Volume 50, Issue 5

Heliox ist eine Mischung aus Sauerstoff und Helium, wobei der Heliumanteil durch seine geringe Dichte ein laminares Strömungsverhalten begünstigt. Laminare Strömungen benötigen im Vergleich zu einer turbulenten Strömung deutlich geringere Druckunterschiede. Daher reduziert das Vorhandensein eines laminaren Strömungsprofils die Arbeit, die zur Gasbewegung nötig ist. Im klinischen Alltag spricht man von einer verminderten Atemarbeit bei laminaren Strömungen. Atemarbeit lässt sich nichtinvasiv nur indirekt über hämodynamische Effekte oder mittels spezieller Atmungsuntersuchungen erfassen. Wir untersuchten an freiwilligen Probanden, welche Effekte Heliox in einem Modell der oberen Atemwegsobstruktion auf hämodynamische Parameter und Atemvariablen hat und ob so eine atmungserleichternde Wirkung beschrieben werden kann. An 10 Freiwilligen wurde mittels eines multiparametrischen Messsystems Herzfrequenz (HR), Blutdruck (BP), Schlagvolumen (SV), Schlagindex (SI), totaler peripherer Widerstand (TPRI) sowie der „left ventricular work index“ (LVWI) erfasst. Daneben wurde getrennt davon der Phasenwinkel (PhAng) zwischen Thorax und Abdomen als Maβ für die Atemarbeit (WOB) mittels Induktionsplethysmographie ermittelt (n=2). Die Probanden atmeten spontan, dann über drei verschieden dünne Tuben als Atemwegswiderstand (mit einem Innendurchmesser zwischen 4.0 und 5.0mm) zunächst Raumluft und dann Heliox. Nach jedem Tubus- und Gaswechsel wurde zudem das Atemnotgefühl (DS) der Probanden erfragt. Die Mittelwerte der untersuchten hämodynamischen Variablen HR, BP, SV, SI, TPRI sowie LVWI zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen Ruheatmung, Raumluft und Heliox bei den untersuchten Tuben. Die Varianzen dieser Parameter unterschieden sich signifikant zwischen Ruheatmung und der Atmung durch einen Tubus. Heliox konnte dabei die Variabilität deutlich und statistisch signifikant senken. In ähnlicher Weise zeigte sich unter Heliox eine bessere Koordination der Atemmuskulatur erkenntlich an einer signifikanten Abnahme des PhAng sowie einer Abnahme des Dyspnoescores unter Heliox. Heliox mindert durch seine geringe Dichte die Atemarbeit. Die Effekte wirken sich, möglicherweise durch eine Abnahme von Druckschwankungen im Intrapleuralraum, auch auf hämodynamische Variablen aus und waren unterschiedlich in Abhängigkeit von der untersuchten Atemwegsobstruktion nachweisbar. Bei allen Graden der Atemwegsobstruktion war zudem eine Abnahme des Atemnotgefühls durch Heliox nachweisbar. In der Zukunft sollte eine Variation des Sauerstoffanteils sowie kombinierte Untersuchungen von Hämodynamik und Atemarbeit erfolgen.   Heliox is a mixture of Oxygen and Helium. The low density of Helium allows this mixture to flow in a laminar pattern where oxygen, nitrogen or air flow would be turbulent. Therefore the force necessary to move a volume of gas (e.g. Heliox) is greatly reduced in comparison to a turbulent gas flow. In a respiratory loading experiment we investigated the effects which Heliox exerts on hemodynamic as well respiratory variables. 10 volunteers were breathing spontaneously and through three different endotracheal (ET-) tubes (ID 4.0, 4.5, 5.0 mm). The subjects were switched from room air to Heliox and differences in the variables heart rate (HR), blood pressure (BP), stroke volume (SV), stroke index (SI), peripheral vascular resistance (TPRI) and left ventricular work index (LVWI) were measured. Furthermore the (PhAng) between abdomen and thorax was detected using respiratory inductance plethysmography (n=2) and the sense of dyspnoe under the different conditions was assessed by the use of a dyspnea score (DS). The means of BP, SV, SI, TPRI and LVWI did not significantly differ between the resting and the different loading conditions irrespective of the gas that was used. The variability of hemodynamic measures was significant larger during loaded vs. unloaded breathing. Heliox could significantly reduce this degree of variability. In two subjects Heliox could also significantly reduce the PhAng as well as DS. Heliox showed effects on hemodynamic as well as respiratory and subjective variables. These effects can be interpreted as a reduction of the extent of pressure variations in the intrapleural space leading to less impact on hemodynamic variables while breathing Heliox vs. room air in a resistive loading experiment. In the future the combined measurement of hemodynmic variables as well as non-invasive assessment of respiration might shed new light on cardio-respiratory interaction and effects of Heliox during airway obstruction.

Die Televisite ist eine Anwendung der Telemedizin, die eine Kommunikation des Patienten nach Beendigung des stationären Aufenthaltes mit dem Hausarzt oder Spezialisten im Krankenhaus erlaubt. Vorreiter für telematische Projekte sind bisher insbesondere Flächenstaaten wie USA, Kanada, Norwegen oder Australien, die durch telemedizinische Anwendungen unterversorgte und schwer zugängliche Gebiete erreichen und so die medizinische Betreuung aufrecht erhalten wollen. In Mitteleuropa und Deutschland gewinnt die Telemedizin wegen des zunehmenden Kostendrucks im Gesundheitswesen und aufgrund eines erhöhten Anspruchs der Patienten an eine optimale Versorgung zunehmend an Bedeutung. Im Speziellen stellt sie eine neue Form in der Behandlung von Patienten nach Beendigung des stationären Aufenthaltes dar. Über eine im Jahr 2002 begonnene prospektive randomisierte zweiarmige Studie werden Patienten mit operativ therapierter Arthrolyse am Ellenbogengelenk durch die Televisite über einen Zeitraum von 6 Wochen ab Entlassung behandelt und nach Ablauf von 6 Monaten ambulant nachkontrolliert. Neben der erfolgten Beurteilung des funktionellen Ergebnisses soll die Dauer des stationären Aufenthaltes und die entstandenen Kosten bestimmt sowie die subjektive Zufriedenheit der Patienten mit der Televisite bewertet werden. Hierbei zeigte sich bisher bei einer Verkürzung des stationären Aufenthaltes und einer damit verbundene Kosteneinsparung ein im Vergleich zur Kontrollgruppe zu erwartendes gleiches Ergebnis im Erfolg der ambulant durchgeführten Rehabilitationsmaβnahmen bei einer subjektiv hohen Zufriedenheit der Patienten im Umgang mit dem gesamten System.   The televisite is a form of application of telemedicine, that allows a communication between the patient and the family doctor or specialist in the clinic after discharging of hospital. Pioneers for the use of telematic projects have been up to now wide states like the USA, Canada, Norway or Australia to provide, guarantee and maintain by the means of telemedical solutions medical care in geographic regions hardly reachable and of little medical attention. In central Europe and Germany telemedicine is gaining in significance on the one hand because of increasing importance of the cost factor and resulting pressure on the public health system and on the other hand because of the rising demand of the patients for optimised medical care. It specially represents a new form of treatment in patients care after dischargement of hospital. In the year of 2002 a prospective randomised two-armed study was initiated including patients after operative intervention by arthroplasty in posttraumatic contracture of the elbow. The system of the Televisite is used for 6 weeks after dischargement and patients had been controlled ambulant after 6 months including a physical examination. The functional outcome will be scored, the duration of stay in hospital measured, the arising costs for treatment calculated and the satisfaction of the patients in handling the Televisite surveyed. Over this first results showed a shortened stay in hospital together with lowered costs in medical treatment on the one hand and on the other no difference in functional outcome could be found in comparison to the control group by additionally high grade of satisfaction with the new system.

