Forschung
Orthopaedics and Traumatology Research
The Clinic for Orthopaedics and Traumatology has a national and international presence in orthopaedic research that is based on a broad representation of the various subspecialties within this surgical field. Our faculty members are dedicated to development of novel surgical modalities and therapeutic concepts by conducting translational medicine that bridges basic science and clinical practice. We aim to create a rich research environment by promoting active, multidisciplinary cooperation among orthopaedic surgeons, radiologists, engineers, movement scientists, study nurses, biostatisticians and physiotherapists and collaborations with other centers. Fundamental to our research endeavour is providing a stimulating educational environment for students, orthopaedic registrars and researchers. Research at our clinic is organized in the focus areas tissue engineering, clinical research and functional biomechanics.
Knorpelregeneration
Aktuelle Studie Nose to Knee II
In einer einzigartigen innovativen Studie untersucht die Orthopädie/Traumatologie des Unispitals Basel, die klinische Wirksamkeit von aus autologen Nasenknorpelzellen gezüchteten Knorpeltransplantaten für die Reparatur von Knorpeldefekten im Kniegelenk. Die Studie wird in enger Zusammenarbeit mit Prof. Ivan Martin durchgeführt, dem Leiter des Labors für Tissue Engineering (Gewebezüchtung), das sich mit der Züchtung von Knorpel und Knochengewebe aus körpereigenen Zellen beschäftigt. Diese enge Zusammenarbeit zwischen Ärzten und Forschern ermöglicht es dem Unispital Basel den Patienten neuartige, innovative Therapien anzubieten und somit zu den führenden Zentren in Europa auf dem Gebiet der Knorpelregeneration zu gehören.
Innovation der Studie
Knorpelverletzungen im Gelenk können zu Schmerzen und Bewegungseinschränkungen führen und sind bekannt dafür, dass sie die Wahrscheinlichkeit verdoppeln im Alter an degenerativen Gelenkerkrankungen wie Arthrose zu leiden. Allerdings heilt Knorpelgewebe nur schlecht von selbst, da es nicht durchblutet wird, so dass eine Behandlung notwendig ist.
Behandlungen zur Knorpelreparatur haben das Potential nicht nur Schmerzen zu lindern und die Lebensqualität für jüngere Patienten zu erhöhen, sondern auch die Notwendigkeit für einen Gelenkersatz in älteren Patienten heraus zu zögern oder zu eliminieren.
Allerdings führen die derzeitigen Behandlungsmethoden, vor allem bei älteren Patienten oder komplexeren Verletzungen häufiger nicht zu zufriedenstellenden Resultaten. In dieser einzigartigen klinischen Studie wollen wir zwei Innovationen einführen:
- Die Verwendung von autologen Nasenknorpelzellen: Es konnte bereits gezeigt werden, dass diese bessere und reproduzierbarere Eigenschaften haben als die üblicherweise verwendeten Gelenkknorpelzellen in Bezug auf Wachstum und die Fähigkeit Knorpel zu bilden. Zudem hängen diese Eigenschaften weniger vom Alter des Patienten ab.
- die Implantation eines reifen Gewebes (mit knorpelspezifischen Proteinen) anstatt eines unreifen Gewebes (wenig bis keine knorpelspezifischen Proteine).
Was wollen wir erforschen?
Nachdem in einer ersten Studie bereits die Sicherheit und Machbarkeit dieser Methode gezeigt werden konnte, ist das Ziel dieser Studie der Vergleich der klinischen Wirksamkeit eines reifen Gewebes (N-TEC) mit der eines unreifen Gewebes (N-CAM) für die Behandlung von isolierten Knorpeldefekten im Knie. Dazu werden die Patienten nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen aufgeteilt, von denen die eine das reife Gewebe und die andere das unreife Gewebe erhält. Nach 6 Wochen, 3, 12 und 24 Monaten werden dann medizinische Kontrollen durchgeführt, die teilweise zusätzlich ein MRT (3, 12 und 24 Monate) und/oder Fragebögen zur Selbsteinschätzung des Gesundheitsstatus enthalten (12 und 24 Monate). Fragen, die durch diese Studie beantwortet werden sollen sind:
- Kann ein vorgereiftes Gewebe die klinische Wirksamkeit erhöhen (Fragebogen zur Selbsteinschätzung des Patienten)?
