Der Weg der Orthopädie ins 21. Jahrhundert

Präsentation zum Thema: "Der Weg der Orthopädie ins 21. Jahrhundert"—  Präsentation transkript:

1 Der Weg der Orthopädie ins 21. Jahrhundert
o. Univ.Prof. Dr. R. Windhager Univ. Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie Medizinische Universität Graz Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

2 ICH DENKE NIE AN DIE ZUKUNFT. SIE KOMMT FRÜH GENUG.
Albert Einstein Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

3 Entwicklung der Orthopädie vor dem Hintergrund
medizinischer Errungenschaften aktueller medizinischer und technologischer Entwicklungen in den einzelnen Spezialbereichen Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

4 Perioden der Entwicklung der westlichen Medizin
Hippokrates Galen A. Vesalius W. Harvey J. Snow J. Lister C.W. Röntgen ? Superanaturalismus Theorie Systemat Technologie (Mystizismus, Religion) Forschung u. Forschung Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

5 BIOMECHANIK Belastungsorientierte Anordnung von Kompakta und Spongiosa im Skelett
Wolff (1892): Das Gesetz der Transformation der Knochen Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

6 BIOMECHANIK Rationale für operative Korrekturen
Aus Atlas zur Biomechanik der gesunden und kranken Hüfte. Prinzipien und Techniken der kausalen Therapie – Pauwels 1973 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

7 BIOMECHANIK und KNOCHENENTWICKLUNG Embryonales Mesenchym reagiert auf Biomechanik Die Kausale Histogenese der Stützgewebe Kausale Histogenese der Stützgewebe nach der Theorie von Pauwels (nach Kummer 1963) Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

8 Entwicklung der Orthopädie vor dem Hintergrund
medizinischer Errungenschaften aktueller medizinischer und technologischer Entwicklungen in den einzelnen Spezialbereichen Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

9 II. Aktuelle medizinische und technologische Entwicklungen
Informationstechnologie Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

10 Medizinische Literatur (Pub Med) 1950 – 19.11.2007
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11 Medizinische Information im World Wide Web
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12 Auswirkungen der Informationstechnologie Multiplikation von
Medizin. Spezialwissen Superspezialisierung Zentralisierung auf Basis einer abgestuften Versorgungspyramide Medizin. Information im www „Direct to Consumer Advertising“ Mündige Unkritische informierte fordende Patienten Patienten Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

13 DTCA (Direct to Consumer Advertising) Ausgaben der Pharmaindustrie
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14 Aktuelle medizinische und technologische Entwicklungen
Informationstechnologie Visualisierung Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

15 Navigation in der Hüftendoprothetik - 1998
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16 Navigation in der Knieendoprothetik - 2002
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17 Intraoperative 3D-Bildgebung
BrainSUITE® is “the state-of-the art operating room,” a neurosurgical OR that integrates all the surgical and diagnostic tools – including high-field iMRI or CT scanner- necessary to treat complicated neurosurgical cases. This integration improves the precision, efficiency and standard of care for established procedures and offers excellent research opportunities for creating new approaches BrainSUITE is the next step in neurosurgery: Access to all relevant clinical data and advanced visualization of this data, facilitates an improved surgical decision making process. Designed and tested for the highest standards in usability, compatibility and safety Rapid implementation into the clinical environment at a predictable cost. Brainlab - Siemens Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

18 Intraoperative 3D-Bildgebung
Dyna CT Siemens Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

19 CT assistierte Fusion C1/2
C1/C2 Fusion with cerclage and navigation Placement and position of screw was checked Images and videos courtesy of Dr. Uhl, University Hospital Grosshadern, Munich, Germany Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

20 Aktuelle medizinische und technologische Entwicklungen
Informationstechnologie Visualisierung Miniaturisierung Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

21 Auswirkung der Miniaturisierung
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22 Auswirkungen der Miniaturisierung
Verkleinerung des Operationstraumas Minimal oder gering invasive Chirurgie Interventionelle Verfahren Molekulare Orthopädie (Tissue engineering) Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

