Intravitale Analyse zur Wirkung der extrakorporalen Stoßwellentherapie auf Mikrozirkulation und Neoangiogenese in einem in vivo Wundmodell der transparenten Rückenhautkammer von balb/c-Mäusen

Status:

abgeschlossen 12/2011

Zielsetzung:

Eine gestörte Blutversorgung im Wundgewebe führt zu Verzögerung der Wundheilung und erhöht die Rate von Wundinfektionen. Extrakorporale Stosswellen (EKSW) haben eine Wirkung auf biologisches Gewebe. Ihre Wirkung auf das Mikrogefäßsystem im Wundbett ist jedoch weitgehend ungeklärt.
Das Versuchsvorhaben sollte darlegen, ob durch EKSW die Mikrozirkulation und die Blutgefäßneubildung in einer Wunde beeinflusst werden können.

Aktivitäten/Methoden:

Die Versuche wurden in einem in vivo System durchgeführt. Ein neuartiges Wundmodell wurde unter Zuhilfenahme der transparenten Rückenhautkammer der Maus etabliert. Hierbei wurde eine intramuskuläre Läsion definierter Größe innerhalb des Beobachtungsfensters gesetzt.
Die Applikation von Extrakorporalen Stosswellen (EKSW) auf die erzeugte Wunde erfolgte in einer eigens für die Versuche entwickelten Vorrichtung, der sog. Diver-Box. Zum Einsatz kamen Stosswellen mit einer Energieflussdichte von 0,1 mJ/m², die mittels eines defokussierten Schallkopfes appliziert wurden. Die intravitalmikroskopischen Analysen wurden über einen Zeitraum von 10 Tagen (d0, d2, d4, d6, d10) mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie durchgeführt und die mikrozirkulatorischen Parameter ausgewertet. Die Untersuchungsgruppen: Gruppe 1 (500 Impulse an d0), Gruppe 2 (500 Impulse an d0 und d6), Gruppe 3 (1000 Impulse an d0), Gruppe 4 (1000 Impulse an d0 und d6), Gruppe 5 (Kontrollgruppe, keine Applikation von EKSW).

Ergebnisse:

- Mit dem Modell der intramuskulären Läsion konnte eine realitätsnahe und reproduzierbare Situation zur intravitalen Untersuchung der Wundverschlusses und der Blutgefäßneubildung in einer Wunde erzeugt werden.
- Mit der neu entwickelten Vorrichtung zur Applikation von EKSW wurde erstmals die Möglichkeit geschaffen, EKSW adäquat ohne Energieverluste in vivo applizieren zu können und das biologische Gewebe vor einer schädlichen phasenumgekehrten Welle zu schützen.
- Die Wirkung verschiedener Impulsraten und Applikationsfrequenzen der EKSW konnte direkt intravital analysiert werden
- Die Applikation von EKSW auf die Wunde führte zu einem beschleunigten Wundverschluss. Eine signifikant beschleunigte Wundflächenreduktion konnte in den Therapiegruppen beobachtet werden.
- Die Wirksamkeit von EKSW ist von der Impulsrate abhängig. Es konnte beobachtet werden, dass eine Impulsrate von 1000 Impulsen bei gleicher Energiedichte in Bezug auf die anschließende Wundflächenreduktion im Vergleich zu einer Impulsrate von 500 Impulsen signifikant wirksamer ist.
- Die Applikationsfrequenz hat ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit des Wundverschlusses ausübt. Dieses Phänomen war im Hochimpulsbereich feststellbar.
- Die Applikation von EKSW führt zu einer Steigerung der funktionellen Mikrogefäßdichte im Wundbereich.
- Es konnten zwei unterschiedliche Mechanismen beobachtet werden, welche die Steigerung der funktionellen Mikrogefäßdichte bedingen: (1) Die Rekrutierung von bestehenden, initial nicht perfundierten Mikrogefäßen, welche ihre Strombahn infolge der Applikation von EKSW eröffnen. (2) Die eigentliche Blutgefäßneubildung, Entstehung neuer Blutgefäße durch Sprossung aus bestehenden Mikrogefäßen, welche nach Applikation EKSW intensiviert wird.
- EKSW haben einen Einfluss auf die Leukozyten-Endothel-Interaktion
- Mikrozirkulationsstörungen und Gewebeschädigungen infolge der Applikation von EKSW wurden nicht festgestellt.

Schlussfolgerung:
Die im Rahmen des Forschungsvorhabens gewonnenen Daten weisen darauf hin, dass EKSW die Wundheilung und die Blutgefäßneubildung fördern. Speziell für die plastisch-rekonstruktive Chirurgie bietet die Anwendung von EKSW eine Reihe von relevanten Indikationen. Insbesondere die Behandlung von großflächigen Wunden in der Verbrennungsmedizin und die Verbesserung der Einheilung von Lappenplastiken in der rekonstruktiven Chirurgie nach Unfällen stellen Indikationsschwerpunkte dar.
Obgleich die Datenlage aktuell unzureichend ist, stellt die Stosswellentherapie als nichtinvasive Behandlungsperspektive einen vielversprechenden Ansatz zur Erweiterung der aktuellen Therapieregime dar. Die klinische Anwendung von EKSW im Rahmen prospektiver Studien ist in unserer Klinik geplant.

Stand: