B zu durchfließen, zu erfassen. Als
Streckenlänge wurde immer die komplette Distanz gewählt, über welche die
Plasmafront zu verfolgen war. Insgesamt wurden pro Blickfeld je fünf willkürlich und
durch Zufall ausgewählte Kapillaren ausgewertet. Bei der Auswahl der entsprechenden
27
Kapillaren wurde lediglich darauf geachtet, daß die Auswertung ohne große Probleme
vollzogen werden konnte, das heißt, es mußte möglich sein, sowohl den Fluß der
Plasmafront, als auch Länge und Durchmesser der einzelnen Kapillare klar und exakt zu
definieren. Für jede einzelne Kapillare wurden fünf Einzelmessungen durchgeführt. Für
die Schockversuche wählte man die zu untersuchenden Kapillaren nach dem selben
Prinzip aus, und behielt diese auch während der ganzen Versuchszeit bei. Dies zum
einen wegen der oben erwähnte Qualitätskriterien, zum anderen wollte man auch den
Verlauf des Mikrozirkulationsverhaltens der anfangs ausgewählten Kapillaren
beobachten. Mit Hilfe des uns zur Verfügung stehenden Bildanalyseprogrammes war es
im nun Folgenden möglich an den im Computer gespeichert Sequenzen die Durchmesser
der ausgewählten Kapillaren zu ermitteln.
Unter der Vorstellung, dass sich eine Kapillare im Durchschnitt wie ein langgezogener
Zylinder verhält lässt sich aus den ermittelten Werten wie Länge und Durchmesser das
entsprechende Volumen der untersuchten Kapillare definieren. Rechnet man noch die
Geschwindigkeit mit ein, kann man auch das durchfließende Volumen pro Zeiteinheit
berechnen. Interessant war darüber hinaus auch noch das Verhältnis der "vitalen", das
heißt mit Plasma durchfluteten Kapilaren pro Quadratmillimeter im Verhältnis zur
Gesamtzahl aller Kapillaren pro Quadratmillimeter, hier von uns als funktionelle
Kapillardichte (FCD) bezeichnet, zu ermitteln. Zusätzlich errechneten wir noch das
Verhältnis zwischen den nicht funktionierenden Kapillaren pro Quadratmillimeter und
wieder der Gesamtzahl aller Kapillaren pro Quadratmillimeter, von uns als die
Kapillardichte der nicht funktionierenden Gefäße (NFCD) definiert. Im Standbild des
Computermonitors war es erst einmal möglich die Gesamtzahl der Kapillaren zu zählen.
Hierzu wurde eine Kapillare über ihren ganzen Verlauf auf dem Monitor hinweg
verfolgt und dann als eine Kapillare gewertet. Kreuzungsstellen mit anderen Kapillaren
durch Überlagerungseffekte blieben bei unserem Modell unberücksichtigt. Auch die
dazugehörige Fläche des Blickfeldes wurde berechnet. Zur Ermittlung der funktionellen
Kapillardichte ließ man die relevante Sequenzen wiederholt abspielen und konnte auf
diese Weise exakt die Anzahl der perfundierten Kapillaren markieren.
3.2.6. Die Auswertungsparameter
28
3.2.6.1. Parameter zur Beurteilung der Mikrozirkulation
Zur Beurteilung der Mikrozirkulation untersuchte man die korpuskulär - plasmatische
Flußgeschwindigkeit in den Kapillaren (speed in µm/s), den Volumendurchsatz (flow
in mm3 x 10-3 /s), den Kapillardurchmesser (in µm) und die Anzahl perfundierter
Kapillaren in Prozent als Ausdruck der funktionellen Kapillardichte.
3.2.6.2. Parameter zur Beurteilung des Kreislaufes, der peripheren
Durchblutung und anderer Laborgrößen.
In beiden Versuchsreihen wurden zur Erfassung der Vitalparameter und Gewährleistung
konstanter Versuchsbedingungen folgende Messgrößen beobachtet.
1. Zur Kontrolle der Kreislaufsituation wurden der Blutdruck (systolischer,
diastolischer Blutdruck, arterieller Mitteldruck ), sowie die Herzfrequenz alle fünf
Minuten dokumentiert.
2. Zur Kontrolle der Oxigenierung unter Beatmung und des Säure-Basen-Haushaltes
wurden zu den oben dargestellten Meßpunkten (1 – 5) arterielle Blutgasanalysen
durchgeführt (siehe Tabelle 1).
3. Zur rheologischen Beurteilung wurde standardisiert neben den Blutgasanalysen
der aktuelle Hämatokritwert mitbestimmt.
3.2.7. Statistische Auswertung der Ergebnisse
Nach manueller Dokumentation der Daten während der Versuche und der
Videoauswertungen wurden die Meßwerte zur Berechnung der Mikrozirkulation von
29
Periost und Kortikalis zunächst in einem programmierten Excel - Worksheet (Excel
`97) gespeichert.
Die so gewonnen Daten wie Speed, Flow und funktionelle Kapillardichte wurden
zusammen mit den anderen Meßgrößen in das Programm SPSS 12.0 (Superior
Performing Software Systems) für Windows 1998 eingegeben.
Als Hardware stand hierbei ein handelsüblicher PC mit 266 MHz zur Verfügung.
Berechnet werden Median, Mittelwert, Range und Standartabweichung.
Zur graphischen Darstellung der Ergebnisse bediente man sich des sogenannten
Boxplots. Die untere Begrenzung des grauen Kastens stellt das 25., die obere das 75.
Perzentil dar. Die innerhalb des grauen Kastens sichtbare dickere Linie stellt den
sogenannten Median dar, also den Wert, bei dem 50 % der Werte darüber und 50 %
darunter liegen. Weiterhin besitzen 50 % der Fälle Meßwerte innerhalb des Kastens. Die
Wertegrenzen, also die kleinsten und größten Werte einer analysierten Gruppe liegen
innerhalb der ein Doppel - T bildenden äußeren Linien.
Auf Ausreißer (Extremwerte) wird separat, mittels Sternchen markiert, aufmerksam
gemacht.
4. Ergebnisse
Insgesamt erfolgten an 55 Tieren Untersuchungen. Die einzelnen Tiere ordneten wir wie
in Abbildung 6 dargestellt folgenden Gruppen zu.
30
Versuchsaufbau:
Abbildung 6: Gruppenzuordnung der einzelnen Versuchstiere Bei 20 Tieren aus der Physiologiegruppe erfolgte die Messung zur Erfassung der
Mikrozirkulation unter physiologischen Bedingungen. Dabei wurde zuerst die periostale
Mikrozirkulation untersucht, in einem weiteren Präperationschritt dann das kortikale
Gefäßbett dargestellt und beobachtet.
Bei 35 Tieren wurde nach Dokumentation des Ausgangszustandes, also wiederum einer
physiologischen Statuserhebung, ein hypovolämischer Schock von dreißig Minuten
gemäß Protokoll induziert. Hierbei wurde bei 19 Tieren das periostale, bei 16 Tieren das
kortikale Stromgebiet untersucht. In der Physiologiegruppe und in der Schockgruppe
Periost wurde je ein Tier aufgrund schlechter Vitalparameter zu Versuchsbeginn
ausgeschlossen.
4.1. Die ossäre Mikrozirkulation unter definierten,
physiologischen Bedingungen
4.1.1. Die periostale Mikrozirkulation
20 Messungen
Periost
20 Messungen
Kortikalis
Physiologie - Gruppe
20 Tiere
19 Tiere
Periost
16 Tiere
Kortikalis
Schock - Gruppe
35 Tiere
Gesamtzahl der Versuchstiere
55 Tiere
31
4.1.1.1. Allgemeine Labor - und Kreislaufparameter
In Tabelle 2 sind einzelne Vitalparameter aufgeführt. Diese beziehen sich auf den
Zeitpunkt, an dem auch die Mikrozirkulation (Fließgeschwindigkeit, Flow,
Kapillardurchmesser, Funktionelle Kapillardichte) unter physiologischen Bedingungen
gemessen wurde. Die Anzahl der Tiere setzt sich aus 19 Tieren der Physiologiegruppe
zum Zeitpunkt der periostalen Dokumentation und aus 18 Tieren der Schockgruppe
Periost zum Zeitpunkt 1, also vor Schockinduktion (Physiologie) zusammen (siehe
Tabelle 1).
Parameter Anzahl Median Mittelwert Minimum Maximum Range Herzfrequenz - bpm
37 360 358,06 300 420 120
RR systolisch -mm Hg
37 95 98,51 80 125 45
RR diastolisch -mm Hg
37 60 62,54 42 100 58
RR Mitteldruck - mm Hg
37 72 76,95 55 115 60
Arterieller pO2 - mm Hg
37 116 119,95 63 181 118
pH 37 7,41 7,40 7,23 7,53 ,31 HCO3 - mmol/l
37 23 23 18 26 8
Base - excess 37 -1,8 -1,66 -6 2,5 8,5 Hämatokrit - %
37 43 43,25 36 51 15
Gewicht - g 37 427 416,47 310 490 180
Tabelle 2: Vitalparameter unter physiologischen Bedingungen während der
periostalen Untersuchungsphase (n= 39 Tiere abzüglich 2 Tiere mit
Präperationversagen)
4.1.1.2. Perfusionsgeschwindigkeit
Die Fließgeschwindigkeit berechnet sich nach der Formel V = l / t . (V =
Geschwindigkeit in µm/s, l = Kapillarlänge in µm, t = Zeit in Sekunden).
32
Im Mittel lag die Perfusionsgeschwindigkeit bei 2609,82 µm/s, wobei ein großer Range
von 1397 - 5218 bei einem Median von 2313,23 µm/s beobachtet wurde.
4.1.1.3. Kapilläre Flussrate (Flow)
Die Menge des Durchflußes (Flow) wurde nach der Formel (r2 x π) x l / s berechnet.
Dabei ergab sich ein Flow von 0,185 mm 3/s im Mittel (Range :0,56 - 0,439, Median:
0,160 mm 3/s)
4.1.1.4. Kapillardurchmesser
Die Kapillardurchmesser betrugen im Mittel 9,19 µm. (Median 8,90 µm , Range 5,91 -
11,88)
4.1.1.5. Funktionelle Kapillardichte
Die funktionelle Kapillardichte spiegelt die Vitalität von Gewebe wieder und beschreibt
die Anzahl von perfundierten Kapillaren in Prozent pro mm2. Im Durchschnitt lag sie
bei 95,75 % (Median) perfundierten Kapillaren, was im Median 4,26 vitale Kapillaren
pro mm 2 entspricht.
4.1.2. Die kortikale Mikrozirkulation
33
4.1.2.1. Allgemeine Labor - und Kreislaufparameter
In Tabelle 3 sind einzelne Vitalparameter unter physiologischen Ausgangsbedingungen
während der kortikalen Untersuchungsphase aufgeführt. Die Anzahl der Tiere setzt sich
aus 19 Tieren der Physiologiegruppe zum Zeitpunkt der kortikalen Dokumentation und
aus 16 Tieren der Schockgruppe Kortikalis zum Zeitpunkt 1, also vor Schockinduktion
(Physiologie) zusammen (siehe Tabelle 1).
Parameter Anzahl Median Mittelwert Minimum Maximum Range Herzfrequenz
- bpm 35 360 364,12 300 540 240
RR systolisch -mm Hg
35 95 98,66 85 140 55
RR diastolisch -
mm Hg
35 60 62,97 40 112 72
RR Mitteldruck -
mm Hg
35 73 76,66 61 126 65
Arterieller pO2 - mm
Hg
35 119 117,83 69 180 111
pH 35 7,4 7,40 7,26 7,54 0,29 HCO3 - mmol/l
35 22 22,34 19 27 8
Base - excess 35 -2,4 -2,16 -6 6 12 Herzfrequenz
- bpm 35 45 45,68 40 53 13
RR systolisch -mm Hg
35 422,5 426,76 350 475 125
Tabelle 3: Vitalparameter unter physiologischen Bedingungen während der
kortikalen Untersuchungsphase (n= 35 Tiere)
4.1.2.2. Perfusionsgeschwindigkeit
34
Im Mittel lag die Perfusionsgeschwindigkeit bei 1666,57 µm/s, wobei eine großer
Range von 520,3 - 2840 bei einem Median von 1645,26 µm/s beobachtet wurde.
4.1.2.3. Kapilläre Flussrate (Flow)
Nach der selben Berechnung wie unter 3.1.1.3. lag der Durchfluß (Flow) im Mittel bei
0,80 mm 3/s (Range : 0,025 - 0,96, Median : 0,80 mm 3/s ).
4.1.2.4. Kapillardurchmesser
Der Kapillardurchmesser der kortikalen Kapillaren betrug 8,30 µm (Mittelwert), der
Median 8,52 µm bei einem Range von 6,17 - 12,67.
4.1.2.5. Funktionelle Kapillardichte
Im kortikalen Gefäßbett lag die funktionelle Kapillardichte bei 60 % (Median) , was
8,64 (Median) vitaler, perfundierter Kapillaren pro mm 2 entspricht.
4.2. Das Verhalten der ossären Mikrozirkulation bei Induktion eines 30
minütigen hämorrhagischen Schocks
4.2.1. Veränderungen ausgewählter Vital - und Laborparameter
Die Beurteilung der periostalen und kortikalen Mikrozirkulation im hämorrhagischen
Schock erfolgte durch das unter 2.2.4.3. beschriebene Schockmodell. Nach Erreichen
des angestrebten Zielblutdruckes von systolisch 40 mm Hg durch wiederholte
Blutentnahmen von je 1 ml wurde eine Schockdauer von 30 Minuten durchlaufen.
Da in dieser Phase sowohl für die periostale als auch für die kortikale Gruppe gleiche
Versuchsbedingungen gelten, werden diese beiden Gruppen zur Beschreibung
allgemeiner Vitalparameter zusammen gefasst, insgesamt also 34 Tiere.
4.2.1.1. Blutdruckverlauf
35
Die systolischen Blutdruckwerte lagen zu Versuchsbeginn für die 35 gemessenen Tieren
bei einem Median von 98,50 mmHg (Range: 80-140 mm Hg), bei Erreichen des
Schockniveaus bei 37 mmHg (Median) und gegen Ende der Schockphase bei 38 mmHg
(Median). Abbildung 7 gibt den Verlauf des Mitteldrucks wieder.
