Volume 50, Issue 1-2

The production of red blood cell concentrates from human donors is a very expensive procedure and human resources are in short supply. Under perfect storage conditions at a temperature of 2 – 6 °C, a blood bag must be used within 35–49 days (in Germany). Visual inspection of the bag for apparent hemolysis by a blood bank physician is a crucial but subjective quality control assessment. Since an interruption of the cold chain cannot be definitely ruled out, bags are often disposed of prematurely for safety reasons. There is currently no method of testing a closed blood bag with respect to hemolysis for its suitability to be used in a transfusion. The proposed optical measuring device is a hemoglobin sensor which determines the free hemoglobin in standard erythrocyte concentrates without opening the bag. The optical measurements are done on the flexible tube connected to the main bag. The optical measurements were evaluated using standard hemoglobin solutions with an accuracy of 0.005 g/dL. These investigations show that in the future each blood bag can be tested non-invasively for its content of free hemoglobin. This will contribute to decreasing the wastage rate of red blood cell concentrates.   Die Gewinnung von humanen Erythrozytenkonzentraten zur Transfusion ist ein sehr aufwendiges und teures Verfahren und die Verfügbarkeit ist begrenzt. Unter idealen Lagerbedingungen bei Temperaturen von 4°C beträgt die Haltbarkeit der Konserven max. 35–49 Tage. Die Qualitätsprüfung der Blutkonserve erfolgt, neben Qualitätskontrollen an Stichproben, allein durch Sichtkontrolle eines Facharztes. Da eine Unterbrechung der Kühlkette in vielen Fällen nicht ausgeschlossen werden kann, werden diese Konserven oft aus Sicherheitsgründen vorzeitig verworfen. Derzeit ist keine Methode bekannt, die eine Überprüfung einer geschlossenen Blutkonserve auf deren Eignung zur Transfusion durchführt. Der hier beschriebene optische Sensor dient der Qualitätssicherung von Erythrozytenkonzentraten am ungeöffneten, nicht modifizierten Standard-Blutbeutel. Die Messung wird an dem mit dem Beutel verbundenen Schlauch nach Sedimentation der Erythrozyten durchgeführt. Die optische Messung wurde an Standard-Hemoglobin-Lösungen mit einer Genauigkeit von 0,005g/dL validiert. Diese Untersuchungen zeigen, dass eine solche Qualitätssicherung in Zukunft an jeder Blutkonserve möglich ist, sodass nur solche Konserven verworfen werden müssen, die den Qualitätsansprüchen nicht mehr genügen.

Die Navigation des Führungsdrahtes bei Katheterisierungen basiert im Wesentlichen auf einem in Echtzeit aufgenommenen 2D Röntgenbild. Dreidimensionale Verfahren und mechanische Assistenzsysteme für die telemanipulierte Navigation sind Gegenstand aktueller Forschung, dennoch ist das präzise Positionieren im medizinischen Alltag noch in erster Linie das Ergebnis von intensivem Training und hohen manuellen Fertigkeiten des operierenden Arztes. Dieser Artikel beschreibt ein System zur Ergänzung von existierenden Verfahren von Katheterisierungen. Es besteht aus einem miniaturisierten Kraftsensor an der Spitze eines Führungsdrahtes, dessen Prototyp hier vorgestellt wird. Die gemessenen Kräfte werden dem Mediziner in verstärkter Form durch einen externen Aktor vermittelt. Somit entsteht ein Eindruck der Kraft zwischen Führungsdraht und Gefäßinnenwand, welcher dem Abtasten des lebenden Gefäßes von Innen entspricht.   During catheterization navigation within the patient is mainly dependent on a live x-ray image on the screen. Although methods for 3D visualisation and remote navigation of the catheter are discussed and tested still precise positioning is merely the result of intense training and a high skill and level of training of the performing surgeon. This article refers to a system which can be considered as an add-on for existing procedures of catheterization. It compromises of a miniaturised force sensor located at the tip of guide-wires whose prototype is shown here. The measured forces will be presented to the surgeon amplified by an external actuator described in this article. As a result a haptic perception of the forces between the tip of the guide-wire and the vessels walls will be available and enable the surgeon to gain an impression which is comparable to palpation of living vessels from the inside