23 Entwicklung der rekombinanten BMPs für die klinische Applikation Eine molekularbiologische Erfolgsgeschichte Periode Ereignis 1960er Demineralisierter Knochen führt zu ektoper Ossififkation im Muskel 1970er – 1980er Isolierung von kleinen Mengen von BMP späte 1980er – frühe 1990er Klonierung von BMP DNAs 1990er Produktion von rekombinanten BMP in großen Mengen aus genetisch modifizierten Bakterienkulturen 2000er Verwendung der rekombinanten BMPs im klinischen Alltag Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

24 Rekombinantes BMP Bone Morphogenetic Protein
2. Mo. postop 6. Mo. postop. 9. Mo. postop. Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

25 Autologe Chondrocyten Transplantation
ACT (Peterson) Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

26 Tissue engineering von Knochen und Knorpel mit
mesenchymalen Stammzellen (hMSC) Pountos I et al. JBJS(Br.) Vol.88-B , 2006 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

27 HMSC – Abnahme mit dem Alter
Caplan A.I Journal of Pathology 2009 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

28 Osteogene Differenzierung von hMSC in porösen Knochenersatzstoffen
Quantitative Analyse von Osteocalcin und ALP Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

29 3D Migration and Verteilung von hMSC in porösen Knochenersatzstoffen
BioOss®: pore size: µm high porosity (70-75%) BioOss 50x 200x Vitoss®: pore size: µm high porosity 70-75% Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

30 Genexpressionsprofil von hMSC nach ex-vivo Expansion
Kulterer B et al. Genomics 2007 Nach 10 Passagen 26 Zellverdoppelungen Oberflächenmarker (undiff. Phänotyp) idem Differenzierung osteo- oder adipogen idem Microarray mit Elementen 12 Genecluster isoliert Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

31 Genexpression während osteogener Differenzierung von hMSC
Kulterer B et al. Genomics 2007 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

32 Genexpression während osteogener Differenzierung von hMSC
Kulterer B et al. Genomics 2007 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

33 Genexpression während osteogener Differenzierung von hMSC
Kulterer B et al. Genomics 2007 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

34 Undifferenzierte hMSC sind hoch sensitiv auf mechanische Belastung
Friedl et. al. Osteoarthritis and Cartilage 2007 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

35 Undifferenzierte hMSC sind hoch sensitiv auf mechanische Belastung
Expression von Genen assoziiert mit osteogener Differenzierung chondrogener RUNX2 – Transcription factor für osteogene Diff ALPL – Alkalische Phosphatase COL – Collagen Typ I SPARC – =Osteonectin SPP1 - =Osteopontin Alle sign erhöht Friedl et. al. Osteoarthritis and Cartilage 2007 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

36 Entwicklung der Orthopädie vor dem Hintergrund
medizinischer Errungenschaften aktueller medizinischer und technologischer Entwicklungen in den einzelnen Spezialbereichen Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

37 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) 2003 – www. aaos.org Expertengruppen Genetische und erworbene Störungen im Kindesalter Trauma und Frakturen Hand, obere Extremität, mikrovaskuläre Chirurgie und Sehnen Knorpelstruktur und Funktion (Alterung, Verletzung und Behinderung) Tissue-Engineering Gentherapie Statistik und Ergebnisforschung Knochenstruktur und Funktion (Alterung und Behinderung) Forschung im Gesundheitswesen Frauengesundheit Wirbelsäulenprobleme Neoplasie Infektionen Sport, Fitness und Bänder Bioengineering und Biomaterialien Gelenksersatz Verletzungen am Arbeitsplatz und Ergonomie Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

38 American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) 2003 www. aaos.org
Forschungsgebiet Nennungen in den 17 Gruppen Tissue-Engineering Zellbiologie (Grundlagenforschung) 9 Biomarker-Gentherapie Verletzung (Epidemiologie und Prävention) 8 Alterung Infektion Biomechanik Biophysik (Kinematik u. Modelling) 7 Klinische Ergebnisse: Untersuchungsmodelle, klinische Studien, Ergebnis Parameter 7 Biomaterialien (Fixation, Verletzung, Reparatur) 7 Schmerzforschung (inkl. Effizienz der Pharmakotherapie) Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

39 Total Health R&D Spending Industry vs. Government 1985-1994
Okike K. et al., Injury, 2008 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

40 U.S. Clinical Research Sites sponsored by Industry 1994 - 2004
Okike K. et al., Injury, 2008 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

41 PubMed Citations on Conflict of Interest
Okike K. et al., Injury, 2008 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

42 Funding for Biomedical Research by Source 1994 - 2003
Okike K. et al., Injury, 2008 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

43 Zukünftige Schwerpunkte unserer wissenschaftlichen Gesellschaft
Erfassung und Objektivierung von medizinischen Bedürfnissen der Gesellschaft und der einzelnen Individuen. Kontrolle und Objektivierung medizinischer Information und Aufbereitung derselben für die Öffentlichkeit. Mitarbeit bei der Etablierung von Qualitätsstandards und Festlegen von Richtlinien für die Einführung neuer Methoden, sowie Transparenz der Information für alle Mitglieder. Homogenisierung der Ausbildung auf nationaler und internationaler Ebene. Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

44 Präsident d. Max-Planck-Gesellschaft 1996 - 2002
DIE FIGUREN UND NICHT DIE STRUKTUREN BESTIMMEN DEN MEDIZINISCHEN FORTSCHRITT Herbert Markl Präsident d. DFG Präsident d. Max-Planck-Gesellschaft Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

45 ISOLS goes Vienna Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

46 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

47 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

48 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

49 Entwicklung der Orthopädischen Chirurgie
Maximierte Präzision (Navigation) Minimierte Traumatisierung (MIS) Molekulare Orthopädie Konzept Klin. Abt. f. Orthopädie – Univ. Graz R. Windhager, 1996 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

50 NICHT DIE FIGUREN, SONDERN DIE STRUKTUREN WERDEN DEN MEDIZINISCHEN FORTSCHRITT BESTIMMEN.
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51 DIE FIGUREN UND NICHT DIE STRUKTUREN BESTIMMEN DEN MEDIZINISCHEN FORTSCHRITT.
Herbert Markl Präsident d. DFG Präsident d. Max-Planck-Gesellschaft Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

52 Figure 1a Figure 1b 1a 1b 1c 1d Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

53 1f 1e 1g 1h Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

54 2a Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

55 2b Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

56 2c Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

57 2d Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

58 3a Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

59 3b Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

60 4a Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

61 4b Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

62 5a 5b 5d 5c Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

63 KATEGORIEN VON VEKTOREN IN DER GENTHERAPIE
VIRALE Nicht-Integrierende Adenovirus Herpes Simplex Virus (HSV) Integrierende Retrovirus Oncoretrovirus (MoMLV) Lentivirus Adenoassozierter Virus (AAV) ? NICHT-VIRALE Nackte DNA DNA + Träger (Liposome, Polymere etc.) Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

64 Gentherapie bei osteochondralen Defekt
Pascher et al, Gene Therapy 2003 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

65 Implantation eines autologen Plug in einen osteochondralen Defekt eines Kaninchen.
Pascher et al, Gene Therapy 2003 Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org

66 Mit Ad.TGF-b1 modifizierte Knochenmarkkoagel zeigen Zeichen einer Knorpelreparation
Ad.TGF-b1 Knochenmarkkoagel H&E H&E 10x 25x TB TB Sechs Wochen nach OP Entwicklung der Orthopädie in den einzelnen Spezialbereichen - American Academy of Orthopaedic Surgeons (AAOS) – www. aaos.org