Pm 1 Pm 2 Pm 3 Pm 4 Pm 5
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
23
10
33
Abbildung 7: Verlauf des Mitteldrucks (Pm) nach Induktion eines 30 - minütigen
hämorrhagischen Schocks (n = 35): Pm 1: Ausgangswert, Pm 2: 5 min
nach Schockinduktion, Pm 3: Schockniveau erreicht, Pm 4:
15 min nach Erreichen des Schockniveaus, Pm 5: 30 min nach
Erreichen des Schockniveaus = Schockende
4.2.1.2. Verlauf ausgewählter Laborparameter
36
Tabelle 4 gibt den Verlauf von arteriellem pH und des Base - Excess wieder. Angegeben
ist jeweils der Median.
Parameter Ausgangs
-wert 5 min nach Schock -induktion
Schock -niveau erreicht
15 min nach Erreichen
des Schock -niveaus
30 min nach
Erreichen des
Schock- niveaus =
Schockende
pH 7,40 X 7,22 7,32 7,29 Base-Excess
-1,2 X -6,20 -8,50 -12,35
Tabelle 4: Verlauf von pH-Wert und Base - Excess während eines 30 minütigen
hämorrhagischen Schocks (n = 35)
4.2.1.3. Verlauf des Hämatokrit
Erwartungsgemäß sank der Hämatokrit von 45 % im Median (Range: 36% - 53%) auf
schließlich 36,5% zu Versuchende (Range: 25% - 47%).
37
Hkt 1 Hkt 5
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
55,00
4
16
30
31
Abbildung 8: Verlauf des Hämatokrit (Hkt) durch Induktion eines 30 - minütigen
hämorrhagischen Schocks (n = 35) Hkt 1: Ausgangswert,
Hkt 5: 30 min nach Erreichen des Schockniveaus = Schockende
4.2.2. Veränderungen der periostalen Mikrozirkulation
4.2.2.1. Perfusionsgeschwindigkeit
Zur Beurteilung der periostalen Mikrozirkulation wurde wie oben beschreiben bei
insgesamt 18 Tieren das periostale Strombett untersucht. Dabei konnten wir dem
38
kontrollierten Blutdruckabfall folgend (kontrollierter hämorrhagischer Schock) eine
entsprechende Reduktion der kapillären Perfusion beobachten. Die
Flussgeschwindigkeit reduzierte sich hierbei von 2219,50 µm/s im Median (Range
1397,00 - 5218,00) vor Induktion des hypovolämischen Schocks auf 774,75 µm/s im
Median (Range 237,40 - 1663,00) gegen Ende der 30 minütigen Schockphase.
Abbildung 9 gibt den Flow - Verlauf über die Zeit wieder.
Speed 1 Speed 2 Speed 3 Speed 4 Speed 5
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
6
4
4
3
2
Abbildung 9 : Periostale Flussgeschwindigkeit (Speed) in µm/s während eines 30
minütigen hämorrhagischen Schocks (n = 18): Speed 1: Ausgangswert,
Speed 2: 5 min nach Schockinduktion, Speed 3: Schockniveau erreicht,
Speed 4: 15 min nach Erreichen des Schockniveaus, Speed 5: : 30 min
nach Erreichen des Schockniveaus = Schockende
4.2.2.2. Kapilläre Flußrate (Flow)
Der Fluß reduzierte sich kontinuierlich beginnend von 0,119 mm 3/s im Median (Range
0,056 - 0,439) auf 0,038 mm 3/s im Median (Range 0,04 - 0,138) gegen Ende der 30
minütigen Schockphase. Abbildung 10 gibt den Flow - Verlauf über die Zeit wieder.
39
Flow 1 Flow 2 Flow 3 Flow 4 Flow 5
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
4
3
3
4
Abbildung 10: Periostaler Fluss (Flow) in mm 3/s während eines 30 minütigen
hämorrhagischen Schocks (n = 18) Flow 1: Ausgangswert, Flow 2: 5
min nach Schockinduktion, Flow 3: Schockniveau erreicht, Flow 4: 15
min nach Erreichen des Schockniveaus, Flow 5: : 30 min nach Erreichen
des Schockniveaus = Schockende
4.2.2.3. Kapillardurchmesser
Relativ konstant verhielten sich die Kapillardurchmesser in µm. Die einzelnen Größen
sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
40
Parameter Ausgangs-wert
5 min nach Schock-
induktion
Schock-niveau erreicht
15 min nach Erreichen des
Schock-niveaus
30 min nach Erreichen
des Schock-niveaus =
Schockende Median 8,48 8,25 8,35 8,44 8,26 Range 5,91- 11,73 6,66 - 9,93 5,13 - 9,95 6,21 - 9,53 5,98 - 9,24 Mittel-
wert 8,48 8,32 8,22 8,18 8,14
Tabelle 5: Verlauf des Kapillardurchmesser in µµµµm während eines 30 minütigen
hämorrhagischen Schocks (n = 18)
4.2.2.4. Funktionelle Kapillardichte
Die funktionelle Kapillardichte (FCD) bezeichnet den Anteil der perfundierten vitalen
Kapillaren in Prozent zur Gesamtzahl der Kapillaren pro mm2. Sie reduzierte sich
schockbedingt beginnend bei 95,75 % im Median auf 85,71 % im Median gegen Ende
41
der Schockphase. Der Range lag dabei unter physiologischen Ausgangsbedingungen
zwischen 88,00 - 100,00 % und 16,28 - 91,67 % zu Ende der Schockzeit.
FCD1 FCD 2 FCD 3 FCD 4 FCD 5
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
12 12
8
1 1
Abbildung 11: Funktionelle Kapillardichte (FCD) am Periost während eines 30
minütigen hämorrhagischen Schocks (n = 18) FCD 1: Ausgangswert,
FCD 2: 5 min nach Schockinduktion, FCD 3: Schockniveau erreicht,
FCD 4: 15 min nach Erreichen des Schockniveaus, FCD 5: : 30 min
nach Erreichen des Schockniveaus = Schockende
4.2.3. Veränderungen der kortikalen Mikrozirkulation
In die Versuchsgruppe zur Beurteilung der kortikalen Mikrozirkulation kamen 16 Tiere
zur Auswertung. Nach Dokumentation des Ausgangszustandes (Physiologie) wurde
nach dem selben Regime ein hämorrhagischer Schock induziert und an den insgesamt
42
fünf definierten Zeitpunkten Fließgeschwindigkeit, Flow, Kapillardurchmesser sowie
die funktionelle Kapillardichte ausgewertet.
4.2.3.1. Perfusionsgeschwindigkeit
Die Flussgeschwindigkeit reduzierte sich deutlich von 1309,00 µm/s im Median ( Range
520,30 - 2840,00 ) vor Induktion des hypovolämischen Schocks auf 409,65 µm/s im
Median ( Range 0,00 - 1046,00 ) gegen Ende der 30 minütigen Schockphase. Abbildung
12 gibt den Flow - Verlauf über die Zeit wieder.
Speed 1 Speed 2 Speed 3 Speed 4 Speed 5
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
Abbildung 12: Kortikale Flussgeschwindigkeit (Speed) in µm/s während eines 30
minütigen hämorrhagischen Schocks (n = 16): Speed 1: Ausgangswert,
Speed 2: 5 min nach Schockinduktion, Speed 3: Schockniveau
erreicht, Speed 4: 15 min nach Erreichen des Schockniveaus,
Speed 5: 30 min nach Erreichen des Schockniveaus = Schockende
4.2.3.2. Kapilläre Flussrate (Flow)
43
Der Fluß reduzierte sich ähnlich wie bei der periostalen Gruppe kontinuierlich
beginnend von 0,050 mm 3/s im Median (Range 0,025 - 0,157) auf 0,014 mm 3/s im
Median (Range 0,00 - 0,054) gegen Ende der 30 minütigen Schockphase. Abbildung 13
gibt den Flow - Verlauf über die Zeit wieder.
Flow 1 Flow 2 Flow 3 Flow 4 Flow 5
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160 1
Abbildung 13: Kortikaler Fluss (Flow) in mm 3/s während eines 30 minütigen
hämorrhagischen Schocks (n = 16): Flow 1: Ausgangswert, Flow 2: 5
min nach Schockinduktion, Flow 3: Schockniveau erreicht, Flow 4: 15
min nach Erreichen des Schockniveaus, Flow 5: : 30 min nach
Erreichen des Schockniveaus = Schockende
4.2.3.3. Kapillardurchmesser
Auch die kortikalen Gefäßdurchmesser blieben während der Versuchszeit im
wesentlichen unverändert.
44
Parameter Ausgangs-
wert 5 min nach
Schock-induktion
Schock-niveau erreicht
15 min nach Erreichen des
Schock-niveaus
30 min nach Erreichen
des Schock-niveaus =
Schockende Median 6,88 6,69 6,40 6,54 6,74 Range 6,17 - 9,43 6,01 - 8,27 5,69 - 8,27 5,69 - 8,38 6,12 - 8,64 Mittel-
wert 7,14 6,83 6,53 6,76 6,91
Tabelle 6: Verlauf des Kapillardurchmesser in µµµµm während eines 30 minütigen hämorrhagischen Schocks (n = 16) 4.2.3.4. Funktionelle Kapillardichte Die funktionelle Kapillardichte im kortikalen Gefäßbett verminderte sich beginnend bei
60 % im Median auf letztlich 40 % im Median gegen Ende der Schockphase. Der Range
45
lag dabei unter physiologischen Ausgangsbedingungen zwischen 40 - 100 und 0 - 100 %
zu Ende der Schockzeit.
FCD 1 FCD 2 FCD 3 FCD 4 FCD 5
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00 3 1 1
Abbildung 14: Funktionelle Kapillardichte (FCD) in der Kortikalis während eines 30
minütigen hämorrhagischen Schocks (n = 16): FCD 1: Ausgangswert,
FCD 2: 5 min nach Schockinduktion, FCD 3: Schockniveau erreicht,
FCD 4: 15 min nach Erreichen des Schockniveaus, FCD 5: : 30 min
nach Erreichen des Schockniveaus = Schockende
5 Diskussion
5.1. Diskussion der Methodik
46
5.1.1. Versuchstiere
Die verwandten Sprague-Dawley-Ratten hatten 14 Tage Zeit, sich vor Versuchsbeginn
im Versuchslabor einzugewöhnen. Auch bei der Narkoseeinleitung wurde auf ein
stressfreies, ruhiges Umfeld geachtet. Somit wurde nicht nur versucht, Anforderungen
des modernen Tierschutzes gerecht zu werden, sondern auch störende sympatikotone
Einflüsse, welche unter Umständen auch die folgenden Messungen beeinflußt hätten, zu
minimieren.
5.1.2 . Anästhesie
Bei der Wahl des Anästhesieverfahrens entschied man sich für Äther zur Einleitung
(siehe auch 2.1.2.). Das durch Ätherröhrchen applizierte Narkotikum Äther zeichnet sich
durch einfache Handhabung, schnelle Induktion der Narkose durch Inhalation, sowie
weiterhin schnelle Abflutung nach Unterbrechung der Zufuhr aus. Zur
Aufrechterhaltung der Narkose wurde während des eigentlichen Versuches nach
durchgeführter Tracheotomie Isofluran verwandt. Isofluran besitzt im Gegensatz zu
anderen im tierexperimentellen Bereich gängigen Narkotika (Phenobarbital und andere
Barbiturate) sowohl ein hypnotisches als auch analgetisches Wirkspektrum.
NEUTZE (56) fand 1968 bei Versuchen mit radioaktiv markierten Tracersubstanzen
bereits ohne jegliche anästhesiologische Verfahren Mittelwertabweichungen der
Perfusionsraten am Knochen von mehr als 50% und führte dies auf die unten
beschriebene funktionelle Autonomie der Knochendurchblutung zurück. Unter
Allgemeinanästhesie wurde von DAVIS (22) 1990 ein Rückgang der Knochenperfusion
um 24 % binnen einer Stunde im Vergleich zu einem Abfall von 7 % über 4 Stunden am
wachen Tier beschrieben. Diese Ergebnisse wurden den Auswirkungen der Narkose zu
geschrieben, jedoch waren bei den wachen Tieren individuelle Schwankungen nicht so
ausgeprägt wie bei den Versuchen von NEUTZE (56).
Somit war es Ziel ein Narkotikum zu wählen, das die Mikrozirkulation so wenig wie
möglich beeinträchtigt. Isofluran zeigt eine vergleichsweise wesentlich geringere
Beeinträchtigung der Hämodynamik durch negative Inotropie und periphere
Vasodilatation als andere inhalativen Narkosegase oder intravenös applizierter
47
Narkotika. Die hepatische Metabolisierungsrate liegt mit 0,2 % sehr niedrig, so daß das
Narkosegas nahezu innert im halboffenen Narkosegerät abgeatmet wird (76, 45).
Alle Tiere wurden während der Versuchszeit kontrolliert beatmet, um so eine
gleichbleibende Ventilation zu gewährleisten. Um konstante Ventilationsverhältnisse zu
ermöglichen, entschied man sich für die Tracheotomie zur Beatmung. Somit wurden
unnötige Leckageraten, sowie die Gefahr einer Tubusdislokation vermieden.
Die bei den meisten Projekten bisher eingesetzten und empfohlenen Medikamente zur
"Anästhesie" der Tiere wie Droperidol, Hypnomidate und Diazepam, müssen kritisch
hinterfragt werden.
Zum einen existiert aus anästhesiologischer Sicht keine Analgesie, was durch Induktion
von Streß bei Schmerz durch Vasokonstriktion die Mikrozirkulation erheblich
beeinträchtigen kann (endogene Katecholaminausschüttung). Zum anderen supprimieren
repetitive Gaben von Hypnomidate die NNR-Funktion deutlich (Reduktion der
Cortisolbiosynthese ⇒ Desensibilisierung von Kathecholaminrezeptoren). Ferner kann
Droperidol als starker α - Blocker ausgeprägte RR - Abfälle mittels Vasodilatation
verursachen.
Nach dem oben Beschriebenen ist davon auszugehen, daß das hier eingesetzte
Anästhesieverfahren einen vergleichsweise geringen Einfluß auf die Hämodynamik hat.
Allenfalls ist von einem systemischen Fehler bezüglich einer geringradigen peripheren
Vasodilatation unter Inhalationsanästhetika auszugehen.
