Muskuloskelettale Forschung
Die Klinik für Orthopädie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie der Uniklinik RWTH Aachen setzt verschiedene Schwerpunkte im Bereich der muskuloskelettalen Forschung. Ziel ist es, klinisch relevante Forschungsthemen aus dem Bereich Orthopädie/Unfallchirurgie weiterzuentwickeln und neue innovative Techniken in Kooperation mit anderen Disziplinen zu etablieren.
Das Team der muskuloskelettalen Forschung setzt sich interdisziplinär aus technischen, ingenieurswissenschaftlichen, molekularbiologischen und medizinischen Kompetenzen zusammen und wird gemeinsam geleitet von Univ.-Prof’in. Dr. Elizabeth Rosado Balmayor und Priv.-Doz. Dr.-Ing. Jörg Eschweiler. Ein umfänglicher Austausch und eine enge Kooperation auf allen Forschungsebenen zeichnen die synergistisch geprägte Zusammenarbeit im Team aus, so dass bestmöglich alle Kompetenzen ausgenutzt werden.
Die klinischen und experimentellen Forschungsschwerpunkte befassen sich mit der posttraumatischen Inflammation, der Regeneration und Rekonstruktion von muskuloskelettalen Geweben (Tissue Engineering) sowie biomechanischen Fragestellungen und Abläufen. Im Bereich der mikroskopischen Forschung respektive im zelltechnischen Bereich finden auf der einen Seite molekularbiologische (z.B. Gentherapie, cmRNA, miRNA) und zellanalytische (z.B. Stammzellen, Differenzierung, Zell-Biomaterial-Interaktion, Mechanobiologie) Methoden und Vorgehensweisen Gebrauch. Auf der anderen Seite, im Bereich der makroskopischen Forschung auf Gelenkebene, kommen ingenieurs- und sportwissenschaftliche Ansätze (z.B. computerbasierte Modellierung und Simulation), konstruktive Methoden (CAD), 3D-Druck oder auch bewegungsanalytische Methoden zum Einsatz.
Im Rahmen unserer geförderten Forschungsprojekte (z.B. DFG, BMBF, EU, NIH etc.) arbeiten wir mit einer Vielzahl UKA-interner und externer (national und international) Kooperationspartner zusammen. Mit dem Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) und dem Center for Translational and Clinical Research Aachen (CTC-A) stehen in der Uniklinik RWTH Aachen kompetente Institutionen für die Planung, Durchführung und Überwachung nationaler und internationaler Studien und Forschungsprojekte zur Verfügung.
Für unsere Forschungsaktivitäten stehen uns Laborflächen in der Uniklinik der RWTH Aachen selbst, aber auch im Medizinisch-Technischen Institut (MTI) zur Verfügung.
Gerne stehen wir Ihnen für weitere Informationen zur Verfügung.
Professorin für Experimentelle Orthopädie und Unfallchirurgie/ Mechanobiologie Univ.-Prof’in. Dr. Elizabeth Rosado Balmayor | Forschungslabor der Klinik für Orthopädie, Unfall- und Priv.-Doz. Dr.-Ing. Jörg Eschweiler |
- AG Computergestützte Methoden in der Orthopädie und Unfallchirurgie
- AG Frakturheilung und Osseointegration
- AG Klinisch-experimentelle Biomechanik
- AG Molekularer Transfer und Therapie
- AG Nicht-invasive Wirbelsäulen- und Bewegungsanalyse
- AG Polytrauma und Inflammation
- AG Tissue Engineering und Regenerative Medizin
- AG Zell-Kommunikation im Trauma
Laufende Projekte:
DFG
BMBF
EU
- Ziel2/ EFRE - Free Move – Validierung und Weiterentwicklung einer funktionell- und morphologisch angepassten Individualprothese des Handgelenks und deren Herstellung mittels 3D Druck
- Ziel2/ EFRE - PriMed - Prozessoptimierung durch integrierte Medizinprodukte in OP und Klinik
- Ziel2/ EFRE - Arzneimittelkonto NRW PLUS
- BAAINB – Etablierung von Biomarkern zur Verlaufskontrolle der Immundysfunktion und Therapie nach Blast-Injury oder Kontusion der Lunge
Intern
- START - HipSim - Multifaktorielles Modell zur Verschleißanalyse von Hüftendoprothesen
- START - Entwicklung und Implantationsweg eines neuartigen 2-Axialen Symphysen-Plattensystems bei Beckenringfrakturen
- START - Vergleichende Evaluation verschiedener Sprunggelenksorthesen und Ihrer Effekte auf Bewegung, Belastung und Stabilität der unteren Extremität
- IZKF - Knochenregeneration von typischen Knochendefekten bei Parodontitis mittels mesenchymalen Stammzellen der Pulpa unter dem regulatorischen Einfluss von traumaassoziierten extrazellulären Vesikeln