In modernen Industriegesellschaften sind zunehmend mehr Menschen vom Phänomen der subjektiven Elektrosensibilität betroffen. Als eines der klinischen Symptome werden häufig Dysästhesien in der Haut berichtet, die - physiologischen Überlegungen folgend - hypothetisch auf Änderungen der Mikrozirkulation zurückgeführt werden können. Diese Hypothese wurde in der vorliegenden Studie überprüft durch Messungen der Mikrozirkulation der Haut des rechten Daumens mittels „Laser-Doppler-Flowmeter“ (LDF) an sieben gesunden Proban und an 3 Personen, die überzeugt waren, unter Elektrosensibilität zu leiden mit und ohne den Einfluss eines zirkulär polarisierten magnetischen Wechselfeldes (96 μT, 50 Hz). Die Feldexposition führte zu keiner signifikanten Änderung der LDF-Werte. Das LDF-Verhältnis („Feld ein“/Kontrollwert) betrug 1,03 ± 0,03. Im Gegensatz dazu verursachten physiologische Stimuli signifikante Änderungen der Mikrozirkulation sowohl bei den Probanden als auch bei den elektrosensiblen Patienten: Während der Phase einer reaktiven Hyperämie nach Blutleere war das LDF-Verhältnis auf 2,02 ± 0,36 erhöht. Nach Simulation einer Hyperventilation (zehn tiefe Atemzüge) war das LDF-Verhältnis vermindert auf 0,63 ± 0,18. Zusammenfassend lässt sich aussagen, dass ein Einfluß des applizierten Magnetfeldes (96 μT, 50 Hz) auf die Mikrozirkulation der Haut weder bei gesunden Probanden noch bei elektrosensiblen Personen beobachtet werden konnte.   Electromagnetic hypersensitivity (EH) is an increasing problem in modern industrial societies. As crawling sensations are frequently mentioned by EH patients alterations in cutaneous microcirculation possibly linked to exposure to magnetic fields might be involved in the development of such sensations and further dysesthesias. In seven healthy volunteers and in three persons convinced to suffer from EH the microcirculation of the right thumb was determined by laser-Doppler-flowmetry (LDF) during exposure to circularly polarized 50 Hz magnetic flux densities of 96 mT. During field exposure the LDF values remained constant. The LDF ratio „field on/field off“ was found to be 1.03 ± 0.03. In contrast, reactive hyperemia and hyperventilation caused significant changes in the LDF values of volunteers as well as of EH patients. Following arterial congestion of the forearm microcirculation of the thumb was clearly increased during reperfusion, and the LDF values were elevated up to 2.02 ± 0.36. 10 deep breaths caused a significant decrease in the LDF values up to 0.63 ± 0.18. In conclusion, reactive hyperemia and hyperventilation caused clear alterations of cutaneous microcirculation, whereas, 50 Hz magnetic fields had no influence on cutaneous microcirculation.

Recordings of the electroencephalogram (EEG) and of the heart rate variability (HRV) of preterm neonates can give important information on the actual state of the nervous system. Both signals, EEG and HRV, are affected by parameters such as gestational age, stage of maturation and behavioral state. This work describes a method for automatic detection of slow wave EEG-bursts and a tool to average changes in the EEG and the corresponding heart rate. The detection is based on the hjorth activity (HA), calculated from the EEG. HA spikes (HAS) are identified by the determination of the beginning and end of existing spikes. HAS maxima and the time between two consecutive HAS are the basis for the triggering of the bursts. EEG power and time synchronized HR changes are averaged with a time window length of 20 s. Resultant, HR increase and duration are determined. These parameters, obtained by the automatic detection, proved to be comparable to the results of an expert. Zusammenfassung Die kontinuierliche und simultane Aufzeichnung des Elektroenzephalogramms (EEG) und der Herzratenvariabilität (HRV) kann bei Risikofrühgeborenen wichtige Informationen über den Zustand des Nervensystems geben. Diese beiden Parameter werden unter anderem vom Gestationsalter, Reifegrad und Verhaltenszustand beeinflusst. In den vom Experten bestimmten Schlafphasen zeigen Frühgeborene ein diskontinuierliches „slow wave“-EEG-Muster. Das Ziel dieser Arbeit war, „bursts“ von „slow waves“ im EEG automatisch zu detektieren und eine Mittelung der EEG-Leistungsänderungen mit der dazugehörigen HR-Änderung bei den gefundenen „bursts” durchzuführen. Die Berechnungen für die Detektion basieren auf der synchron zum EEG berechneten Hjorth-Aktivität (HA). Durch die Bestimmung von Beginn und Ende der vorhandenen „spikes” werden die HA-„spikes“ (HAS) ermittelt. Die HAS-Maxima und die Zeiten zwischen zwei aufeinander folgenden HAS stellen die Grundlage für die Triggerung der „bursts“ dar. Die Mittelung der EEG-Leistung und der zeitlich synchronen HR-Änderung erfolgt mit einer Standardfensterbreite von 20 s mit einer automatischen Berechnung des HR-Anstieges sowie dessen Dauer. Es konnte gezeigt werden, dass die Wertebereiche dieser zwei Parameter, bei den Auswertungen durch den Experten mit den Ergebnissen der automatischen Detektion vergleichbar sind.