5.1.3. Präpäration
Die Präpäration erfolgte ausschließlich unter Verwendung eines Operationsmikroskops
der Fa. Zeiss - Jena. Damit gelang es nicht nur makroskopische Strukturen zu schonen,
48
sondern auch feinste Kapillargeflechte zu erhalten. Die wenig invasive
Präparationstechnik spiegelt sich in der hohen funktionellen Kapillardichte mit 95,75 %
(s. 3.2.2.4.) wieder. Ein weiterer Parameter für die atraumatische Präperation ist die
Tatsache, daß man nach Injektion von FITC keine fluoreszierende " Paravasate" im
Kapillarbett nachweisen konnte. Somit kann davon ausgegangen werden, daß es durch
die Präpäration zu keinen nennenswerten Kapillarläsionen und Schrankenstörungen
kommt. Nach BROOKES (13) erfolgt die Versorgung des Periostes unter anderem durch
Gefäße angrenzender Muskelgruppen. Die periostalen Anteile haben jedoch lediglich
einen gemeinsamen Abgang aus den Gefäßen der Muskelbäuche, die bei dem
vorgestellten Modell medial und lateral des Tibiarandes entlang verlaufen. Diese
konnten durch die mikroskopische Präperation geschont werden. Aber auch dadurch,
dass im distalen Bereich der Tibia, also unserem Untersuchungsfeld, das Periost von den
Muskeln durch eine dünne, gefäßlose Bindegewebsschicht getrennt ist und so der
entsprechende Muskelbauch ohne Schädigung des periostalen Gefäßbettes abgehoben
werden kann.
5.1.4. Das Schockmodell mit ausgewählten Parametern
In der Literatur werden von verschiedenen Arbeitsgruppen unterschiedliche
Schockmodelle verwandt. Zum einen kommen volumengesteuerte Modelle zum Einsatz,
bei denen den Tieren immer ein bestimmter Prozentsatz des formell errechneten
Blutvolumens (z.B. 40 %) pro Körpergewicht entzogen wurde (4, 48). Der Nachteil
besteht darin, daß es nach unseren Erkenntnissen und Erfahrungen bei auch sonst
konstanten Versuchsbedingungen sehr unterschiedlicher Verluste des Blutvolumens
bedarf, um ein innerhalb einer Gruppe ein konstantes Schockniveau zu erzeugen. Dies
hängt sehr von den individuellen Kompensationsfähigkeiten der
einzelnen Tiere ab. Ebenso abhängig von individuellen Reserven und Reaktionen sind
Base - Excess gesteuerte Modelle (78). Dies zeigen auch die deutlichen Schwankungen
des Base - Excess bei unseren Versuchstieren. So ergab sich bei unseren Experimenten
49
ein Spannweite der Werte von – 26,4 bis lediglich – 3,3 bei einem oben erwähnten
Median von –12,35.
So entschieden wir uns wie auch YU (97) und ROCHA (71) für ein
mitteldruckgesteuertes Modell . Pathophysiologisch ist die Hämorrhagie und der damit
verbundene Druckabfall kausal für die Auswirkungen im Bereich der Mikrozirkulation
verantwortlich. Um vergleichbare Bedingungen zu schaffen, wurde ein konstantes
Schockniveau von circa 40 mm Hg systolisch angestrebt.
Dabei handelt es sich um ein etabliertes Modell, nach dem auch die Arbeitsgruppen um
MESSMER arbeiten. (89) Diese induzieren den hämorrhagischen Schock ebenfalls
durch Blutentnahme über einen Zeitraum von 10 Minuten und streben ein Druckniveau
bei insgesamt längerer Schockdauer von ca. 40 mm Hg als Mitteldruck an.
So gelang es nach der Induktionsphase den initialen Mitteldruck von 98,5 mm Hg
(Median) konstant auf circa 38 mm Hg (Median) zu senken. Der relativ geringe Abfall
des Hämatokrits (38 %) ist einerseits auf den schnellen akuten Blutverlust und
andererseits auf die relativ kurze Schockphase von 30 Minuten zurück zuführen. Dabei
gelingt es dem Organismus nicht in ausreichendem Maße interstitielle Flüssigkeit zum
Ausgleich des intravasalen Blutvolumens zu mobilisieren.
Obgleich von uns nicht als Zielparameter angestrebt, spiegeln der Abfall des Base -
Excess (-12,35) sowie der arterieller pH - Werte auf 7,29 im Median das schwere
Schockgeschehen wieder.
Die von uns erhobenen Werte decken sich mit denen anderer Säugetiere, wie sie zum
Beispiel durch ROCHA et alt. (71) im vergleichbaren hämorrhagischen Schock bei
Hunden nach Entblutung festgestellt wurden.
50
5.1.5. Indirekte Ansätze zur Quantifizierung der Knochendurchblutung
Trotz des "neuzeitlichen" Wissens um die Knochendurchblutung, beginnend mit van
LEEUWNHOEK (1674) gewann man eigentlich erst in den letzten 20 - 30 Jahren des
20. Jahrhunderts präzisere Vorstellungen über ossäre Prozesse. Die Gründe hierfür
liegen sicherlich in der schweren Zugänglichkeit des Mediums, der verbesserten
technischen Möglichkeiten, aber auch im gesteigerten Interesse an den Vorgängen im
Organsystem Knochen. Mit dem langsam wachsendem Wissen wurde man sich bewußt,
daß die Mikrozirkulation der ideale Parameter zur Beurteilung der Knochenvitalität und
Heilung ist (95, 69) und setzte viel daran, diese näher zu quantifizieren. "Blood supply
is the indispensable basis of the vitality and growth of bones" (13), so BROOKES,
neben BRÅNEMARK einer der renommiertesten Forscher auf dem Gebiet der ossären
Blutversorgung. Hierbei machte er sich vor allem im Bereich der dentalen Implantologie
verdient.
Schon früh interessierte man sich für die Quantifizierung von Kapillaren pro
Gewebevolumeneinheit. Erstmals gelang dies 1975 IRINO (39) durch Ausguss eines
Rattenfemurs mittels Methylacrylat. Diese Vorgehensweise bringt zwar beeindruckende
Plastiken hervor, moderne Ansätze zur Erforschung der Mikrozirkulation haben diese
Methode aber verlassen. Zum einen ist es bei dieser Untersuchungsmethode nur möglich
eine Momentaufnahme zu erhalten. Dynamische Betrachtungen können nicht
vorgenommen werden. Von anderen Organsystemen weiß man, dass wechselnd einzelne
Kapillaren an die Blutversorgung angekoppelt und zeitweise wieder funktionell
ausgeschaltet werden. Zum anderen birgt natürlich auch die Methode an sich
Fehlerquellen. Beim Einbringen der Polymere, sowie durch die Präperation ist davon
auszugehen, dass auch hier durch Kapillarschädigung eine Rarefizierung des kapillären
Strombettes zugunsten der eher größeren durch Vasospasmen weniger beeinträchtigte
Gefäße stattfindet, und somit nur ein Näherungswert erreicht werden kann.
Einige Forscher injizierten ihren Tieren radioaktive Stoffe, um die Emission von
Radioaktivität am getöteten, histologisch fixierten Tier messen zu können (88, 69). Dies
sind jedoch alles letztlich Untersuchungen, welche post mortem angestrengt werden.
Andere verwendeten spezielle angefertigte mikroangiographische Apparaturen zur
Quantifizierung der ossären Durchblutung (21). Auch lichtmikroskopische Versuche
51
mittels farbiger Tinteninjektion wurden eingesetzt (65, 61). Diese Methode bietet jedoch
eine ungenügende Kontrastierung und mangelnde optische Auflösung. LOUD (46) und
dann WILLIAMS (94) konnten das Problem der Tiefenschärfe lösen und nahmen
mathematische Berechnungsmodelle zur Hilfe. Dennoch wurde letztlich nur eine in
Paraffin eingebettete Momentaufnahme gewonnen. Auch bei den anderen Methoden
(Tracer-Versuche und mikroangiographische Methoden) wird klar, daß sich hierbei nur
die Makrozirkulation, beziehungsweise die Tatsache, ob ein Gebiet überhaupt
durchblutet wird, beurteilen läßt. Wir wissen heute jedoch (78), dass die wichtigen
pathophysiologischen Vorgänge sich im Bereich der Mikrozirkulation abspielen und bei
Beurteilung die Dynamik der Vorgänge im zu untersuchenden Organ eine große Rolle
spielt. Dies gilt auch für die von BROOKES favorisierte Quantifizierung der oben
erwähnten Methode mittels radioaktiv markierten Tracer bzw. mikrosphärischen
Partikeln. Die Methode basiert auf der Vorstellung, daß die Partikel nach einmaliger
Kreislaufpassage im Kapillarbett des Körpers abgefangen werden. Dann soll auf die
Durchblutung der einzelnen Organsysteme durch Bemühung einer Gammakamera
geschlossen werden. Die Formel hierfür lautet
F = CO x (N t / N inj )
F = flow per unit volume of tissue
CO = cardiac output
N t = number of particles in tissue
N inj = number of particles injected
52
KANE und GRIM (42) verwendeten markierte Glasfaserpartikel , BROOKES (11) mit
radioaktiven Eisen beladene Partikel. Nach der obigen Formel wird ein konstantes
Herzzeitvolumen voraus gesetzt. Somit ermöglicht diese Methode keine Beurteilung der
Zirkulation im akuten Schock. Zudem setzt die Methode die homogene Mischung der
Tracer im Gefäß voraus, wovon bei der empfohlenen intraarteriellen Injektion nicht
ausgegangen werden kann. Dies belegen Erfahrungen mit der kontinuierlichen
Pulskonturanalyse der Fa. Pulsion, obgleich NEUTZE (56) sowie WARREN (90) die
homogene Mischung nachweisen wollten. Eine zentralvenöse Applikation, z.B. über die
Vena jugularis interna scheidet jedoch aus, da die Tracer im Lungenstrombett
abgefangen werden würden.
Auch zeigen die mikrosphärischen Partikel im Gefäßbett die Tendenz zum
sedimentieren und haben ganz andere Fließeigenschaften als Erythrozyten. Unabhängig
davon spielt die Größe der verwandten Tracer (15,5 µm) eine relevante Rolle (43). Die
Durchmesser der Haverschen Kanäle betragen zwischen 15 und 35 µm, die der
medullären Widerstandsarteriole liegen teilweise bei nur 5µm (12). Es zeigt sich die
Schwierigkeit, Tracer der richtigen Größe einzusetzen.
Nach der beschriebenen Methode ermittelte SCHOUTENS (75) eine Perfusion von 19
ml Blut pro 100 Gramm Rattentibia, bzw. 20 ml Blut pro 100 Gramm Rattenfemur und
bezeichnete den Knochen als "high - flow"- Zone. TOTHILL und McPHERSON (86)
berechneten durch selbige Methode einen Anteil der Knochendurchblutung am
Gesamtherzzeitvolumen von 4,46 % unter Ruhe.
Auch müßten bei der intraarteriellen Gabe sowohl die Volumengabe (Tracer wird als
Suspension gelöst) als auch mögliche periphere Vasospasmen berücksichtigt werden.
Diese Details finden aber keine Berücksichtigung.
Die meisten indirekten Versuchsansätze, die im folgenden beschrieben werden,
beschränken sich auf die Erfassung des Gesamtblutvolumens einer Extremität. Es bleibt
unberücksichtigt, wie und wo sich das entsprechende Volumen verteilt (Mark, Kortex).
An Methoden sind die Perfusion mit Eisencyanoferrat und anschließender Messung der
Konzentration im in-vitro Präparat, sowie die Perfusion mittels Cr51 markierter
radioaktiver Erythrozyten zu erwähnen.
53
Letztere Methode besticht durch ihre Reproduzierbarkeit und einfaches Handling. Die
oben erwähnten Schwierigkeit bezüglich der Wahl der richtigen Tracergröße, die hohe
Erythrozytenfragilität bei Kleinsäugern und ein hoher Erythrozytenverlust bei nicht
splenektomierten Tieren (13) zeigen die Schwächen indirekter Meßansätze auf.
Ausgusspräparate, licht - und elektronenmikroskopische Aufnahmen (98) können
wichtige Momentaufnahmen bei der Untersuchung einzelner Krankheitsbilder und
Prozesse liefern. Diese sind aber, da postmortal erhoben, nicht in der Lage dynamische
Vorgänge am lebenden Knochen zu untersuchen und zu bewerten.
5.1.6. Direkte Ansätze zur Quantifizierung der Knochendurchblutung
Im Folgenden sollen einige wichtige Möglichkeiten zur direkten Quantifizierung des
ossären Blutflusses erörtert werden.
Das Durchflußmodell nach DRINKER (27), der eine Extremität mittels Pumpe und
konstantem Druck durch ein kanüliertes Gefäß perfundiert und dann austretende
Ringerlösung misst, ist als sehr invasiv, traumatisierend und wenig realitätsnah
einzuschätzen.
EDHOLM et alt. (29) untersuchten den venösen Abstrom mittels Plethysmographie. Das
Augenmerk wurde dabei auf einen Gefäßabschnitt gerichtet, der nachgeschaltet ist und
somit Werte liefert, die weit vom Ort des Geschehens entfernt liegen.
Laserflowmessungen, 1986 von SWIONTKOWSKI (83) und 1989 von NOTZLI (60)
im Bereich des Skelettsystems eingeführt, können am schwer zugänglichen Knochen
quantitative Ergebnisse gar nicht und die Dynamik nur tendenziell aufzeichnen.
Intravaskuläre Indikatordilutionsmethoden, die sich heutzutage gerade im Bereich der
Anästhesie bei gegebener Reproduzierbarkeit durchgesetzt und etabliert haben (Dilution
von Kälte, Indocyaningrün, etc.), bergen wieder das oben angesprochenen Problem, daß
man nur die Versorgung einer Extremität in toto und nicht die Versorgung einzelner
Kompartimente (Knochen und Skelettmuskulatur) erfassen kann. Zudem würden sich
die technischen Vorraussetzungen als äußerst aufwendig erweisen
5.1.7. Die Intravitalmikroskopie: ein direktes Verfahren zur Messung der
54
osseären Mikrozirkulation
5.1.7.1. Allgemeine Beurteilung des Verfahrens.
Die Intravitalmikroskopie bietet durch das oben erstmalig vorgestellte Modell die
Möglichkeit, auf minimalinvasive Weise ein reales Abbild der Mikrozirkulation am
Knochen zu erhalten. Dies vor allem unter dem Gesichtspunkt einer intakten Anatomie
und der fehlenden Wechselwirkung des eingesetzten Tracers FITC mit dem Organismus.
Zudem bietet die Methode die Möglichkeit Sequenzen und Verläufe aufzuzeichnen und
auszuwerten (dynamische Komponente).
Darüber hinaus wird der Ort beobachtet, der eigentlich für Physiologie und
Pathophysiologie entscheidend ist, das kapilläre Strombett (54), "the focal point around
which the entire operation of the cardiovascular system is organized" (7). Auch handelt
es sich um eine preiswerte und im hohen Maße reproduzierbare Technik um die
Kapillarperfusion dynamisch zu bewerten.
Ein Nachteil liegt darin, daß es nicht möglich ist, absolute Perfusionsraten zu berechnen,
d.h. keine Angaben pro Gramm Körpergewebe.
Um an die zu untersuchenden Knochen zu gelangen bedarf es der Mobilisation von
Muskelbäuchen. Zusätzlich wird auch noch durch die Narkose die Muskelpumpe außer
Kraft gesetzt. Durch das Fehlen der Muskelpumpe kommt es nach BROOKES (14) zu
einer venösen Stase. Aus klinischer Erfahrung weiß man, daß venöse Abflußstörungen
aus dem Knochen zu beschleunigter Frakturheilung (57) und auch zu überschießendem
Längenwachstum eines Röhrenknochens (77, 64, 38) führen kann. Histologisch fand
Brookes und Irving (15) eine Erweiterung des Markraumes bei erhöhter radiologischer
Transparenz der Kortikalis und vermehrter periostaler Perfusion.
55
Die Problematik ist jedoch umstritten, da GREY und CARR (33), WU (96) und
DICKSON (24) keine morphologischen Veränderungen unter venöser Stase, sowohl
kurz, als auch langfristig, fanden.
JUST-VIERRA und YEAGER (40) fanden, daß es im Experiment zu einer sehr
schnellen Ausbildung bzw. zur Rekrutierung neuer venöser Abflusswege kommt. Bei
Untersuchungen mit Radioisotopen fanden WHITE und STEIN (93) keine erhöhte
Perfusion an der Rattentibia durch Ligatur von Venen.
Möglicherweise stellt das Ausschalten der Muskelpumpe eine Beeinflussung des
venösen Abstroms dar. Sowohl klinische als auch experimentelle Ergebnisse werden
jedoch kontrovers diskutiert. Insgesamt kann die Beeinflussung der kapillären
Mikrozirkulation durch das venöse Gefäßbett aber wohl vernachlässigt werden.
FRIESENECKER (31) machte die Beobachtung, daß es nach Lichtexposition während
intravitalmikroskopischer Untersuchungen am ischämischen Gewebe zu einer Abnahme
der funktionellen Kapillardichte kommt, sofern Auflicht verwandt wurde. Er postulierte,
dass die Abnahme mit der Lichtexposition zusammenhinge und bezog sich auch auf
Arbeiten, die eine Thrombozytenaktivierung (36) bis hin zur Thrombusbildung (73),
sowie eine Endothelschädigung (67) beschreiben. Dies jedoch nur bei Beleuchtung mit
extrem hohen Lichtenergien. Die Ursachen wurden in einer Freisetzung von
Sauerstoffradikalen durch eine photochemische Reaktion vermutet.
Um diesen Vermutungen nachzugehen, führte STEINBAUER (82) ausgiebige
standardisierte Untersuchungen durch, die sich ausschließlich mit dieser Problematik
beschäftigten. Es konnten nach Induktion einer Ischämie bei den Tieren weder durch
Durchlicht noch durch Auflicht Hinweise auf einen phototoxischen Schaden gewonnen
werden. Es wurde lediglich eine geringradige Abnahme der funktionellen Kapillardichte
und Mikrozirkulation beobachtet, dies jedoch sowohl bei Applikation von Auflicht als
auch Durchlicht.
56
Auch bei den von uns verwendeten Beleuchtungsstärken und extrem kurzen
Beleuchtungszeiten der "sites of interest", konnte in Vorversuchen keine
Beeinträchtigung durch die Lichtenergie detektiert werden.
5.1.7.2. Auflicht - versus Durchlichtmethoden
Generell wird bei der Intravitalmikroskopie zwischen Auflicht und Durchlichtverfahren
unterschieden. Der Vorteil der Durchlichtverfahren besteht darin, dass sie mit einer
deutlich geringeren Lichtenergie auskommen. Es kann aber nur bei transparenten, per
Licht "durchleuchtbarem" Geweben verwendet werden. Zudem ist die Kontrastierung
wegen der schlechten Tiefenschärfe nur mangelhaft.
Abbildung 15: Schematische Darstellung einer
Durchlichtmikroskopie (P.I. Brånemark - 9)
57
1928 wurde die Kaninchenohrkammer, in der heterotop transplantierte vitale Knochen
mikroskopiert wurden erstmalig beschrieben (2).
Erstmals stellte 1959 BRÅNEMARK (8) ein orthotopes Modell zur Messung der
Erythrozytenfließgeschwindigleit in ossären Kapillaren vor. Bei dem verwendeten
Durchlichtverfahren musste die Kortikalis und Gegenkortikalis (siehe Abbildung 15) bis
auf zwei dünne transparente Knochenlamellen abgeschliffen werden. Zwar konnte er
damit reproduzierbare Ergebnisse liefern, jedoch die Methode an sich muß wegen der
massiven Beeinträchtigung der umgebenden Perfusion als sehr invasiv betrachtet
werden.
Andere Arbeitsgruppen u.a. unter BRÅNEMARK bedienen sich einer hohlen, im
Gewinde mehrfach perforierten Titanschraube, in welche über einen Zeitraum von 4 - 6
Wochen Knochengewebe einwächst. Durch die Öffnungen der Schraube ist es so
möglich intravitalmikroskopische Untersuchungen anzustrengen. Hierbei wollte man
nicht physiologische Basiswerte erheben, vielmehr stand das Wachstumsverhalten von
Knochen an Implantatgrenzflächen (Titanschrauben) im Mittelpunkt der Forschung.
Der Vorteil liegt darin, daß mit diesem Modell Verlaufsbeobachtungen über einen
langen Zeitrahmen hinweg gemacht werden können und zur Beobachtung nur eine
geringe Sedierung und Analgesie (Morphin) der Tiere, nicht jedoch eine Vollnarkose
nötig ist. Somit ist von einer geringeren Beeinflussung der Mikrozirkulation auszugehen
(95). Der Nachteil liegt darin, daß es sich bei dem untersuchten Gewebe gewissermaßen
um Regenerationsgewebe handelt und physiologische Ausgangsbefunde somit nicht
erhoben werden können. Dies belegen Experimente von McCUSKEY (51). Er
untersuchte nach Schraubenimplantation das Knochenmark bezüglich Blutversorgung
und Hämatopoese. Sie fanden dabei allein durch die Anwendung zweier verschiedener
Schraubentypen gravierende Unterschiede hinsichtlich der histologischen Ergebnisse. Je
nach Regenerationsgrad fand man entweder nur noch gelbes oder andererseits
hochreaktives rotes Mark vor, ohne dabei eine Systematik erkennen zu können.
Auch WINET (95) bestätigt, daß man unter Einsatz der Schraubentechnik nicht einmal
gewöhnliches Regenerationsgewebe findet, da das Gewebe durch das Gewinde vorerst
58
von einer möglichen Vaskularisation abgeschnitten ist. Somit entwickelt sich im
Zylinder auch ein spärlich ausgebildeter Knochen, nach ALBREKTSSON (2) ein
"fibrovaskuläres Gewebe" aus.
In der unten stehenden Tabelle wird eine Übersicht der unterschiedlichen
Untersuchungsmethoden vorgestellten.
Indirekte Untersuchungsmethoden Direkte Untersuchungsmethoden
Untersuchung mittels radioaktiven Tracern,
z.B. radioaktives Eisen und Chrom
( Mikrosphären, Erythrozyten)
Intravitalmikroskopie
Durchlichtmethode
Auflichtmethode
Tinteninjektion
Mikroangiographie - postmortal Mikroangiographie - am lebenden Tier
Untersuchung mittels Glasfaserpartikeln Dilutionsmethoden (Thermo - bzw.
Farbstoffdilution)
Tabelle 7: Direkte und indirekte Methoden zur Quantifizierung der knöchernen
Mikrozirkulation
59
5.2. Diskussion der Ergebnisse
5.2.1. Anatomie und Physiologie der knöchernen Blutversorgung
Funktionelle Baueinheit des reifen Lamellenknochens ist das Osteon. Dieses setzt sich
aus longitudinal angelegten knöchernen Schalen, 5-20 an der Zahl (Durchmesser: 4-10
µm) zusammen, die zentral einen langen bindegewebigen Kanal, den sog. Haversschen
Kanal umhüllen. Zwischen den Lamellen liegen die Osteozyten (700 - 900/ mm 3 ),
welche durch die Substantia compacta perforierende (Volkmannsche Kanäle) nutritive
Gefäße versorgt werden. Die einzelnen Haversschen Systeme werden gleich der
Verbundbauweise, wie sie auch im Stahlbetonbau ihre Anwendung findet, durch
verbindende bzw. bündelnde General- bzw. Schaltlamellen verbunden. (72, 95).
Das unsere Knochen umhüllende Periost besteht aus zwei Schichten. Dem äußeren,
faserreichen Stratum fibrosum und der inneren gefäßreichen Kambiumschicht. Letztere
ist auch maßgeblich bei der Knochenbruchheilung beteiligt (72) und trägt zur
Knochenbildung und Regeneration bei.
Generell setzt sich der afferente Schenkel der Blutversorgung aus epiphysären und
diaphysären Arterien sowie den sogenannten nutritiven und periostalen Arterien
zusammen. Letztere versorgen nach gängiger Meinung via Periost das äußere Drittel der
Kortikalis, während die anderen zum einen über den Konfluens der medullären
Marksinusoide und dann über kortikale Kapillaren, zum anderen vor allem aber über
direkt von den Aa. nutritivae ausgehenden parallel geschalteten kortikalen Gefäße die
inneren zwei Drittel der Compacta ernähren. Untersuchungen, die nur einen
zentrifugalen Fluß zeigten, wurden ausschließlich an fetalen oder sehr jungen Tieren
durchgeführt. (16). Andererseits konnte bei älteren Menschen (17) sowie älteren Tieren
ein Umkehrung der Ratio Markraum - Periost nachgewiesen werden. Dies deckt sich
auch mit unseren Beobachtungen, daß bei der initialen Applikation von FITC zuerst das
Periost angefärbt wird, davon dann ausgehend Kapillaren in die Tiefe (Kortikalis)
60
abtauchen. Erst dann wird auch aus der Tiefe das vom Markraum angeflutete gefärbtes
Plasma mit in die periostalen Kapillaren eingespeist.
Wir finden somit parallel eine zentrifugale als auch zentripedale Strömung in einem.
Gleich welchen Prozentsatz die einzelnen Versorgungsgebiete bei der Perfusion haben,
so bietet das hier vorgestellte Modell wegen der oben beschriebenen Perfusionswege die
Möglichkeit, auch durch die Untersuchung des periostalen Gefäßbettes eine Aussage
über die kortikale Durchblutung zu treffen.
1904 erkannte SOULIE (81) mittels Mikroangiographie, daß es sich bei den vom
Markraum in den Kortex ausgehenden Kapillaren um funktionelle Endarterien handelt.
BROOKES (13) führte dazu ein interessantes Experiment durch. Er ligierte isoliert eine
femorale diaphysäre Arteria nutritiva bei einem jungen Kaninchen, das daraufhin durch
Mitversorgung von anderen Gefäßen ein Wachstumsdefizit von nur 3 % zeigte. Dies
bedeutet, daß innerhalb des Knochens durch Angioneogenese bzw. Ausbildung
alternativer Perfusionswege ein enormes Kompensationspotential liegt.
Der venöse Abfluß erfolgt über den Arterien benachbarte Venensysteme. Einer Arterie
sind verschiedene venöse Abflußwege zugeordnet.
Bei den kortikalen Kapillaren handelt es sich mit wenigen Ausnahmen um mit einem
einlagigem Epithel ausgekleidete Röhren. Der Durchmesser schwankt hier unter
physiologischen Beobachtungen bereits zwischen 15 und 30 µm an Kaninchen (70, 25).
Die eigenen Vermessungen an Ratten ergaben einen Durchmesser von 9,19 µm im
Mittel (Median 8,90 µm , Range 5,91 - 11,88).
5.2.2. Einflussgrößen der Perfusion
61
Für die Perfusion eines Hohlraumes ist eine Druckdifferenz zwischen A und B bei
gegebener Resistance nötig. Der Widerstand wird weitestgehend über das Hagen -
Poiseuille`sche Gesetz beschrieben. Eine laminare Strömung voraus gesetzt.
Hagen - Poiseuille`sche Gesetz:
R = Fließwiderstand
τ = Schubspannung
r = Innenradius der Kapillare
Π = Konstante Pi
l = Länge der Kapillare
Ersichtlich ist, daß der Durchmesser eine entscheidende Rolle spielt. Dieser scheint in
gewissen physiologischen Grenzen durch eine vaskuläre Autoregulation bedarfsadaptiert
gesteuert zu werden (8). Die Viskosität wird durch den Hämatokrit und den damit
veränderlichen Scherkräften ausgedrückt. Beschriebenes Gesetz gilt jedoch nur für
laminäre Strömungen. Mit Reduktion der Perfusion steigt die Viskosität per se an. Wird
der Knochen nach heutiger Auffassung zum Hochdrucksystem im Gesamtkreislauf
gerechnet (41, 66), entwickelt sich nach Induktion des hämorrhagischen Schocks eine
ausgeprägte Low- bis Minimal- Flow Situation mit Anstieg der Viskosität. Die Länge l
wird als anatomisch gegeben hingenommen. Der Perfusionsdruck wird zum einen durch
die intravasalen Druckverhältnisse bestimmt. Er liegt im Mark bei etwa 45 - 60 mm Hg,
in periostalen Arterien etwa bei 12 - 15 mm Hg (19).
