Die Reperfusionsfähigkeit des Femurkopfes nach Ischämie - Eine experimentelle Studie

Zusammenfassung

Fragestellung: Ziel dieser Studie war das Durchblutungsverhalten des proximalen Femurs während einer induzierten Ischämie zu untersuchen und das Reperfusionsvermögen von Epiphyse und Metaphyse zu dokumentieren.

Methode: Bei 19 Schweinen dänischer Landrasse wurde in 11 Fällen eine einseitige, 6-stündige Ischämie der offenen Femurkopfepiphyse durch intraartikuläre Druckerhöhung mittels Dextran 70-Lösung induziert. Die übrigen 8 Tiere dienten als Kontrollgruppe. Zur Durchblutungsmessung wurden radioaktiv markierte Mikrosphären verwandt, die nach Gabe vor, während und nach induzierter Ischämie des Hüftkopfes zur Messung von Durchblutungsgeschwindigkeiten einzelner Hüftkopfregionen dienten. Anhand dieser “Radioactive tracer microsphere”-Methode konnte das Durchblutungsverhalten von Epiphyse, Metaphyse und proximaler Kortikalis während Ischämie und Reperfusion quantitativ erfaßt werden.

Ergebnisse: Die epiphysäre Durchblutung beider Hüftseiten zeigte eine Durchblutung von 11,7 ml/min/100 g resp. 11,1 ml/min/100g, welche nach 6-stündiger intraartikulärer Druckerhöhung auf der operierten Hüftseite signifikant (p< 0,01) auf 1,8 ml/min/100 g sank und nach 4 Stunden Erholung auf 13,5 ml/min/100 g wieder anstieg. Die Durchblutung nach Reperfusion zeigte keine signifikanten Unterschiede zur Grunddurchblutung, in 2 Fällen blieb jedoch eine Reperfusion der Femurkopfepiphyse aus.

Die metaphysäre Durchblutung zeigte insgesamt eine stärkere Durchblutung als die Epiphyse (17,9 resp. 23,3 ml/min/100 g). Während der Ischämie- und Reperfusionsphase zeigten sich die Durchblutungsverhältnisse dieser Region unbeeinflußt.

Die Kortikalis beider Hüftgelenkseiten besaß insgesamt die niedrigsten Durchblutungswerte. Operationsseite (10,1 ml/min/100 g) und Hüftgegenseite (8,6 ml/min/ 100 g) wiesen in der Basisdurchblutung keine signifikanten Unterschiede auf. Während der Ischämie- und Reperfusionsphase zeigten die Durchblutungsverhältnisse der proximalen Kortikalis korrespondierend zur Metaphyse ebenfalls keinen signifikanten Unterschied zur Grunddurchblutung.

Schlußfolgerungen: Unsere Studie beschreibt das unterschiedliche Druchblutungsverhalten einzelner Femurkopfregionen während endoartikulärer Druckerhöhung und anschließender Druckabsenkung beim heranwachsenden Schwein. 2 ausbleibende Reperfusionen “blow outs” dokumentieren eine Vulnerabilität der proximalen Femurepiphyse bereits nach 6-stündiger Ischämie. Bei zusätzlicher Minderung der “Knochenqualität” im Rahmen diverser Grunderkrankungen (Nierentransplantation, Leukämie u.a.) und medikamentöser Behandlungen (Kortikosteroide) ist mit einer größeren Vulnerabilität des proximalen Femurs zu rechnen. Das experimentelle Verfahren erweist sich als ein zuverlässiges Modell, die Durchblutung der wachsenden Epiphyse temporär stark abzusenken und das Wiedereintreten normaler Perfusion zu beobachten. Damit bietet es Möglichkeiten, die Vulnerabilität der Epiphysenperfusion bei unterschiedlichen Grundkrankheiten und verschiedenen medikamentösen Einflüssen zu prüfen.

Abstract

Purpose of the study: The aim of this study was to evaluate bone blood flow of the proximal femur during experimentally induced ischemia and to document the ability of epiphyseal and metaphyseal reperfusion.

Methods: 11 pigs (danish landrace) were used to investigate the effect of tamponade by increased joint pressure (Dextran 70) on the perfusion of the femoral head. Additional 8 pigs were used as control. The blood flow in the hip joint was studied by means of the microsphere technique. The flow was determined before, during and after intraarticular pressure increase. With the “radioactive tracer microsphere” - method the blood flow of the epiphysis, metaphysis and proximal femoral corticalis could be measured.

Results: In the epiphyseal femoral head the initial blood flow rate, 11.7 ml/min/100 g, was not significant different from that of the control side (11.1 ml/min/100 g). The blood flow decreased in the ischemic phase to 1.8 ml/min/100 g followed by reperfusion to 13.5 ml/min/ 100 g (p < 0.01). The bone blood flow of reperfusion was not significant different from that of the initial blood flow rate but in 2 cases a “blow out” of the epiphyseal bone blood flow was seen.

The proximal femoral metaphysis showed the highest of the measured intraosseous flow rates (17.9 resp. 23.3 ml/ min/100g). During ischemia and reperfusion of the epiphysis bone blood flow of the metaphysis remained the same. The proximal femoral corticalis showed the lowest of the measured intraosseous flow rates. The operated (10.1 ml/min/100 g) and contralateral hip side (11.7 ml/min/100 g) showed no significant differences in the initial blood flow rate. During ischemia and reperfusion the blood flow of the proximal corticalis showed no significant difference to the initial blood flow corresponding to the metaphysis.

Conclusions. Our study demonstrates disturbances of the circulation of different regions of the femoral head during intraarticular pressure increase and following pressure decrease of the growing pig. 2 “blow outs” document a vulnerable proximal epiphysis already after a 6-hour ischemia. Additional minor “bone quality” in cases of certain diseases (kidney transplantation, leukemia) and special administration of drugs (corticosteroids) seem to create an additional vulnerability of the proximal femoral head. The experiment prooves to be a reliable model for decreasing the blood flow of the growing epiphysis temporarily and to document the beginning of normal reperfusion. With this model it is possible to examine the vulnerability of the epiphyseal perfusion after different deseases and under the influence of different medication.

Schlüsselwörter

Femurkopfnekrose - Knochendurchblutung - Ischämie - Reperfusion

Key words

femoral head necrosis - bone blood flow - ischemia - reperfusion