Informations about wear particles in metallosis (mode II wear) and their effects in vitro and in vivo are limited. The aim of this study was to characterize wear particles obtained intraoperatively and to analyse their effects on cytokine response in an established human macrophage-like cell culture model [15]. Method: Wear particles were obtained intraoperatively from four patients with metallosis resulting from CrCoMo/PE/TiAlV-implants (mode II wear) (3 knee, 1hip prosthesis). After purification, particles were characterized regarding to their composition and size (particle size analyser, electron microscopy, edx-analysis, histological slices). The effects of particles on the release of cytokines (PDGF, IL-1β, IL-8, TNF α) were determined in an established human macrophage-like cell culture system by ELISA-assays. Results: The metal wear particles consisted of TiAlV with a mean size of 0,1± 0,15 μm, independent of the prosthesis location. CrCoMo particles could not be detected. In the cell culture model 1456 × 10 8 particles per 1 × 10 6 macrophages released maximum amounts of TNFα (8-fold) and IL-8 and IL-1ß (5-fold) while the survival rate of the cells was more than 90 percent. A particle-dependent increase of PDGF-levels could not be detected. Conclusion: As already shown for mode I wear particles (contact between primary bearing surfaces), also mode II wear particles cause release of bone resorbing cytokines in a macrophage-like cell culture model. Because their local and systemic effects in vivo are still not completely understood, we recommend a complete removal of wear particles in cases of metallosis to avoid possible immunological reactions of the body as well as periprosthetic osteolysis.   Informationen über Abriebpartikel in Fällen von Metallose (Mode IIAbrieb) und über deren Effekte in vitro und in vivo sind limitiert. Ziel dieser Studie war die Charakterisierung von intraoperativ gewonnenen Abriebpartikeln und die Analyse ihrer Effekte auf die Zytokinausschüttung in einem etablierten, humanen Makrophagen-ähnlichen Zellkulturmodell [15]. Methode: Bei vier Patienten resultierte eine Metallose aufgrund pathologischen Abriebs von CrCoMo/PE/TiAlV – Implantaten (Mode IIAbrieb, 3 Knie, 1 Hüftprothese). Die intraoperativ gewonnenen Abriebpartikel wurden aufgereinigt und bezüglich ihrer Zusammensetzung und Größe charakterisiert (particle size analyser, Elektronenmikroskopie, Edx-Analyse, Histologie). Die Effekte der Partikel auf die Freisetzung von Zytokinen (PDGF, IL-1β, IL-8, TNF α) wurden mittels ELISA in einem etablierten, humanen Makrophagen-ähnlichen Zellkulturmodell untersucht. Ergebnisse: Unabhängig von der Lokalisation der Prothese bestanden die metallernen Abriebpartikel aus TiAlV einer durchschnittlichen Größe von 0,1± 0,15 μm. CrCoMo-Partikel konnten nicht nachgewiesen werden. Im Zellkulturmodell verursachten 1456 × 10 8 Partikel pro 1 × 10 6 Makrophagen maximale Zytokinausschüttungen (8-fache TNFα -, 5-fache IL-8 und IL-1ß Ausschüttung) bei einer Überlebensrate der Zellen von mehr als 90 Prozent. Ein Partikel-abhängiger PDGF-Anstieg konnte nicht beobachtet werden. Schlussfolgerung: Wie bereits für Mode I- Abriebpartikel gezeigt (Kontakt zwischen primär belasteten Oberflächen), verursachen auch Mode II- Abriebpartikel die Freisetzung von Knochenresorption auslösenden Zytokinen in einem Makrophagen-ähnlichen Zellkulturmodell. Weil ihre lokalen und systemischen Effekte in vivo nicht komplett verstanden sind, empfehlen wir die vollständige Entfernung von Abriebpartikeln bei Patienten mit Metallose, um mögliche immunologische Reaktionen des Körpers sowie periprothetische Osteolysen zu vermeiden.

Introduction: Cementless THR is a well established, and a widely accepted optimal procedure for younger patients. The cementless Vektor- Titan stem is made of Ti6Al7Nb, has got the shape of a three-dimensional cone, and an optimal proximal anchoring property. Materials and methods: The aim of this prospective study was to scrutinise the outcome of 250 Vektor-Titan stems in cementless THRs with an average follow-up time of 3.0 years (Min: 1, Max: 6). The average age of the patients including 148 women and 102 men was calculated with 54.6 years (Min: 22.5, Max: 77.7). Results: The score according to Merle d'Aubigné improved from preoperative 9.3 (Min: 7, Max: 13) to postoperative 17.0 (Min: 14, Max: 18). Distal cortical hypertrophy and proximal atrophy was detected in 4 cases. Single atrophy of the proximal femur was found in additional 3 cases. Progressive radiolucent lines in zone 1 and 7 according to Gruen were observed in one case. Postoperative local and general complications were seen as two subfascial hematomas, two single dislocations, two recurrent dislocations of the hip prosthesis, 6 lesions of the sciatic nerve (one persisting), two deep venous thrombosis, two pneumonias, and one lethal pulmonary embolism. A stable proximal fixation was achieved in 242 of 250 cases (96,8 %). Conclusion: The results of this study using the Vektor- Titan stem in cementless total hip arthroplasty showed that the principle of proximal fixation was optimized. Long term follow-up studies are needed to confirm these good results. Zusammenfassung Einleitung: Die zementfreie Hüftendoprothetik wird insbesondere für junge Patienten als optimale Versorgung erachtet. Mit dem zementfreien Vektor- Titanschaft aus der Titanlegierung TiAl6Nb7, der die Form eines dreidimensionalen Konus hat, wurde das Prinzip der proximalen Verankerung optimiert. Material und Methode: Das Ziel dieser prospektiven Studie ist die Ermittlung der Ergebnisse von 250 Vektor- Titanschaftimplantationen in der zementfreien Hüftendoprothetik, mit einem durchschnittlichen Nachuntersuchungszeitraum von 3,0 Jahren (Min:1, Max: 6). Das durchschnittliche Patientenalter der 148 Frauen und 102 Männer betrug 54,6 Jahre (Min: 22,5, Max: 77,7). Ergebnisse: Der Score nach Merle d'Aubigné verbesserte sich von präoperativ 9,3 (Min: 7, Max: 13) auf postoperativ 17,0 (Min: 14, Max: 18). Wir fanden 4 Fälle einer distalen kortikalen Hypertrophie mit proximaler Atrophie des Femurs und 3 Fälle mit reiner proximaler Femuratrophie. Progrediente radiologische Aufhellungslinie in der Zone 1 und 7 nach Gruen wurde in einem Fall gefunden. An lokalen bzw. generalisierten Komplikationen fanden sich 2 punktionswürdige subfasziale Hämatome, 2 einmalige und 2 rezidivierende Luxationen, 6 Läsionen des Nervus ischiadicus (einmal persistierend), 2 tiefe Beinvenenthrombosen, 2 Pneumonien und eine tödliche Lungenembolie. Eine stabile proximale Verankerung wurde in 242 von 250 Fällen (96,8%) erzielt. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass mit dem Vektor- Titanschaft das Prinzip der proximalen Verankerung in der zementfreien Hüftendoprothetik optimiert wurde. Langfristige Nachuntersuchungen sind erforderlich, um diese guten Resultate bestätigen zu können.