5.2.3. Ergebnisse unter standardisierten , physiologischen Bedingungen
R = 8 x ττττ x l / ΠΠΠΠ x r 4
62
5.2.3.1. Allgemeines
Eine suffiziente Durchblutung des Knochens ist Grundlage für die Versorgung mit
Substraten und Sauerstoff zum Aufbau und Erhalt der Knochensubstanz. Neben anderen
Faktoren ist sie ein gewichtiger Parameter für die strukturelle Stabilität unseres
Skelettsystems, zum anderen bietet unser Skelett ein Reservoir an Mineralstoffen und
Spurenelementen (55). Das Mark der langen Röhrenknochen, sowie einiger anderer
Knochen bietet zudem zeitlebens Raum für das hämatopoetische System.
5.2.3.2. Beurteilung der periostalen Mikrozirkulation unter definierten
physiologischen Bedingungen
Nach BROOKES stellt „beim jungen Knochen das Periost eine wichtige
Versorgungsreserve für den Kortex und immer einen venösen Abflußweg des kortikalen
Blutes dar". (13)
Bei der Ratte nimmt die Durchblutung des Knochens in etwa 4,46 % bis 10 % des
gesamt HZV ein (86). Dies entspricht in ca. 12 ml Perfusion pro 100g Knochenmasse
pro Minute (20). Davon fallen wohl 30 % auf das Mark selbst und insgesamt 70 % auf
die Kortikalis (44). BRANEMARK ermittelte 1959 in seinem Durchlichtmodell folgend
Größen. Die Fließgeschwindigkeit im Bereich der Kortikalis bezifferte er mit 0,1 - 0,8
mm/sec. (8), in den Kapillaren des Markes mit 0,5 mm/sec. (9).
Bei unseren Experimenten lag die Perfusionsgeschwindigkeit im Mittel wie oben
erwähnt bei 2609,82 µm/s, wobei auch bei uns ein großer Range von 1397 µm/s - 5218
µm/s bei einem Median von 2313,23 µm/s beobachtet wurde. Daraus ergibt sich ein
Flow von 0,185 mm3/s im Mittel (Range: 0,056 - 0,439 mm3/s, Median: 0,160 mm3/s).
Die Kapillardurchmesser betrugen im Durchschnitt 9,19 µm. (Median: 8,90 µm, Range:
5,91 - 11,88 µm)
63
Die Ergebnisse Brånemark`s können hierbei nicht mit unseren verglichen werden, da
seine Daten, bedingt durch den Versuchsaufbau, an vorher stark traumatisierten
Knochen erhoben wurden. (siehe auch 4.1.8.2.)
Abbildung 16: Darstellung des periostalen
Untersuchungsfeldes
Ein wichtiges Aussagekriterium der kapillären Perfusion stellt die Messung der
funktionellen Kapillardichte dar. Sie lag im Durchschnitt bei 95,75 % (Median)
perfundierter Kapillaren, was 4,26 (Median) vitaler Kapillaren pro mm 2 entspricht.
Diese repräsentiert die Vitalität des Gewebes.
Unter der sogenannten funktionellen Kapillardichte (FCD) werden gemeinhin die
summierten Längen der mit Erythrozyten perfundierten, also "red cell perfused",
alternativ mit Plasma perfundierten Kapillaren pro Beobachtungsquadratzentimeter
verstanden. Sie spiegelt direkt die unterschiedliche Versorgung verschiedener
Organanteile mit dem Nähr- und Informationsmedium Blut unter physiologischen sowie
pathophysiologischen Bedingungen wie zum Beispiel dem hämorragischen Schock
wieder und gilt gleichzeitig neben anderen Parametern (z.B. Durchmesser) als einer der
64
Regulationsgrößen der peripheren Mikrozirkulation (80, 87, 58, 59). Zahlreiche
Untersuchungen legen dar, daß die funktionelle Kapillardichte als funktioneller
Parameter ein wichtiger Eckpfeiler für die Vitalität eines Organsystems ist. Aus ihr kann
nicht nur auf eventuell durch die Präparation entstandene Schäden bzw. die
Unversehrtheit des Gewebes geschlossen werden, sondern es können auch Rückschlüsse
auf den Zustand eines Gewebes unter verschiedenen Untersuchungsbedingungen
gezogen werden.
Untermauert wird die Aussagekraft dadurch, daß verschiedene Autoren bei einzelnen
Organsystemen reproduzierbar Kapillardichten beschreiben (59). Die oben dargelegte
hohe und reproduzierbare periostale FCD zeugt für einen wenig traumatischen
Präparationsgang.
Der Fluss einzelner Erythrozyten korreliert mit dem der Gesamtblutsäule und
umgekehrt. Es besteht eine lineare Abhängigkeit der Veränderungen der
Geschwindigkeit und des Volumendurchsatzes. "Red cell flow in microcirculation gives
an indication of the aerobic metabolic activity of the corresponding tissue" (18). Da
morphologisch bedingt durch die hohen Perfusionsgeschwindigleiten (high-flow-
System) einzelne Erythrozyten ossär nicht zu beobachten sind, mussten wir uns darauf
beschränken, plasmadurchflutete Kapillaren und Erythrozytencluster zu beurteilen.
Angemerkt werden muss, dass es jedoch wohl Situationen geben kann, in denen
Kapillaren unter Schockbedingungen nur noch mit Plasma perfundiert werden, nicht
jedoch mit sauerstoffbeladenen Erythrozyten. Technisch ist es jedoch auch unter
physiologischen Bedingungen zur Zeit nicht möglich, einzelne fließende Erythrozyten
zu identifizieren .
Zur Berechnung der funktionellen Kapillardichte im herkömmlichen Sinn werden im
Wesentlichen zwei Verfahren zur Anwendung gebracht.
Das erste Verfahren, eine manuelle Methode, beruht auf der stereologischen
Vorstellung, daß statistisch von einem kleinen bekannten Ausschnitt eines
geometrischen Körpers auf sein Ganzes geschlossen werden kann. Praktisch wird zu
65
jedem Untersuchungszeitpunkt ein imaginäres Gitternetz auf das Beobachtungsfeld
gelegt. Unter Ermittlung der Kreuzungspunkte von perfundierten sowie von der
Perfusion abgekoppelter Kapillaren kann auf die funktionelle Kapillardichte geschlossen
werden. Dies unter Berücksichtigung der Gesamtlänge der Gitternetzlinien. Die
detalierte mathematische Herleitung dieser Näherungsrechnung wurde von WEIBEL
(91, 92) dargelegt.
Bei dem zweiten Verfahren handelt es sich um eine computerunterstützte
Auswertungsmethode, welche auf dem sogenannten pythagoreischen Prinzip beruht.
Durch Addition der einzelnen Teillinien zwischen zwei benachbarten Punkten der X -
bzw. Y - Achse auf dem Bildschirm unter Einsatz eines "Faktors", der den statistischen
Unterschied zwischen virtuell errechneter und real existierender Länge ausgleicht, kann
auf die Kapillardichte zurück geschlossen werden (59).
Wegen der geschilderten Bedeutung der funktionellen Kapillardichte als solche wurde
angestrebt, einen modifizierten Parameter zu schaffen, der sich sowohl mit den
morphologischen Anforderungen als auch den versuchstechnischen Gegebenheiten
vereinbaren ließ und natürlich aber auch der Aussagekraft der bisherigen Definition von
funktionellen Kapillardichte sehr nahe kommt. Dies war notwendig, da man kein
Kammersystem anwenden kann und somit nicht immer exakt die selbe Länge der
Kapillaren angefahren werden kann. Dafür beinhaltet das oben vorgestellte Erlanger
Modell am Knochen ebenfalls die Option, ein und dieselbe Kapillare im Verlauf zu
beobachten.
Als FCD wurde letztlich hierfür die Anzahl von perfundierten Kapillaren in Prozent zur
Gesamtzahl der Kapillaren pro Beobachtungsfeld definiert. Aufgrund der besonderen
Morphologie, speziell des Periostes, war die Beurteilung einer Kapillare bezüglich
Vitalität nur innerhalb einer dynamischen Bildsequenz möglich. (Hohe Gesamtzahl an
vielfältig verzweigten, heterogenen Kapillaren; im Schock zudem teilweise extrem
niedrige Perfusionsraten mit Schwierigkeiten eine Kapillare als vital bzw. avital
einzuordnen). Zum anderen behinderten trotz Lagerungsmaßnahmen der präparierten
Extremität regelmäßig fortgeleitete Atemexkursionen des beatmeten Tieres eine
66
fehlerfreie manuelle Berechnung der Gesamtkapillarlängen und auch eine
computergestützte Berechnung.
Aufgrund der hier dargestellten technischen Probleme, konnten die oben beschriebenen
herkömmlichen Modelle nicht angewandt werden, so dass letztlich eine vereinfachende
Modifikation, nicht zuletzt wegen der großen Menge an zu verarbeitenden Daten,
erforderlich war .
Zwar stellt die Verwendung der funktionellen Kapillardichte als Anzahl perfundierter
Kapillaren einen gewissen Informationsverlust dar, da die zurückgelegte Kapillarstrecke
wohl auch gleich versorgender Diffusionsstrecke- bzw. fläche ist, jedoch wurde in
unseren Experimenten morphologisch beobachtet, daß zum Beispiel im
hämorrhagischen Schock nicht speziell Kapillaren eines bestimmten Längenverlaufs
oder Durchmessers von der Perfusion abgekoppelt werden bzw. sich avital zeigen.
Somit ist an den regulativen Perfusionsvorgängen im Kapillarbett offenbar eine
heterogene Gruppe von Kapillaren beteiligt (Länge sowie Durchmesser), so dass sich
im Allgemeinen der hier verwandte Begriff der funktionelle Kapillardichte sehr wohl ein
funktioneller Parameter mit Aussagekraft bezüglich der kapillären Mikrozirkulation
darstellen läßt. Da die Untersuchungen an dynamischen Bildsequenzen durchgeführt
wurden, konnte, wie sich in Blindversuchen auch zeigte, eine minimale Abweichung der
ausgezählten Kapillaren von Untersucher zu Untersucher (1% - 2%) erreicht werden.
Nachfolgend mag noch die Hypothese aufgestellt werden, dass durch Abschottung
einiger kapillärer Abschnitte der Perfusionsdruck in den verbleibenden perfundierten
Gefäßen auf einem höheren Niveau gehalten wird, der dem Organ als Ganzes ein
Überleben eines kurzfristigen Schockereignisses ermöglicht. Somit wird durchaus
wieder die Anzahl perfundierter Kapillaren als funktionellen Kapillardichte pro Fläche
und nicht nur die Kapillarlänge an zum sich Spiegel der Mikrozirkulation.
Wie deutlich wird, unterliegen die Ergebnisse trotz konstanter Versuchsbedingungen
bereits unter physiologischen Bedingungen interindividuellen Schwankungen.
Dieses Beobachtung konnten wir, ebenso wie auch anderen Arbeitsgruppen, zum
Beispiel McGRORY (52) im Jahre 1994, machen. Bei dem eingesetzten, oben
67
beschriebenen Mikrosphärenverfahren (Injektion radioaktiv markierter Mikropartikel,
welche daraufhin im jeweiligen Kapillarbett abgefangen werden) zeigten sich
Schwankungen zwischen 23 % und 38 %, je nach eingesetzter Dosis an Mikropartikeln.
Je mehr Mikrosphären eingesetzt wurden, desto niedriger die Schwankungen. Trotz der
beschriebenen Anfälligkeit der Methode scheinen bei gegebenen systematischem Fehler
die gemessenen Schwankungen realistisch und decken sich mit unseren Ergebnissen.
5.2.3.3. Beurteilung der kortikalen Mikrozirkulation unter definierten
physiologischen Bedingungen
Im kortikalen Gefäßbett lag die Perfusionsgeschwindigkeit im Mittel bei 1666,57 µm/s,
wobei auch hier ein großer Range von 520,3 - 2840 (Median: 1645,26 µm/s) beobachtet
wurde. Der Durchfluß (Flow) lag bei 0,80 mm3 /s (Range : 0,025 - 0,96, Median :
0,80).Der Kapillardurchmesser der kortikalen Kapillaren betrug 8,30 (Mittelwert), der
Median 8,52 bei einem Range von 6,17 - 12,67.
Die erhaltenen Ergebnisse zeigen bei beschriebener Variabilität eine weitestgehende
Übereinstimmung mit den Ergebnissen anderer Autoren (8). Brånemark bediente sich
dabei der Durchlichtmikroskopie. Dazu schliff er Kortikalis und Gegenkortikalis ab
(Abbildung 15). Wenn sein Versuchsaufbau generell auch als sehr traumatisierend zu
betrachten ist, gelingt es durch den Schliff dennoch, die vornehmlich aus dem Mark
versorgten inneren kortikalen Kapillaren darzustellen. Diese wurden durch den
Materialabtrag wohl nur geringfügig beeinträchtigt. Demgegenüber schleifen wir die
Kortikalis unter weniger Substanzverlust an. Es gelang uns aber ebenso, die vom
Markraum versorgten Kapillaren darzustellen und zu untersuchen. Hieraus resultieren
die übereinstimmenden Ergebnisse.
Im kortikalen Gefäßbett lag die funktionelle Kapillardichte bei 60 % (Median), was
8,64 (Median) vitaler, perfundierter Kapillaren pro mm 2 entspricht.
68
Die deutlich geringere Dichte in der Kortikalis lässt sich wie folgt begründen. Beim
Periost handelt es sich stets um ein dreidimensionales Gefüge, das leicht ohne
Informationsverlust durchfokusiert und erfasst werden kann.
In der Kortikalis erhalten wir materialbedingt und wegen der geringeren Kapillardichte
durch den Schliff ein eher „zweidimensionales “ Sichtfeld. Mehrere Ebenen können im
kortikalen Gefäßbett nicht wie am Periost synchron untersucht werden. Erst beim
Durchfokusieren erkennt man in der Tiefe Kapillaren als vital, die in der Ausgangsebene
bedingt durch die Unschärfe noch avital schienen. (Siehe Abbildung 17 – Darstellung
eines kortikalen Untersuchungsfeldes gegenüber Abbildung 16 – Darstellung des
periostalen Gefäßbettes)
Abbildung 17: Darstellung eines kortikalen
Untersuchungsfeldes
Diese können jedoch gerade bei den Verlaufsbeobachtungen während des
hämorrhagischen Schocks aus praktischen Gründen nicht mit in die Berechnung
einbezogen werden und bleiben somit unberücksichtigt.
69
5.2.4. Ergebnisse unter pathophysiologischen Bedingungen bei Induktion
eines 30 minütigen hämorrhagischen Schocks
5.2.4.1. Pathophysiologie des hypovolämischen Schocks
Unter dem Überbegriff Schock wird ein pathophysiologisches Zustandsbild verstanden,
bei dem es zu einer Sauerstoffminderversorgung des Organismus kommt. Im Fall des
hypovolämischen Schocks liegt ursächlich ein Volumenmangel vor. Es folgen
konsekutiv eine Reduktion der Sauerstofftransportkapazität und der peripheren
Mikrozirkulation. Zusätzlich herrschen noch eine durch Endothelödem hervorgerufene
Diffusionsstörung sowie durch hypoxische Gewebeschädigung bedingte
Utilisationsstörung vor. Im Folgenden sollen die wichtigsten pathophysiologischen
Zusammenhänge dargelegt werden.
Die durch Blutverlust hervorgerufene Reduktion des Herzzeitvolumens führt zur
exzessiven Ausschüttung endogener Katecholamine. Diese bewirken am Herzen durch
Stimmulation β-adrenerger Rezeptoren eine Steigerung des Herzzeitvolumens. In der
Peripherie dominiert die α1-adrenerge Stimulation. Diese führt initial zu einer
Vasokonstriktion von Arterien, Arteriolen und Venolen. Nach einiger Zeit folgt die
Dilatation der präkapillären Sphinkteren, während die Sphinkteren der Venolen noch
eng gestellt sind. Es folgen periphere Mangeldurchblutung und zusätzlich, bedingt durch
Membranschädigung, hydrostatischer Flüssigkeitsübertritt in das Interstitium. Durch die
hypoxische Schädigung des kapillären Endothels wird der Flüssigkeitsübertritt noch
verstärkt und somit die Viskosität des Blutes erhöht. Bei niedrigem Flow
(Volumendurchsatz) bzw. Fließgeschwindigkeit stellt die Fließfähigkeit (Kehrwert der
Viskosität) des Blutes den limitierenden Faktor für die Höhe und die Perfusion im
Kapillargebiet dar (54). Längerfristig kommt es durch die beschriebene Eindickung zur
sogenannten Sludge - Bildung (Aggregation) von Erythrozyten. Bedingt durch die
Endothelschädigung kommt es zur wandständigen Thrombozytenaggregation.
Mikroembolien und das Auslösen einer disseminierten intravasalen Koagulopathie
können die Folge sein. Letztlich kommt es durch Anhäufung von sauren
70
Stoffwechselmetaboliten auch noch zur Dilatation der venösen Sphinkteren mit weiterer
Senkung des arteriellen Mitteldruckes.
Während der Initialphase des Schocks zeigt sich durch die oben beschriebenen
Mechanismen eine ausgeprägte Zentralisation des zirkulierenden Blutvolumens
zugunsten von Gehirn und Herz. Dabei findet man eine verstärkte Minderperfusion in
anderen Organen, wie Haut, Muskulatur und Knochen.
5.2.4.2. Veränderungen der allgemeinen Vital - und Laborparameter
Wie unter 4.1.4. aufgeführt, galt es ein standardisiertes Schockmodell zur Anwendung
zu bringen. Aufgrund der obigen Überlegungen entschied man sich für ein Blutdruck
gesteuertes Modell. Es gelang, die Tiere durch repetitive Blutentnahmen in einen
kontrollierten tiefen hämorrhagischen Schock zu versetzten.
Die systolischen Blutdruckwerte, initial bei 98,50 mm Hg gelegen (Median), sanken mit
Erreichen des Schockniveaus auf 37 mm Hg (Median) und lagen gegen Ende der
Schockphase immer noch bei 38 mm Hg (Median).
Der Hämatokrit sank von 45 % im Median (Range: 36% - 53%) auf schließlich 38% zu
Versuchsende (Range: 25% - 47%). Der relativ geringe Abfall des Hämatokrits liegt
daran, daß auf Grund der Schockdauer kaum Zeit für Kompensationsmechanismen wie
Flüssigkeitsmobilisation aus dem Interstitium nach intravasal vorhanden ist. Dies darf
jedoch nicht über die Tiefe des Schocks hinwegtäuschen, wie es durch die pH - und
Base – Excess -Werte untermauert wird.
So sank der arterielle pH - Wert im Versuchsverlauf von 7,4 auf 7,29, der Base - Excess
gar von -1,2 zu Versuchsbeginn auf -12,35 (jeweils angegeben der Median) gegen Ende
der Experimente.
71
5.2.4.3. Veränderungen der periostalen Mikrozirkulation
Trotz dessen, dass die Viskosität durch den erniedrigten Hämatokrit abnimmt, kommt es
durch die Abnahme des Herzzeitvolumens zu einer massiven Erniedrigung der
Flußgeschwindigkeit. Sie sinkt von 2219,50 µm/s im Median (Range 1397,00 - 5218,00
µm/s) vor Induktion des hypovolämischen Schocks auf 774,75 µm/s im Median (Range
237,40 - 1663,00 µm/s) gegen Ende der 30 minütigen Schockphase. Also auf etwa 35 %
des Ausgangswertes (Median).
Der Volumendurchsatz reduziert sich ebenso deutlich von 0,119 mm3/s im Median
(Range 0,056 - 0,439 mm3/s) auf 0,038 mm3 /s im Median (Range 0,04 - 0,138 mm3 /s)
gegen Ende der 30 minütigen Schockphase. Eine Abnahme auf 32%.
Setzten wir die Werte in Beziehung zum systolischen Blutdruck, der sich seinerseits
durch die Schockinduktion um 39 % senkt, erkennen wir deutliche Übereinstimmungen.
Von Interesse ist die Frage, in wie weit ein hypovolämischer Schock, bzw.
Sauerstoffmangel die Osteozyten beeinflußt und somit der Knochen ein durch Schock
funktionell schädigbares Organsystem ist ?
1904 erkannte SOULIE (81), wie erwähnt mittels Mikroangiographie, daß es sich bei
den vom Markraum in den Kortex ausgehenden Kapillaren um funktionelle Endarterien
handelt. Jede der Kapillaren ist ein umschriebenes Versorgungsgebiet zugeordnet. (30,
74).
Die Folgen für den Knochen sind offenkundig. Trotz vorhandener
"Überlappungsgebiete", kann es im Bereich von schockbedingter Minderperfusion
(Hypotonie, Sludge- und Mikrothrombenbildung) zu Osteonekrosen kommen. Dies
demonstrierte BERGMANN (5) durch Injektion von suspensierten, partikulären
Tracern, welche dann im Endstrombereich der Kapillaren Okklusionen verursachten.
Bei den vom Mark aus versorgten Kapillaren handelt es sich um periphere
Widerstandsgefäße. Deren Sympatikotonus wird durch in der Gefäßadventitia
mitlaufende sympathische Nervenfasern (84) und den sich daraus im Mark um die
Sinusoide generierende „sympathische“ Plexus (62) gesteuert. Bei Stimulation sinkt
72
durch periphere Vasokonstriktion der medulläre Blutfluß deutlich ab (28,47). Die
Vorgänge sind aber bisher noch zu komplex, als dass sie gänzlich verstanden werden.
Es wird auf knöcherner Ebene eine physiologische Autoregulation vermutet, die
innerhalb bestimmter Grenzen unabhängig von externen Stimuli aktiv wird.
Deutlich wird aber auch, daß die Minderperfusion des Knochens im Schock nicht nur
durch einen systemischen Blutdruckabfall bedingt ist, sondern auch durch lokale
Faktoren beeinflußt wird, auch wenn durch den schockbedingten pH-Abfall die
Funktion der Vasomotoren eingeschränkt wird. Darüber hinaus zeigte bereits im Jahre
1983 TONDEVOLD (85), dass zwischen systemischen Blutdruck und kapillären
Perfusionsdruck im Mark keine direkte proportionale Beziehung herrscht. Die Perfusion
an sich beobachtete er jedoch nicht.
Wie oben dargelegt, zeigt sich jedoch auf periostaler Ebene ein deutlicher
Zusammenhang zwischen Makro- und Mikrozirkulation.
BRÅNEMARK wies 1959 (10) nach, daß im Knochenmark physiologische arterio-
venöse Shunts bestehen. Unklar bleibt, da auch durch unsere Methode nicht fokusierbar,
ob es im Schock, gleich welcher Ursache, zur deutliche Steigerung des Shuntvolumens
kommt, obgleich analog zu anderen Organen (z.B. der Lunge) ein derartiger
Mechanismus zu vermuten wäre.
Der kapilläre Blutfluß wird durch eine große Anzahl von Faktoren auf makro- und
mikrozirkulatorischer Ebene bestimmt. Beide Ebenen greifen eng ineinander, so daß
zum Beispiel gefördertes Herzzeitvolumen und systemisch-arterieller Blutdruck in
direkter Interaktion mit Vorgängen auf kapillärer Ebene (Elastizität, Viskosität,
Kontraktilität, Veränderungen des Durchmessers) treten. Nur in gewissen Grenzen
gelingt es dem kapillärem Strombett, die Schwankungen des Blutdruckes zu
kompensieren. Einige der kapillären Regulationsmechanismen finden im Folgenden kurz
Erwähnung (87).
Neue Erkenntnisse scheinen zu bestätigen, daß präkapilläre Sphinktermechanismen
sowohl für die Regulation des peripheren Widerstandes als auch für den Blutfluß im
kapillären Strombett verantwortlich sind. Der Sphinktertonus wiederum wird einerseits
73
durch eine Vielzahl endogener Botenstoffe (Prostaglandine, Katecholamine)
mitbestimmt, andererseits greifen auch aus dem unterschiedlichem Blutfluß
resultierende metabolische Veränderungen wie z.B. eine Azidose (49) verändernd in die
kapilläre Perfusion mit ein. Die schockbedingte Ursache scheint nach MAZZONI (50)
die Hauptursache für ein endoluminales Ödem und die dadurch bedingte Okklusion des
Gefäßes zu sein. Dennoch muß auch dies kritisch gesehen werden, da ohne
elektronenoptische Auswertung eventuell in das Lumen hinein ragende geschwollenen
Endothelzellen nicht nachweisbar sind.
Von Natur aus besteht, wie auch in anderen Geweben, eine hohe Variabilität der
einzelnen Gefäßdurchmesser (87). Dies zeigt sich auch bei unseren Vermessungen
sowohl unter physiologischen Bedingungen (Range: 5,91 µm - 11,73 µm) als auch im
hypovolämischen Schock (Range: 5,98 µm - 9,24 µm). Insgesamt kommt es zu einer
leichten Reduktion der Kapillardurchmesser. Ob diese meßtechnisch oder
vasokonstriktorisch bedingt ist, kann nicht verifiziert werden.
Wie auch an der quergestreiften Muskulatur, sehen wir im Vergleich zu den
Ausgangswerten unter Minderperfusion den deutlichen Abfall der funktionellen
Kapillardichte, hervorgerufen entweder durch Okklusion oder Hypovolämie.
Am glatten Muskel konnte SLAAF (80) eine Abnahme des Durchmessers um 8 %
nachweisen. Unsere Ergebnisse zeigen, daß die funktionelle Kapillardichte sich
schockbedingt beginnend bei 95,75 % im Median auf letztlich 85,71 % im Median
gegen Ende der Schockphase reduzierte. Eine Reduktion also von ebenso 10 %.
Obgleich eine Reduktion von 10 Prozent im ersten Moment nicht relevant erscheint, sei
nur darauf verwiesen, daß diese Reduktion mit einer dramatischen Verschlechterung der
Sauerstofftransportkapazität (CaO2 = Hb x SpO2 x 1,34 + PaO2 x 0,03) durch den
hypovolämischer Schock assoziiert ist und die Auswirkungen respektive
Gewebeschädigung (Endothelschwellung mit "capillary leak" und Vergrößerung der
Diffusionsstrecke für Sauerstoff) verstärkt.
Interessant ist die Beobachtung, daß sich während der dreißigminütigen Schockphase
einzelne Kapillaren intermittierend an der Perfusion beteiligen. So erkennt man je nach
74
Beobachtungszeitraum eine wechselnde Teilnahme oder eine Abkopplung eines
bestimmten Gefäßes an der Perfusion. Auch die Quantität scheint zu variieren. Eine Art
temporären Recruitments.
Auch Slaaf stellte am quergestreiften Muskel schon unter physiologischen Bedingungen
ein intermittierendes an- und abkoppeln von der Mikrozirkulation fest (80). SECOMB
bestätigte diese Erkenntnis (79). Dabei scheinen neben Endothelveränderungen
hauptsächlich präkapilläre Sphinkter, sowie steuerbare arteriovenöse Shunts beteiligt zu
sein (34).
5.2.4.4. Veränderungen der kortikalen Mikrozirkulation
Unter physiologischen Bedingungen wird ein Großteil der Kortikalis über den
Markraum versorgt. Einige Arbeiten wie die von HUGGINS und WIEGE (37), sowie
von De MARNEFFE (23) legen die fatalen Folgen einer Ischämie des Knochens dar. Sie
ligierten abrupt die Arteria nutritiva und fanden folgende drei Phasen: Zu erst kommt es
durch abnorme Dilatation der Marksinusoide zu einer "reaktiven Hyperämie" des
Knochenmarkes. Diese ist nach neueren Erkenntnissen bedingt durch ein
Außerkraftsetzen von Gefäßsphinkteren (siehe auch 4.2.4.1.). Dann setzt die
Infarzierung der Gefäße ein und letztlich kommt es zum Kollabieren der Sinusoide mit
Ausbildung von Osteonekrosen. Unklar bleibt ob die Untersuchungen an der Markhöhle
auch auf die, damals aber nicht untersuchten Veränderungen der kortikalen Perfusion zu
schließen ist. Die Untersuchungen beschränkten sich auch nur auf eine schlagartige
Ligatur der Arterie, nie wurde jedoch das Modell eines systemischen hämorrhagischen
Schocks verwandt. Ausgehend von der unten nochmals beschriebenen ausgeprägten
Reduktion von Fluss und auch funktioneller Kapillardichte ist kortikal von ähnlichen
Mechanismen auszugehen, welche die lebenswichtige Zufuhr von der Sauerstoff und
Nährstoffen vermindert. Unklar bleibt dabei auch die Rolle der periostalen
Blutversorgung in einer solchen Situation. Welchen veränderten Anteil übernimmt das
Periost an der Gesamtversorgung. Natürlich ist zu bemerken, dass es bei Ligatur der
75
Arteria nutritiva zu einer Perfusionsdruckumkehr nach kortikal kommen kann
(druckpassiv). Dieses Problem fällt beim systemischen Abfall des Blutdruckes weg.
