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Fragestellung: Genetisch veränderte Mausmodelle werden zunehmend in der Frakturheilungsforschung eingesetzt, um das Verständnis der molekularen Faktoren dieses komplexen Regenerationsprozesses zu vertiefen. Bisher stand jedoch kein Modell zur rotationsstabilen externen Fixierung von diaphysären Frakturen des Mausfemurs zur Verfügung, das mechanisch charakterisiert ist und wahlweise reproduzierbar stabile oder flexible Fixierungen ermöglicht. Unser Ziel war deshalb, ein neues Verfahren mit kontrollierten biomechanischen Bedingungen zu entwickeln und zu testen.

Methodik: Die stabile und die flexible Variante eines unilateralen Fixateurs Externe wurden entwickelt und in vitro mechanisch charakterisiert.

Die Operation in vivo fand unter sterilen Bedingungen statt. Der Fixateur Externe wurde mit vier Pins am anterioren rechten Femur der Maus fixiert, bevor an der Diaphyse mit einer Gigli Säge eine Osteotomie von 0,5 mm gesetzt wurde. Der Erfolg der Operation wurde durch eine Kontaktradiographie direkt überprüft.

Der Heilungsverlauf wurde mit Ganganalysesystemen und Aktivitätsmessungen begleitet und zu verschiedenen Tötungszeitpunkten analysiert. Das Heilungsergebnis wurde durch biomechanische Messungen und Histomorphometrie am Tag 21 postoperativ analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die axialen Steifigkeiten der stabilen Fixateure betragen E=18,1N/mm und E=1,3N/mm für den flexiblen Fixateur (p<0,05 bei n=6 pro Typ). In der Torsionsbelastung wurden, ebenfalls für je n=6, GI=1,5 Nmm² (stabil) und GI=1,0 Nmm² (flexibel) gemessen. Das Gewicht der Fixateure beträgt in beiden Varianten 0,22g und ist von den Mäusen gut zu tragen.

Die Maus belastet die operierte Extremität bereits an Tag 1 postOP. Prä- und postoperative Aktivitätsmessungen zeigen, dass die Tiere in ihrem Aktivitätslevel kaum beeinträchtigt werden. In der Ganganalyse wird der rechte Hinterlauf präoperativ mit etwa 70% des individuellen Körpergewichts belastet, ab Tag 5 postoperativ bereits wieder mit 50–60%. Am Tag 21 postOP zeigen die Tiere mit flexibler Osteotomie einen größeren periostalen Kallus als die stabil fixierten; µct-Aufnahmen beider Gruppen zeigen strukturelle Unterschiede in der Kallusregion der Diaphyse. Die Dreipunktbiegung der geheilten Femura zeigt bei bisher n=4 pro Gruppe eine Biegesteifigkeit (EI) von 1917 Nmm² in der stabil fixierten Gruppe und 1776 Nmm² in der flexibel fixierten Gruppe.

Von uns wurde ein unilateraler Fixateur Externe für das Mausfemur in einer stabilen und flexiblen Variante entwickelt und mechanisch charakterisiert. Erste in vivo Versuche beweisen die gute Verträglichkeit der Operationstechnik und zeigen reproduzierbare Heilungsverläufe unter stabiler und flexibler Fixierung. Das Modell verbessert die Untersuchungsmöglichkeiten genetisch veränderter Mausmodelle in der Frakturheilung und kann zur Aufklärung molekularer Zusammenhänge beitragen.