Die vorliegende Arbeit behandelt Möglichkeiten der optimierten Regeneration von Rekonstruktionen der RM. Dabei sollten technisch-biomechanische, klinisch- radiologische und biologische Grundlagenerkenntnisse gewonnen werden, die in moderne Rekonstruktionstechniken einfließen können. Im ersten Teil der Habilitationsschrift wurden Untersuchungen zum Einfluss technischer Modifikationen von Rekonstruktionstechniken entwickelt, zunächst biomechanisch getestet und anschließend klinisch-radiologisch überprüft. Die in der Literatur diskutierte Rolle der medialen Augmentierung von Doppelreihen- Rekonstruktionen („Suture Bridge“) konnte durch eine modifizierte Stich-/Knotentechnik ergänzt werden. Unter Anwendung einer doppelten Matratzennaht pro medialem Anker wurde im Tierkadavermodell eine signifikant überlegene Widerstandskraft gegenüber „Gap Formation“ zwischen Sehne und Knochen sowie gegenüber der maximal tolerierten Ausreißkraft beobachtet. Diese jedoch erlauben keinerlei prognostische Aussage über mittelfristige Resultate nach Anwendung der Technik, wie eine nachfolgende klinisch-radiologische Studie demonstrierte. Hierbei wurde 24 Monate nach Anwendung der zuvor optimierten „Suture Bridge“-Technik kein signifikanter Therapievorteil gegenüber den Patienten gesehen, deren SSP-Sehne mittels selbstverblockender Einzelreihennaht rekonstruiert wurde (modifizierter „Mason-Allen-Stitch“). Um allerdings den beobachteten Re-Defekten (bzw. Neo-Rupturen im Sinne eines „Medial Cuff-Failure“) zu begegnen und einer möglichen Strangulation rekonstruierter Sehnen durch ein zu rigides Konstrukt aus synthetischen Nahtmaterialien vorzubeugen, wurden nachfolgend technische Abwandlungen knotenloser bzw. verringert knotentragender Nahttechniken entwickelt und erneut im Tierkadavermodell hinsichtlich der biomechanischen Primärstabilität getestet. Als Resultat wurde eine Modifikation der zugrundeliegenden „Speed Bridge“-Technik identifiziert, welche bei komplett knotenloser Applikation eine signifikant verbesserte Initialstabilität aufweist. Nachfolgend wurden auch deren gute bis sehr gute mittelfristige klinisch-radiologische Resultate untersucht, aber keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich klinischer Scores bzw. Re-Rupturraten im Vergleich zur knotentragenden „Suture Bridge“-Modifikation beobachtet. Die Analyse vorgefundener Re- bzw. Neo- Defektmuster trotz knotenloser, gewebsschonenderer Applikation entspricht vermehrten Berichten im Literaturkontext („Medial Cuff-Failure“). Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass biomechanische Weiterentwicklungen von Nahttechniken möglicherweise an ihre Grenzen gelangt, während biologische Anforderungen an die Sehnen-Knochen Regeneration noch unzureichend bekannt bzw. adressiert sind, wurde im zweiten Teil der Arbeit die Biologie der RM- Regeneration untersucht. Die Untersuchung des biologischen Verhaltens von Tenozyten der humanen RM sowie deren Stimulierbarkeit durch biologische Wachstumsfaktoren in vitro setzt eine Zellkultur voraus. Diese wurde als Voraussetzung für nachfolgende Fragestellungen in einer Grundlagenarbeit aus intraoperativ entnommenen Sehnenbiopsien der Supraspinatussehne etabliert und auf Gen- sowie Proteinebene charakterisiert. Hier liegt ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber Arbeiten im Literaturkontext, deren Studien zum Stimulationsverhalten von Tenozyten keine adäquate Zellcharakterisierung vorausging, wodurch deren spezifische Aussagekraft limitiert ist. Anschließend wurde auf Grundlage der zuvor etablierten Tenozyten-Kultur deren Proliferation und die Produktion von Kollagen-I unter Einfluss stimulierender Wachstumsfaktoren wie Bone Morphogenetic Protein 2 und 7 untersucht. Insbesondere BMP-7 zeigte hierbei einen dosisabhängigen Effekt auf beide genannten Zielparameter, während die biologische Stimulation unter BMP-2 isoliert bzw. beiden WF kombiniert sich abgeschwächt darstellte. Ferner wurde unter Einfluss der auch osteogen stimulierenden Wachstumsfaktoren eine dahingehende mögliche De-Differenzierung bzw. Metaplasie der Sehnenzellen kontrolliert und ausgeschlossen. Im abschließenden Teil der Schrift wurde die Fragestellung erörtert, ob klinisch postulierte Risikofaktoren wie ein höheres Patientenalter zum Zeitpunkt der RM-Rekonstruktion in vitro bestätigt werden, und ob das Potenzial der Sehnenstimulation mittels Wachstumsfaktoren (BMP-2 und -7) altersabhängige Unterschiede aufweist. Ziel der Studie war es, Patienten zu identifizieren, deren endogenes biologisches Potenzial zum Zeitpunkt der RM-Rekonstruktion ggf. vermindert ist, welche aber von einer additiven biologischen Augmentierung profitieren können. Mit zunehmendem Patientenalter wurde ein reduziertes zellbiologisches Potenzial bei männlichen Patienten beobachtet, während Tenozyten sowohl jüngerer als auch älterer männlicher Patienten durch Exposition gegenüber BMP-7 stimuliert werden konnten.
The present manuscript analyzes different approaches for improved regeneration following rotator cuff repair by means of technical-biomechanical, clinical and radiographic as well as biological basic science aspects, which are relevant for modern RC repair techniques. The first part features the influence of biomechanical aspects of cuff repair techniques that were investigated biomechanically first and underwent clinical-/radiographic outcome analysis later. With modified “suture bridge”- stitch configurations, improved biomechanical failure load resistance could be achieved. However, biomechanical results do not allow for transfer into clinical/radiographic results, as was shown in a subsequent analysis. One new entity of re-defect pattern (“medial cuff failure”) may have emerged as a consequence of maximized initial suture configuration strength. In order to minimize a potential strangulation effect to the tendon, further biomechanical experiments were undertaken with sutures and knotless techniques. Subsequent clinical/radiographic analysis revealed good-excellent results, however, no significant differences to former single row techniques were observed. The incidence and pattern of re-defects (“medial cuff failure”) matches with reports in the literature. Despite improved biomechanics, a certain percentage of failed rotator cuff repair remains. Possibly, biological aspects and needs of successful RC repair have not been addressed well enough to present. In order to assess the influence of biological growth factors in vivo, human rotator tendon cell cultures are a necessary precondition and were established in a subsequent step. Cells were characterized based on their protein- and gene-expression profile. It was furthermore shown, that their cell activity and their production of Collagen-I can be stimulated under exposure to growth factors such as BMP-2 and BMP-7. This effect was dose dependent, and no cell line dedifferentiation was observed. Finally, it was analyzed whether patients have differences in their biological potential at the time of RC repair and if the clinical assumption of risk factors (such as age and gender) is confirmed in vitro by means of cell behavior and stimulation potential. Among male patients, increased age correlated to decreased cell biological parameters, but tenocytes of different age groups were stimulated with growth factors such as BMP-7.