Nach BROOKES (12) und REVELL (68) ist trotz konstanter Versuchsbedingungen
davon auszugehen, daß es zu einer kompensierenden Übernahme der kortikalen
Versorgung durch das Periost kommt. Im hämorrhagischen Schock ist diese jedoch auch
reduziert.
Am Ende des Umwandlungsprozeßes nach langfristigen lokalen Ischämien (Ligatur
einer A. nutritiva) kann es zur Ausbildung von Kollateralen zwischen periostalen und
medullären Arterien kommen. Auch durchsetzten einige Arterien die Kortikalis direkt,
um die Marksinusoide erneut zu perfundieren (3).
Von Interesse ist der Sachverhalt, in welchen Rahmen sich die kortikale
Mikrozirkulation während der Schockphase verändert. Ob diese entsprechend der
periostalen Perfusion sinkt oder es gar zu einem überproportionalen Abfall kommt.
Reduzierte sich die periostale Flußgeschwindigkeit auf 35 % des Ausgangswertes, kam
es in den kortikalen Kapillaren zu einem Abfall auf 31 %, dies ausgehend von 1309
µm/s im Median ( Range: 520,3 µm/s - 2840µm/s).
Der Volumendurchsatz reduzierte sich beginnend von 0,050 mm3/s im Median (Range
0,025 mm3 /s - 0,157 mm3/s) auf 0,014 mm3 /s im Median (Range 0,00 mm3 /s - 0,054
mm3 /s) gegen Ende der 30 minütigen Schockphase.
Der kortikale Flow erniedrigte sich somit auf 28 % des Ausgangswertes. Der periostale
Abfall lag bei 32 %.
Deutlicher reduziert sich die funktionelle Kapillardichte ausgehend von 60 % auf
letztlich 40 % des Ausgangswertes. Der augenscheinlich niedrige Ausgangswert wurde
unter 4.2.3.3. diskutiert. Deutlicher als bei den Werten Flußgeschwindigkeit und
Volumendurchsatz zeigt sich hier die Abnahme kortikaler Perfusionsparameter im
hypovolämischen Schock.
Dies ist ein Indiz dafür, daß das Endothel der Knochenkapillaren reagibel ist und ein
intraosseäres Ödem (26), eventuell sogar aufgrund der starren Matrix Knochen ein
intraosseäres Kompartmentsyndrom, sich entwickeln kann. Legt man die Ergebnisse
76
zugrunde, welche DOEHLER (26) ermittelte und geht davon aus, dass es im Schock
durch endogene oder exogen zugeführte Katecholamine zu erhöhten Adrenalinspiegeln
kommt, ferner durch Hyopoxie ein intrazuellulärer ATP-Mangel anzunehmen ist, kann
man einen derartigen Pathomechanismus vermuten. Obgleich DOEHLER keine
Experimente mit hämorrhagischen Schocks vornahm, zeigte sich bei ihm bereits nach
Adrenalininjektion zumindest eine ödematöse Endothelverdickung, durch die eine
Diffusionsstörung anzunehmen ist. Obwohl das Lumen unter Adrenalin im
Anwendungsversuch etwas erweitert ist, ist es unklar wie sich das Lumen im zeitlichen
Verlauf verändert. Unter Umständen könnten die obigen Faktoren wegbereitend für das
intraossäres Ödem sein. Obige Aspekte sind durchaus im Zusammenhang mit den
erhöhten Katecholaminspiegel im Schockzustand zu sehen.
An extraossären Organen, wie zum Beispiel dem Skelettmuskel, ist der Effekt einer
Ischämie bzw. schockinduzierten Endothelschwellung hinreichend bekannt (53, 32)
In unseren Ergebnissen sehen wir eine leichte Veränderungen der Kapillardurchmesser
im Schock. Auch kortikal reduzierten sie sich von 6,88 µm (Median) auf 6,74 µm
(Median). Nach TSAI (87) gibt es jedoch in bestimmten Grenzen, wohl neben
vasokonstriktorischen Komponenten, zusätzlich geringe druckpassive
Durchmesserveränderungen. An Hand unseres Modells können etwaige Ursachen
jedoch nicht differenziert werden.
MAZZONI (49) untersuchte 1994 das Verhalten von kapillären Endothelzellen sowohl
unter reduzierter Perfusion (Schocksimulation), als auch unter systemischer, intravenös
induzierter Azidose an quergestreifter Muskulatur. Seinen Erkenntnissen bestätigten,
daß die durch Hypoxie induzierte Azidose für eine Endothelschwellung mit
Lumeneinengung der Kapillaren verantwortlich ist.
Fest zu halten ist abschließend, dass die kortikale Mikrozirkulation im Vergleich zur
periostalen deutlich sensibler auf eine hypovolämes Schockgeschehen reagiert.
Um genaue Erkenntnisse bezüglich Pathomechanismus und Auswirkung auf die
kortikale Mikrozirkulation zu erhalten, sollten diesbezüglich jedoch in weiteren
Experimenten elektronenmikroskopische Untersuchungen erfolgen.
77
5.3. Schlussfolgerungen
Trotz großer Fortschritte im Bereich der Orthopädie und Unfallchirurgie stellen sowohl
verzögerte Frakturheilung (Pseudarthrosenbildung, Sequesterbildung) als auch
aseptische Knochennekrosen nach wie vor ein Problem dar. Es zeigt sich immer mehr,
daß die Ursachen hierfür im Bereich einer gestörten Mikrozirkulation zu suchen sind.
Bisher wurden ausgiebige Untersuchungen angestrengt, wie sich die Mikrozirkulation
langfristig an einem "heilenden" Knochen verhält. Wie erwähnt brachte hierzu Winet
(95) einen Titanzylinder durch Kortikalis und Mark hindurch in den Knochen ein,
wodurch es ihm möglich war, Phänomene wie Knochenremodelling und
Grenzflächenbildung zu beobachten. Sie waren die Ersten, die ein direktes Verfahren
zur Darstellung der Durchblutung am vitalem Knochen entwickelten. Andererseits ist ihr
Versuchsaufbau als sehr traumatisierend zu werten, so dass keine physiologischen
Ergebnisse erhoben werden können.
Man vernachlässigte den physiologische Ausgangszustand der Mikrozirkulation als
Basis für einen vitalen Knochen. Unbeachtet blieben auch Aspekte der Akutphase eines
pathophysiologischen Geschehens. So zum Beispiel die Auswirkungen eines
hypovolämischen Schockgeschehens, wie sie in der hier vorliegenden Arbeit dargelegt
werden.
Neben viszeralen und cerebralen Verletzungen dominieren bei polytraumatisiereten
Patienten knöcherne Verletzungsmuster, die oft mit einem hypovolämischen Schock
vergesellschaftet sind. Da die Sicherung der Vitalfuktionen Vorrang besitzt, wurde bei
den bisherigen Studien das Organsystem Knochen vernachlässigt. Hat der Patient jedoch
erst einmal die kritische prähospitale und perioperative Phase überstanden, hat die
Integrität des Skelettappperates eine überproportionale Bedeutung bezüglich
Rehabilitation, gesellschaftliche Wiedereingliederung und Lebensqualität.
Die Diskussion der Ergebnisse konnte zeigen, wie sehr die Mikrozirkulation, sowohl
periostal als auch kortikal, durch einen akuten hypovolämischen Schocks in
Mitleidenschaft gezogen wird. Damit konnte die oben vertretene These bestätigt
78
werden, dass der Knochen, als vitales Gewebe durch einen hypovolämischen Schock
sehr empfindlich beeinträchtigt wird.
Neben der Verminderung der periostalen Perfusionsparameter kommt es noch deutlicher
auf kortikaler Ebene zu einem Abfall der Meßgrößen Perfusionsgeschwindigkeit
(Reduktion auf 31 % des Ausgangswertes) und Volumendurchsatz (Reduktion auf 28
%). sowie der funktionellen Kapillardichte mit einer Reduktion von 20 % versus 10%
im periostalen Strombett.
Die Problematik zeigt auf, daß neben Akutversorgung des traumatisierten Patienten,
Unfallchirurg und Anästhesist gleichsam gefordert sind, durch
mikrozirkulationsverbessernde Maßnahmen die langfristige Prognose der Patienten zu
optimieren.
Zur Verbesserung der Mikrozirkulation trägt sicherlich eine adäquate bedarfsgerechte
Volumentherapie mit bei. Durch sie wird es möglich, die Wiederherstellung eines
ausreichenden systemischen Perfusionsdruckes zu erreichen und somit den
Pathomechanismus "Schock" zu durchbrechen. Neben Kristalloiden und Kolloidalen
Lösungen sollte eine ausreichende Substitution mit Erythrozytenpräperaten als
Sauerstofftransportmedium gewährleistet sein.
Die gewonnen Forschungsergebnisse decken sich mit Erfahrungen aus dem klinischen
Alltag, wo gewebeschonende, minimalinvasive Operationstechniken mit einer besseren
Knochenheilung vergesellschaftet sind.
Es wäre wünschenswert, darüber hinaus Therapiestrategien zu entwickeln, die sich um
eine Steigerung der Mikrozirkulation des Knochens bemühen und somit die
Heilungserfolge im Fachgebiet der Orthopädie und Traumatologie weiter verbessern
könnten.
79
6. Literaturverzeichnis
1. Albinus, B. S., Academicarium Annotationum Liber III, Leidae: J+H
Verbeek, 1754
2. Albrektsson T, Irradiation injury of the bone tissue - A vital microscopic method,
Acta Rad On 19: Fasc. 3, 1980, S.235 - 239
3. Amprino R., Bone histopathology, Guy’s Hosp Rep 116, 1968, S. 51 - 69
4. Bazzani C., Nardi M.G., Ferrante F., Bertolini A., Guarini S., Dopamin D 1
receptors are involved in ACTH - induced reversal of hemorrhagic shock, Eur
Pharmacol 253, 1994, S. 303 - 306
5. Bergmann E., Theoretisches, klinisches und experimentelles zur Frage der
aseptischen Knochennekrose, Dt Z Chir 206, 1927, S.12 - 87
6. Brånemark, P.I., A method for vital microscopy of mammalian bone
marrow in situ. Univ. Arsska Lund 54, 1958, S.5 – 41
7. Brånemark P.I., Microcirculatory studies in man by high resolution vital
microscopy, J Am Angio, 8, 1964, S. 329 - 331
8. Brånemark P.I., Vital microscopy of bone marrow in rabbit, Scand J Clin Lab
Invest 38/ 2, 1959, S. 1 - 81
9. Brånemark P.I., Experimental investigation of microcirculation in bone marrow,
Angiology 12, 1961, S. 293 - 306
10. Brånemark P.I., Vital microscopy of bone marrow in the rabbit, Scan J Clin Lab
Invest 11: Suppl. 38, 1959
11. Brookes M., Arteriolar blockade: a method of measuring blood flow rates in the
skeleton, J Anat 106, 1970, S. 557 - 563,
12. Brookes M., morphology and distribution of blood vessels and blood flow in
bone, Bone Circulation and Vasculaization in Normal and Pathological
Conditions (eds. A. Schoutens), New York: Plenum, 1993, S. 19 – 28
13. Brookes M., Revell W.J., Blood Supply of Bone - Scientific Aspects, 2. Auflage,
Springer, London, 1997, S. 212,
14. Brookes M., The vascular architecture of tubular bone in the rat, Anat Rec 132,
80
1958, S. 25 - 47
15. Brookes M., Irving M., Neural factors in the genesis of bone atrophy, J Anat 96,
1962, S. 413 - 414
16. Brookes M., Harrison R.G., The vascularization of the rabbit femur and
tibiofibula, J Anat 91, 1957, S. 61 - 72,
17. Brookes M., Blood flow in the diaphysis of long bones, ARCO Bull 2: No 2,
1990, S. 75 - 85,
18. Brookes M., Revell W.J., Blood Supply of Bone - Scientific Aspects, 2. Auflage,
Springer, London, 1997, S. 232
19. Brookes M., Revell W.J., Blood Supply of Bone - Scientific Aspects, 2. Auflage,
Springer, London, 1997, S 115
20. Charkes N.D., Brookes M., Makler P.T., Studies of skeletal tracer kinetics:
evaluation of a five compartment model of 18 F - fluoride, J Nucl Med Technol
20, 1979, S. 1150 – 1157,
21. Cunningham, G.H., Microradiography. In: Tools of biological research vol 2 (ed.
Sir Hedley J.B. Atkins), Oxford: Blackwell, 1960
22. Davis T.R., et. alt., The effect of anaesthesia on the bone blood flow of the
rabbit, J Ortop Res. 11, 1993, S. 834 – 839
23. De Marneffe R., Recherches morphologiques et expérimentales sur la
vascularisation osseuse, Brussels: Acta medica belgica, 1951
24. Dickson P.H., Venous stasis and bone growth, Exp Med Surg 11, 1953, S.49 - 53
25. Dillaman R.M., Movement of ferritin in the 2 -day- old chick femur, Anat Rec
209, 1984 S. 445 - 453
26. Döhler J.R., Robertson S., Hughes S.P.F., The effect of sympathomimetic drugs
on bone capillaries, Arch Orthop Trauma Surg 105, 1986, S. 62 - 65
27. Drinker C.K., Drinker K.R., Lund C.C., Circulation in the mammalian bone
marrow, Am J Physiol 62, 1922, S.1 –92
28. Drinker C.K., Drinker K.R., A method for maintaining an artificial circulation
through the tibia of the dog, with a demonstration of the vasomotor control of the
marrow vessels, A J Physiol 40, 1916, S. 514
29. Edholm O.G., Heart failure and blood flow in osteitis deformans, Clin Sci
81
5, S. 1945, S. 249 - 260
30. Eletto L., Ricerche topografiche e radiographiche sulla circulazione arteriosa
della grandi ossa lunghe delgi arti, nell` uomo, I Arto superior, Archo ital Anat
Embriol 31, 1933, S. 569 - 581
31. Friesenecker B., Capillary perfusion in subcutaneous connective tissue and
skin muscle, A J, Physiol 267, 1994, S. 2204 - 2212
32. Gidlöf A., Lewis D.H., Hammersen F., the effect of total ischemia on the
ultrastructure of human skeletal muscle capillaries: A morphometric analysis,
Int J Microcirc Clin Exp 7, 1987, S. 67 - 86
33. Grey E.G., Carr G.L., An experimental study of the factors responsible for non -
infectious bone atrophy, Bull John Hopkins Hosp 26, 1915, S. 381 - 385
34. Gross P.M., Heistad D.D., Neurohumoral regulation of blood flow to
bones and marrow, Am J Physiol 237 (4), 1979, S. 440 - 448
35. Havers, C., Osteolgia Nova, or some New Observations of bones etc.,
London: Samuel Smith, 1691
36. Herrmann K.S., Platelet aggregation induced in the hamster cheek pouch by a
photochemical process with excited fluorescein isothiocyanate - dextran,
Microvasc Res 26, 1983, S. 238 - 249
37. Huggins C., Wiege E., The effect on the bone marrow of disruption of the
nutrient artery and vein, Ann surg 110, 1939, S. 940 - 947
38. Hutchinson W.J., Burdeaux B.D., The influence of stasis on bone growth, Surg
Gynecol Obstet 99, 1959, S. 413 – 420
39. Irino S., Ono T., Watanabe K., Watanabe K., Toyota K., Uno J, Takasugi N,
Murakami T., SEM studies on microvascular architecture, sinus wall, and
transmural passage of blood cells in bone marrow by new method of injection
replica and non coated specimens, Scan Electron Microsc 1, 1975, S. 267 – 247
40. Just - Viera J.O., Yeager G.H., Venous stasis: Effects of venous resection on the
bone growth, Surgery 58, 1965, S. 694 – 702
41. Kalser M.H., Prevsner L., Marbarger J.P., Evy A.C. et alt., Changes in bone
82
marrow pressure during exposure to simulated altitude, J Aviat Med 22, 1951,
S. 286 - 294
42. Kane W.W.J., Grim E., Blood flow to canine hindlimb bone, muscle and skin, J.
Bone Joint Surg 51A, 1969, S. 309 - 322
43. Katz M.A., Blantz R.C., Floyd D.R., Seldin D.W., Measurement of intrarenal
blood flow - analysis of micropheres method, Am J Physiol 220, 1971, S.1903 -
1921
44. Kelly P.J., comparison of marrow and cortical blood flow by 125 I - labelled 4 –
iodoantipyrine washout, J Lab Clin Med 73, 1973, S. 418 - 424
45. Kretz, Schäfer, Eyrich, Anästhesie, Berlin Springer 1995, S.43
46. Loud, A.V., Barany, W.C., Pack, B.A., Quantitative evaluation of cytoplasmic
structures in electron micrographs, Lab Invest 14, 1965, S. 996 - 1008
47. Lowenstein J.M., Pauporte J., Richards V.,Davison R., Effects of
sympathectomy on blood turnover rates in muscle and bone, Surgery 43, 1958,
S. 768 - 773
48. Mazzoni M. C., Kevin C., Warnke K.E., Skalak T.C., Capillary hemodynamics
in hemorrhagic shock and reperfusion: in vivo and model analysis,
Am. J. Physiol. 267, 1994, S.1928 - 1935
49. Mazzoni M. C., Cragoe E.J., Arfors K.E., Systemic blood acidosis in low-flow
ischemia induces capillary luminal narrowing, Int J Microcirc 14, 1994,
S.144-150
50. Mazzoni M. C., Borgström P., Warnke K.C., mechanisms and implications
of Capillary endothelial swelling and luminal narrowing in low-flow ischemias,
Int J Microcirc 15, 1995, S. 265 – 270
51. McCuskey R., Microscopy of living bone marrow in situ, Blood 38, 1971,
S. 87 - 95
52. Mc Grory, Canine blood flow measurements using serial microsphere
injections, Clin Orthop Rel Res 303, 1994, S. 264 – 279
83
53. Menger M.D., Sack F.U., Barker J.H., Feifel G., Meßmer K., Quantitative
Analysis of microcirculatory disorders after prolonged ischemia in skeletal
muscle: Therapeutic effects of prophylactic isovolemic hemodilution, Res Exp
Med 188,1988, S. 151 - 166
54. Meßmer K., Rheologische Grundlagen der Schocktherapie, Internist 23, 1982,
S. 445 - 449
55. Müller S.D., Zink und Zinkmangel, 2001, Dr. Falk Pharma,
56. Neutze J.M., Wyler F., Rudolph A.M., Use of radioactive micropheres to assess
distribution of cardiac output in rabbits, Am J Physiol 315, 1968, S. 486 - 495
57. Nicoladoni, K., Von Dumreicher`s Methode zur Behandlung drohender
Pseudarthrosen, Wien Med Wochenschrift 25, 1875, S. 124
58. Nolte D., Bayer M., Lehr H. A., Becker M., Krombach F., Kreimeier U.,
Messmer K., Attenuation of postischemic microvascular disturbances in striated
muscle by hyperosmolar saline dextran, Am J Physiol 263, 1992, S. 1411 - 1416
59. Nolte D., Zeintl H., Steinbauer M., Pickelmann S., Messmer K., Functional
capillary density: an indicator of tissue perfusion ?, Int J Microcirc 15, 1995,
S. 244 - 249
60. Notzli H.P., Swiontkowski M.F., Thaxter S.T., Carpenter G.K., Wyatt J.R., Laser
Doppler flowmetry for bone blood flow measurement: He - Ne laser light
attenuation and depth of perfusion assessment, J Orthop Res 7, 1989,
S. 413 - 424
61. Novak, V., Arrangements of vessels in the periostium of long bones in the
newborn, ´Cslká Morf 7, 1959, S. 353 – 362
62. Ottolenghi D., Sur les nerfs de la moelle des os, Arch Ital Biol 37: 73 - 80, 1902
dog, with a demonstration of the vasomotor control of the marrow vessels, A J
Physiol 40, 1916, S. 514
63. Paul J., Exner H.E., Effectivity of effector systems and perimeter algorithms for
automatic image analysis, Proc 3 rd Eur Sympo for Stereology, Ljubljana, June
22 - 26, 1981, S. 189 - 198
64. Pearse H.E., Morton J.J., The influence of alterations in the circulation and repair
84
of bone, J Bone Joint Surg 13, 1930, 68 – 74
65. Pinard, A., structure et vaisseaux de la diaphyse des os longs chez le fetus
humain, Thèse, Bâle: S.Karger, 1952
66. Polster J., Zur Hämodynamik des Knochens, Stuttgart, Ferdinande Enke, 1970
67. Povlishock J.T., An ultrastructural analysis of endothelial change paralleling
aggregation in a light/dye model of microvascular insult, Am J Pathol 110, 1983.
S. 148 – 160
68. Revell W.J., Heatley F.W., Brookes M., The vascular response of the intact rabbit
femur to stimulated plating, Proceedings of the Anatomical Society, J Anat 179,
1991, S.220
69. Rhinelander, F.W., The normal microcirculation of diaphysial cortex and ist
respones to fracture, , J. Bone Joint Surg 50A, 1968, S. 784 - 800
70. Rhinelander F.W., Vascular proliferation and blood supply during fracture
healing; Current concepts of internal fixations of fractures, Berlin, Springer -
Verlag 1980
71. Rocha M., Braga, G.A., Prist R., Velasco I.T., Franca E.S., Physical and
physiological characteristics of pressure-driven hemorrhage, Am. J. Physiol. 263,
1992, S. 1402 - 1410
72. Rohen J.W., Funktionelle Anatomie des Menschen, Schattauer 1990, S. 22 - 24,
73. Rosenblum W.I., Fluorescence induced in platelet aggregates as a guide to
luminal contours in the presence of platelet aggregation, Microvasc Res 15, 1978,
S. 103 - 106
74. Rubascheva A., Prives M.G., Blutversorgung der langen Röhrenknochen des
Hundes, Z Anat Entwgesch 98, 1932, S. 361 - 374
75. Schoutens A., Bergmann P., Verhas M. Bone blood flow measured by 85Sr
micropheres and bone seeking clearances in the rat, Am J Physiol 236,
1979, S1 -6
76. Schüttler, J., Neglein J., Bremer F., Checkliste Anästhesie, Thieme 2000, S.114
77. Schüller M., Mitteilung über die künstliche Steigerung des Knochenwachstums
beim Menschen, Berl Klin Wschr 26, 1889, 21 - 24, 50 – 54
78. Schultz S.C., Hamilton I.N., Malcom D.S., Use of base deficit to compare
85
resusciation with ringer`s solution, haemaccel, whole blood and diapirin cross-
linked hemoglobin following hemorrhage in rats, Trauma 35, 1993, 619 – 627
79. Secomb T.W., Hsu R., Red blood cell mechanics and functional capillary density,
Int J Microcirc 15, 1995. S. 250 - 254
80. Slaaf D.W., Bosmann J., Tangelder G.J., Oxygen and pressure dependent
functional capillary density in rabbit tenuissimus muscle, Int J Microcirc 15,
1995, S. 271 – 275
81. Soulie A., Sur les applications de la radiographie stèrioscopique à l` ètude des
artères des os, CR Assoc Anat 6, 1904, S. 172 - 174
82. Steinbauer M., Harris A.G., Abels C., Messmer K., Phototoxic effects of
intravital fluorescence microscopy on the microcirculation following ischemia /
reperfusion?, Regensburg 1995
83. Swiontkowski M.F., Tepic S., Perren S.M., Moor R., Ganz R., Rahn B.A., Laser
Doppler flowmetry for bone blood flow measurement: correlation with
micropheres estimates and evaluation of the effect of intracapsular pressure on
femoral head blood flow, J Orthop Res 4, 1986, S. 362 - 371
84. Thursten T.J., Distribution of nerves in long bones as shown by silver
impregnation, J Anat 143, 1982, S. 719 - 728
85. Tondevold E., Haemodynamics of long bones, Acta Orthop Scand 54: suppl 205,
1983, S. 1 - 48
86. Tothill P., Mc Pherson J.N., The distribution of blood flow in the whole skeleton
in dogs, rabbits and rats measured with micropheres, Clin Phys Physiol Meas 7,
1986, S. 117 - 123
87. Tsai A.G., Friesenecker B., Intaglietta M., Capillary flow impairment and
functional capillary density, , Int J Microcirc 15, 1995, S.238 – 243
88. Tucker, F.R., Arterial supply to the femoral head and ist clinical importance, J.
Bone Joint Surg 31B, 1949, S. 82 – 93
89. Vollmar, B., Die Mikrozirkulation der Leber im hämorraghischen Schock
der Ratte und ihre Bedeutung für Energiestoffwechsel und Funktion, Zentralblatt
für Chirurgie 118, 1993, S. 218-225
90. Warren D.J., Ledingham J.G., Measurement of cardiac output distribution using
86
micropheres; some theoretical and practical considerations, Cardiovasc Res 8,
1974, S. 570 – 581
91. Weibel E.R., Stereological Methods, Vol 1, London, Academic Press, 1979
92. Weibel E.R., Stereological Methods, Vol 2, London, Academic Press, 1980
93. White N.B., Stein A.H., Observations on the rate of blood flow in the rabbit`s
tibia following ligation of the femoral vein, Surg Gynecol Obstet 121, 1965,
S. 1082 – 1084
94. Williams, M.A., Quantitative methods in biology, Steroelogical techniques in
Practical Methods in electron Microscopy, vol 6 (eds A.M. Glauert), Amsterdam
1985
95. Winet, H., The role of microvaculature in normal and perturbed bone healing as
revealed by intravital microscopy, Bone vol.19, July 1996, S. 39 - 57
96. Wu Y.K., Miltner L.J., Procedure for stimulation of longitudinal growth of bone,
J Bone Joint Surg 19, 1937, S. 909 - 921
97. Yu W., Shim S.S., Bone circulation in hemorrhagic shock, J. Bone Joint Surg
54 A, 1972, S. 1157 - 1167
98. Zamboni L., Pease D.C., The vascular bed of red bone marrow, J Ultrastruct
Res 5 1961, S. 65 – 85
7. Danksagung
87
Mein besonderer Dank gilt Herrn Privatdozent Dr. H. Richter für die freundliche
Überlassung des Themas und die fachliche Unterstützung bei der Durchführung der mir
gestellten Aufgabe.
Weiter möchte ich mich herzlich bei Herrn Dr. R. Schwille, Herrn Prof. Dr. Forst, sowie
Herrn Prof. Dr. Schwille herzlich für die mir in vielfältigerweise zuteilgewordene Hilfe
bedanken.
Zudem gilt mein Dank der Privatdozentin A. Altendorf-Hofmann und Frau D. Eckert.
8. Lebenslauf
88
Name
Geburtsdatum
Geburtsort
Eltern
Konfession
Familienstand
Staatsangehörigkeit
Schulbildung
Zivildienst
Hochschulstudium
an der Friedrich – Alexander
Universität Erlangen
Nürnberg
Assistenzzeit
Jan Rudolf Sagkob
27.01.1972
Forchheim
Gerold Sagkob, Techniker
Elisabeth Sagkob, Arzthelferin
römisch - katholisch
ledig
Deutsch
1978 – 1982 Grundschule, Forchheim
1982 – 1991 Ehrenbürg–Gymnasium Forchheim
1991- 1992 Pflegedienst in der Chirurgischen
Universitätsklinik
10/1992 – 03/2000 Studium der Humanmedizin
05/1995 Ärztliche Vorprüfung
05/1996 Erster Abschnitt der ärztlichen Prüfung
03/1999 Zweiter Abschnitt der ärztlichen Prüfung
03/1999 Dritter Abschnitt der ärztlichen Prüfung
07/2000 – 01/ 2005 Assistenzarzt an der Klinik
für Anästhesiologie an der Friedrich–Alexander
Universität Erlangen Nürnberg
01/2005 – 06/2006 Assistenzarzt im chirurgisch -
orthopädischen Versorgungszentrum Forchheim
Dres. Bundgaard und Kollegen
Seit 07 / 2005 Assistenz in der Klinik für Innere
Medizin am Waldkrankenhaus St. Marien Erlangen -
Fachbereich Kardiologie