- Integriert sich ein vorgereiftes Gewebe genauso gut in das umliegende Gewebe?
- Ist die Qualität des Reparaturgewebes besser als bei herkömmlichen Techniken?
- Gib es eventuell eine bevorzugte Behandlung (reifes oder unreifes Gewebe) in Bezug auf den Symptombeginn (akute gegenüber chronischen Knorpeldefekten)?
Die Beantwortung dieser Fragen erfordert den Einschluss von insgesamt 108 Patienten in einer multizentrischen, prospektiven Studie mit 5 Zentren. Dafür rekrutieren wir Patienten zwischen 18 und 65 Jahren, die ein oder zwei symptomatische Knorpeldefekte mit einer Gesamtgrösse zwischen 2 und 8 cm2 (Einschätzung nach MRI) haben. Degenerative Erkrankungen wie z.B. Arthrose, Meniskusersatz oder Operationen des erkrankten Knies innerhalb der letzten 12 Monate sind Ausschlusskriterien.
Bei Interesse an der Studie wenden Sie sich bitte an: Marcus.Mumme@usb.ch
Weitere Informationen
Beschreibung und Details zur klinischen Studie:
Team
Prof. Dr. Ivan Martin
Forschungsgruppenleiter
DBM Tissue Engineering
PD Dr. Marcus Mumme
Kaderarzt / Standort Bethesda
Orthopädie und Traumatologie
PD Dr. Christian Egloff
Leitender Arzt
Orthopädie und Traumatologie Ärzte
Leiter Team Knieorthopädie
Tissue Engineering
The ultimate goal of the Tissue Engineering Group is to generate cellular grafts to repair cartilage and bone tissues, as well as complex osteochondral lesions. Beyond a potential clinical use as implants, the engineered constructs also represent invaluable 3D model systems to study progenitor cell differentiation and tissue development. The main scientific questions are related to
(i) the functionality of human mesenchymal cells (mature, progenitor, stem cells) for bone and cartilage repair,
(ii) the effect of specific chemical and physical environmental factors on skeletal tissue engineering, and
(iii) the interaction of different cell types during ex vivo tissue morphogenesis. The projects, at the interface between fundamental research and clinical translation, bring together the competences of biologists, engineers and surgeons.
Beyond national (SNSF) and industrial programs, research is funded in the context of European consortia, which favor a strong international networking of the group.
Clinical Research
The Clinical Research Group initiates and supports clinical studies and clinical trials within the Clinic for Orthopaedics and Traumatology. A multidisciplinary team of surgeons, biostatisticians, study nurses and regulatory affairs managers ensure highest scientific standards to establish and contribute to national and international databases and registries. Clinical research is prerequisite for the critical evaluation of current practice and base for innovation. We encourage formal literature reviews and retrospective studies as preparation for prospective evaluations and clinical trials, and clinicians from all orthopedic and traumatologic subspecialties contribute to the generating knowledge in several areas of expertise embedded in daily practice.
Current clinical research topics
- Orthogeriatrics including treatment of fragility fractures and development of treatment pathways
- Research on health care provision and quality
- Bone infection, reconstruction and translational tissue engineering
- Cartilage research and translational tissue engineering
- Upper Extremity Trauma: evaluation of treatment pathways (e.g. proximal humeral fracture of the elderly) and mid- and long-term results
- Upper Extremity Trauma: evaluation of image based and score based decision criteria for different treatment options (e.g. proximal humeral fracture, distal radial fracture)
- Outcome and complications after arthroscopic rotator cuff repair and total shoulder arthroplasty
Functional Biomechanics Research Group
The Functional Biomechanics Group focuses on understanding the complexity of the human body and its function. In our body, nerves, muscles and the skeletal system work together and form the functional chain of biomechanics. Human function depends on the necessary and desired activity such as daily activities or athletic activities. In our laboratory, we study these interrelationships and research questions on the initiation, progression and treatment of orthopaedic diseases (e.g. osteoarthritis) and traumotological events (e.g. fractures). Scientists and clinicians work hand in hand to facilitate clinically relevant answers of important questions and to fulfill our treatment goal of preserving or restorating optimal function in osteoarthritis, after injury or after joint replacement. Our research is funded by the SNSF and local foundations.
Contact
Contact Us
We are part of the Clinic for Orthopaedics and Traumatology at the University Hospital Basel, Switzerland. Our laboratory is located in the basement of Bettenhaus 3.
Mailing address
Functional Biomechanics Laboratory
University Hospital Basel
Spitalstrasse 21
4031 Basel
Switzerland
Laboratory address
Functional Biomechanics Laboratory
University Hospital Basel
1. UG, Bettenhaus 3
Schanzenstrasse 55
4056 Basel
Switzerland
Tel. +41 61 265 9444
biomechanik@usb.ch
Team
Team Functional Biomechanics
Projects
We strive to solve clinically motivated questions on diseases and conditions of the musculoskeletal system and to translate results of laboratory studies into the clinic.
Our research topics are
- In vivo mechanosensitivity of musculoskeletal tissue
- Diagnostics, prevention and therapy of disease related gait and movement patterns
- Innovation and product development
For our current projects, we recruit
- participants with osteoarthritis at the knee or hip
- participants who have received a total knee or hip replacement
- participants with lumbar spinal stenosis
- participants with rotator cuff tear
- participants who have injured their anterior cruciate ligament 2 to 10 years ago
- healthy persons
Please contact Prof. Dr. Annegret Mündermann for details on current projects.
In vivo mechanosensitivity of musculoskeletal tissue
The core of biomechanics is the influence of forces on biological organisms. The importance of the tight interplay between mechanical and biological factors in health and disease receives increasing scientific scrutiny. In a series of laboratory studies, we study the in vivo mechanosensitivity of involved tissues in humans with the ultimate goal of designing interventions—mechanical or pharmaceutical—that prevent or delay the onset of osteoarthritis or slow down its rate of progression. Moreover, we have developed a framework involving a walking stress test to assess the dose-response relationship between ambulatory load magnitude and the load-induced biological response of articular cartilage that maybe useful in the context of effectiveness of mechanical or pharmaceutical internvetions. These projects are currently funded through the Swiss National Science Foundation and Industry grants.
Diagnostics, prevention and therapy of disease related gait and movement patterns
The important task in collaboration with the therapy services in the coming years is to establish the diagnostics based on movement analysis. Understanding biomechanical factors as risk factors or osteoarthritis is a critical component in prevention and therapy. We combine novel portable inertial sensor systems with gold-standard camera based motion analysis to identify factors relevant for injury and disease mechanisms and treatment. More recently, we have initiated research on the effects of manual therapy on ambulatory mechanics.
Innovation and product development
In recent years, members of the Clinic for Orthopaedics and Traumatology have initiated several technical innovations and products. These included novel endoprostheses aimed at improving joint function and improved crutch cuff designs to reduce symptoms and complaints associated with crutch walking. Currently, we work on establishing protocols for IMU gait analysis and for measuring shoulder translation in clinical practice.
Current Projects
- Dose-response relationship of in vivo ambulatory load and mechanosensitive cartilage biomarkers: the role of age and tissue health (Mündermann, Egloff, Vach, Herger, Liphardt, Eckstein, Bieri, Hirschmann) (SNF)
- The effect of corrective osteotomy on in vivo cartilage mechanobiology in patients with knee osteoarthritis: cross-sectional observational single-centre study (Mündermann, Egloff, Nüesch, Pagenstert, Vach, Liphardt) (SNF)
- Influence of additional weight carrying on load-induced changes in glenohumeral translation in patients with rotator cuff tear - a translational approach (Mündermann, Müller, Baumgartner, Audige, Nüesch, Bieri, Hirschmann) (SNF)
- Gait asymmetry in orthopaedic conditions of the lower extremity assessed using portable and laboratory based systems: cross-sectional observational single-centre pilot study (Mündermann, Nüesch, Netzer, Egloff, Ismailidis, Pagenstert, Horisberger, Perrot, Kaufmann, Hegglin) (Merian Iselin Foundation, Swiss Orthopaedics)
- Muscle function and dynamic and postural stability in patients receiving hip or knee arthroplasty (Ismailidis, Mündermann, Pagenstert, Egloff, Vach, Kvarda, Ilchmann, Eckardt, Clauss, Ilchmann) (Swiss Orthoapedics, Deutsche Arthrose-Hilfe e.V.)
- Clinical and functional outcomes 2 years after primary ACL repair (internal bracing) (Müller, Egloff, Bühl, Nüesch, Pagenstert, Mündermann) (Deutsche Arthrose-Hilfe e.V.)
- Comparison of dynamic and static medial patellofemoral ligament operation technique for recurrent patellar dislocation (Egloff, Bartsch, Rieger (Altius), Nüesch, Mündermann)
- Muscle function and pelvic stability while walking in patients with symptomatic lumbar spinal stenosis (Netzer, Mündermann, Schären, Janßen, Nüesch, Rehani, Przybilla)
- Assessing the course of degenerative cervical spinal stenosis using functional outcomes (Schären, Netzer, Mündermann, Mandelli, Hardmeier, Schläger, Wendebourg, Nüesch, Tovo, Suter)
- Open versus closed wedge distal femoral varus osteotomy for the valgus knee. Indications, clinical and radiological outcome (Ismailidis, Egloff, Mündermann, Greppi)
- Clinical and functional outcome after lateral trochlear lengthening osteotomy (Ismailidis, Egloff, Pagenstert, Manser, Mündermann)
- Gait analysis during level and uphill walking after lengthening osteotomy of the lateral column (Nüesch, Leumann, Horisberger, Schmid, Krenn, Byrnes, Mündermann) (Merian Iselin Foundation, Schweizerische Gesellschaft für Sportmedizin)
- Surgical versus conservative treatment of Weber B1 fracture: functional outcome using gait analysis (Nüesch, Horisberger, Saxer, Byrnes, Bürgin, Iten, Mündermann)
- Clinical outcome and electromyographic activity of the biceps after distal reinsertion using 2 suture anchors in single incision technique (Taha, Müller, Audige, Nüesch, Schneider)
Funding Sources
-
Swiss National Science Foundation; University Hospital Basel; Merian Iselin Foundation; Swiss Orthopaedics; Deutsche Arthrosehilfe; Meda Pharma AG
Recent publications
Publications on Pubmed
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Forschungsprobanden
Im Labor für Funktionelle Biomechanik erforschen wir die Entstehung und den Verlauf der Behandlungen von orthopädischen Erkrankungen (z.B. Arthrose) und traumatologischen Ereignissen (z.B. Knochenbrüche). Wissenschaftler und Ärzte arbeiten sehr eng zusammen, um zentrale Fragen zu beantworten, wie wir z.B. den Erhalt oder die Wiederherstellung der optimalen Funktion bei Arthrose, nach einer Verletzung oder nach einem Gelenksersatz erreichen können. Wir untersuchen mit Hilfe modernster biomechanischer Methoden verschiedene Fragestellungen:
- Wie kann die Gelenksfunktion bei Arthrose verbessert werden, um ein Fortschreiten der Erkrankung zu verzögern?
- Welche Rolle spielt die Muskelkraft für die Funktion nach einer Verletzung?
- Welche Behandlungsmethode gewährleistet die beste Funktion nach einer Gelenksverletzung?
- In wieweit wird die menschliche Funktion durch einen Gelenksersatz beeinflusst und wie kann die Behandlung verbessert werden?
- Wie wirken sich Gelenksbelastungen während Alltagsaktivitäten auf den Stoffwechsel von Gelenkknorpel aus?
Wie wir arbeiten
Um diese wichtigen Fragen zu beantworten, führen wir Muskelfunktionstests und Ganganalysen sowie Blutuntersuchungen durch. Unsere kliniknahe Forschung findet unter Einschluss von Patienten und gesunden Personen als Forschungsprobanden statt, die durch den jeweiligen Prüfarzt über aktuelle Studien informiert werden. Interessierte Personen können ausserdem unser Forschungsteam direkt kontaktieren. Informationen über laufende und abgeschlossene Forschungsprojekte können jeweils auf unserer Webseite abgerufen werden.
Aktuell rekrutieren wir folgende Forschungsprobanden:
- Personen mit geplanter Knie TEP oder
- Personen mit geplanter Hüft TEP oder
- Personen 2 bis 10 Jahre nach Kreuzbandverletzung
- gesunde Personen.
Sollte eine dieser Gruppierungen auf Sie zutreffen und Sie haben Interesse an einer Studienteilnahme, so nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf biomechanik@usb.ch