In the preclinical field of orthopaedic and trauma surgery critical size bony defects (CDS) were used to evaluate the biocompatibility and allow to investigate the osteoinductivity and -conductivity of bone substitutes. Concerning the anatomical size the laboratory rat indicates a lower limit in small animals which are appropriate for experiments on bone. The aim of this study was to define a CSD, to develop a suitable fixation system to stabilize bony fragments in CSD and to point out the specialities of the surgical technique. These informations should help for to design and practice studies concering bone healing on rat's femur. Based on previously acquired anatomical data of rat's femur, the technical challenges and anatomical specialities of different osteosynthesis techniques in rat's femur surgery are demonstrated. Our experiences with different fixation systems and techniques lead to the development of an external fixator, which guarantees for a stable bone fragment fixation, prevents severe soft tissue damage, allows of a roentgenologic evaluation of the defect zone and prevents from undesired direct biomaterial-implant interactions. Neither the proximal nor the distal femoral nailing technique is appropriate for a stable fixation in CSD of rat's femur. To evaluate the reliability of an own developed external fixator 42 nude rats with a 4.0 mm CSD were investigated clinically and roentgenologically over 10 weeks. The external fixator showed only a small implant failure rate. A solid fusion of the bone fragments was not observed within the 10 weeks follow-up period.   In der Orthopädie und Unfallchirurgie werden Knochendefekte kritischer Größe zur präklinischen Evaluation von Biokompatibilität sowie zur Untersuchung von Osteoinduktivität und -konduktivität von Knochenersatzstoffen herangezogen. Für Versuche am Knochen stellt die Ratte als Versuchstier aufgrund der limitieren anatomischen Größenverhältnisse häufig eine kritische untere Grenze unter den Kleintieren dar. Ziel der vorliegenden Studie ist die Definition eines kritischen Knochendefektes am Rattenfemur (critical size defect, CSD), die Entwicklung eines geeigneten knöchernen Fixationssystems zur Stabilisierung eines CSD sowie die Darstellung der damit verbundenen operationstechnischen Besonderheiten. Diese Informationen sollen die Planung und Durchführung zukünftiger Studien zur Knochenheilung am Rattenfemur erleichtern. Basierend auf den zuvor erhobenen anatomischen Daten des Rattenfemurs werden die technischen Herausforderungen und anatomischen Besonderheiten der Rattenfemurchirurgie anhand verschiedener Osteosynthese-Techniken demonstriert. Unsere Erfahrungen mit verschiedenen Fixationssystemen und Techniken führten zur Entwicklung eines Fixateur extern, welcher eine stabile Fixierung der knöchernen Fragmente ermöglicht, ein größeres Weichteiltrauma vermeidet, die röntgenologische Verlaufskontrolle des Defektbereichs erlaubt und eine unerwünschte Beeinflussung der Defektzone durch das Fixationssystem verhindert. Weder die anterograde noch die retrograde Femurnagelung eignet sich für eine stabile Fixierung der knöchernen Fragmente am CDS des Rattenfemur. Anhand von 42 Nacktratten wird die Zuverlässigkeit eines eigenen entwickelten Fixateur extern über einen maximalen Untersuchungszeitraum von 10 Wochen röntgenologisch und klinisch evaluiert. Hierbei zeigte der Fixateur extern bei einer 4.0 mm großen knöchernen Defektzone am Rattenfemur eine nur niedrige Versagensrate. Eine knöcherne Fusion der Defektzone wurde innerhalb von 10 Wochen nicht beobachtet.

The value of plain radiographs, digital subtraction arthrography and radionuclide arthrography was analysed in 23 cases of failed total knee arthroplasty. The preoperative diagnosis was compared with the intraoperative assessment. Sensitivity, specificity and the positive and negative predictive value for assessing a loose component were determined separately for the femoral and tibial components. At revision we found 13 loose femoral and 12 loose tibial implants. In eight cases both components were unstable. Plain radiography had a sensitivity of 77% for loosening of the femoral and 83% for the tibial component; digital subtraction arthrography 77% for the femoral and 8% for the tibial component and radionuclide arthrography 31% and 8%. The specificity for plain radiography was 90% for the femoral and 72% for the tibial implant. For subtraction arthrography it was 50% and 82% and for subtraction arthrography 70% and 82%. Radiography had the highest positive and negative predictive values for both components compared with the other two techniques. As a diagnostic tool to detect implant loosening, plain radiography is the most effective in this study. Subtraction arthrography and radionuclide arthrography are not suitable for use as routine methods for detection of total knee arthroplasty loosening.   In 23 Revisionen einer Kniegelenkstotalendoprothese wurden konventionelle Röntgenbilder, digitale Subtraktionsarthrographien und Radionuklidarthrographien analysiert, um die Effizienz dieser Methoden hinsichtlich der Diagnose von Implantatlockerungen festzustellen. Die präoperative Diagnose wurde mit dem intraoperativen Befund verglichen. Sensitivität, Spezifität und der positive und negative Vorhersagewert zu Erfassung einer Prothesenlockerung wurden separat für die femorale und tibiale Komponente erfasst. Bei der Revision wurden 13 gelockerte femorale und 12 gelockerte tibiale Implantate gefunden. In acht Fällen waren beide Komponenten gelockert. Konventionelles Röntgen hatte eine Sensitivität von 77% zur Erfassung einer Lockerung des femoralen Schilds bzw. 83% für die tibiale Komponente; die digitale Subtraktionsarthrographie ergab 77% für das femorale und 8% für das tibiale Implantat; die Radionuklidarthrographie hatte eine Sensitivität von 31% und 8%. Die Spezifität für konventionelles Röntgen lag bei 90% für femoral und 72% für tibial. Für die digitale Subtraktionsarthrographie waren es 50% und 82% und für die Radionuklidarthrographie 70% und 82%. Konventionelles Röntgen hatte den höchsten positiven und negativen Vorhersagewert für beide Komponenten verglichen mit den beiden anderen Techniken. Als diagnostisches Verfahren zur Erfassung einer Prothesenlockerung stellte sich das konventionelle Röntgen in dieser Studie als die effektivste Methode heraus. Die digitale Subtraktionsarthrographie bzw. die Radionuklidarthrographie eignen sich nicht als Routineverfahren zur Erfassung einer Kniegelenkstotalendoprothesenlockerung.

Frakturen von osteoporotischen Wirbelkörpern werden zunehmend mit Knochenzement stabilisiert. Der Einfluss der Wirbelkörpersteifigkeit vor und nach Augmentation mit Knochenzement sowie der einer keilförmigen Wirbelkörperfraktur auf den Bandscheibendruck ist nur unzureichend bekannt. In einem Finite-Element-Modell der Lendenwirbelsäule wurden der Elastizitätsmodul der Spongiosa sowie die Menge und der Elastizitätsmodul des Knochenzements variiert und die Abhängigkeit des Bandscheibendrucks von diesen Gröβen berechnet. Auβerdem wurde eine keilförmige Wirbelkörperfraktur simuliert. Die Durchbiegung der Wirbelkörper-Endplatten und damit der Bandscheibendruck sind stark vom Osteoporosegrad des Wirbelkörpers abhängig. Die Einflüsse von Menge und Elastizitätsmodul des Knochenzements auf den intradiskalen Druck sind gering. Eine keilförmige Wirbelkörperfraktur zieht eine Verlagerung des Oberkörperschwerpunktes nach ventral nach sich. Wird diese nicht kompensiert, führt die Verlagerung zu einer Erhöhung des Flexionsmoments, das von Muskelkräften aufgefangen werden muss, und zu einer wesentlich stärkeren Erhöhung des Bandscheibendrucks als die Versteifung des Wirbelkörpers mit Knochenzement.   Fractures of osteoporotic vertebral bodies are increasingly stabilized with bone cement. The effects of vertebral-body stiffness before and after augmentation with bone cement and of wedge-shaped vertebral body fractures on intradiscal pressure are insufficiently known. In a finite element model of the lumbar spine the elastic modulus of cancellous bone as well as the amount and the elastic modulus of bone cement were varied and the dependency of intradiscal pressure on these parameters was calculated. In addition, a wedge-shaped vertebral-body fracture was simulated. The bulge of the vertebral-body endplate and thus the intradiscal pressure depends strongly on the grade of osteoporosis in the vertebral body. The influence of amount and elastic modulus of bone cement on intradiscal pressure is small. A wedge-shaped vertebral-body fracture causes an anterior shift of upper-body centre of gravity. If this shift is not compensated, it leads to an increased flexion moment that has to be balanced by muscle forces. In addition, this shift leads to a stronger increase of intradiscal pressure than the augmentation of the vertebral body with bone cement.

Focus on surgical workflow A recent report predicted an increase in demand for surgical services to be as high as 14 to 47% in the workload of all surgical fields by 2020 [1]. Difficulties which are already now apparent in the OR will be amplified in the near future and it is therefore necessary to address this situation and to develop strategies to handle the workload. Appropriate use of information and communication technology (ICT) and mechatronic (MT) systems as part of a re-engineered workflow is considered by many experts a significant contribution to solve the problem. A number of special workshops and seminars which have addressed this and related problems have taken place in recent years in Europe and in the USA. The most notable recent meetings in the USA with a focus on surgical workflow issues were.