- IZKF - OC1-13: In vitro and in silico investigation of mechano-regeneration of subchondral bone using an artificial neuronal network for cartilage - alveolar bone vs. long bone
- PFSDS004 – Einsatz künstlicher Intelligenz zur Knorpelforschung
- UKA - ILP-20-2-1 Knieendoprothetik in 3D - Integration innovativer neuer Medien in die orthopädische Lehre
Abgeschlossene Projekte:
BMBF
EU
- Ziel2/ EFRE - MioHIP - Minimalinvasiver und knochenerhaltender, biomimetischer Hüftkopfüberzeug für Arthrosepatienten
- Ziel2/ EFRE - ZiMT - Zertifizierbare integrierte Medizintechnik und IT-Systeme auf Basis offener Standards in Operationssaal und Klinik
- Ziel2/ EFRE - RapidGen (Personalisierte Planung und moderne Fertigungstechnologien von individualen Knie Implantaten; Förderung Ziel2.NRW)
Die Klinik für Orthopädie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie der Uniklinik RWTH Aachen verfügt über ein voll ausgestattetes molekularbiologisches Labor, indem neben alltäglichen Methodiken und Gerätschaften ebenfalls eine Zellkultur in der bspw. Osteoblasten, Chondrozyten, Endothelzellen, Makrophagen und Mesenchymale Stammzellen verschiedensten Ursprungs kultiviert werden. Zur Analyse von extrazellulären Vesikeln steht neben der kooperativen Analyse durch Trans-Elektronenmikroskopie auch ein klinikeigenes NanoSight 300 Gerät zur Verfügung. Mit diesem lassen sich Vesikel im Nanometer Bereich messen und validieren. Durch die Nutzung von Multiplex-Techniken können Proteine und RNA in Hochdurchsatzverfahren gemessen werden.
Ebenfalls beschäftigen wir uns mit der Methode des Elektrospinnings. Hier ist es möglich, künstliche Gewebegeflechte aus Polymerlösungen herzustellen. Ziel ist, die hergestellten dreidimensionalen Zellträger weiter zu optimieren und zur Zellkultivierung und biomechanischen Stimulation der Zellen und Gewebe zu nutzen. Dies soll durch eine Parameteroptimierung bspw. wie angelegte Spannung, Viskosität der Polymerlösung etc. erreicht werden, da diese einen maßgeblichen Einfluss auf die Struktur der Zellträger haben.
Weiterhin beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von sogenannten Bioreaktoren. Die Herstellung lebenden Gewebes für spätere Verwendung beim Patienten durch Kultivierung von Zellgewebe in-vitro ist ein an Bedeutung gewinnendes Arbeitsgebiet in der regenerativen Orthopädie und Unfallchirurgie. Für die Zellkultivierung unter definierten Bedingungen werden spezielle medizintechnische Geräte benötigt. Ein aktuelles Forschungsziel ist, das Wachstum von Zellkulturen auf dreidimensionalen Zellträgern unter wohldefinierter, unidirektionaler mechanischer Belastung und verträglichen Umgebungsbedingungen zu untersuchen. Hierzu wird eine hierfür geeigneter mechanischer Bioreaktor respektive Kompressionsapparatur entwickelt und eingesetzt.
Das biomechanische Labor der Abteilung verfügt über eine Materialtestmaschine in der eine Belastung bis zu 10.000 Newton im axialen Verfahrensweg getestet werden kann. Des Weiteren steht eine maßgefertigte Prüfmaschine zur Verfügung, die es zulässt, nahezu einschränkungsfrei bis 2.500 N in allen Dimensionen zu belasten und zu messen. So sind Knie- und Wirbelsäulenversuche in multi-dimensionalen Belastungsansätzen möglich.
In unserem Labor stehen zur Fertigung von Prototypen mittels additiver Fertigung mehrere 3D-Drucker (SLA- und FDM-Verfahren) zur Verfügung. Zusätzlich verfügen wir über eine Grundausstattung an Werkzeugen, zur Bearbeitung der Prototypen und Prüfstände. Weiterhin unterstützt uns die Wissenschaftliche Werkstatt der Uniklinik RWTH Aachen bei der Fertigung von Komponenten und Prüfständen.
Weiterhin besitzt das Labor die folgenden Gerätschaften:
- Formetric 4D motion lab (Diers International GmbH, Schlangenbad, Deutschland)
- Diers pedoscan (Diers International GmbH, Schlangenbad, Deutschland)
- Awinda Inertialsensoren-System (Xsens, Enschede, Niederlande)
- MyoMotion Inertialsensoren-System (Velamed GmbH, Köln, Deutschland)
- MyoMuscle Oberflächen-EMG zur nicht-invasiven Messung von Muskelaktivitäten (Velamed GmbH, Köln, Deutschland)
- SmartVia Assessments zur Ganganalyse (Humotion GmbH, Münster, Deutschland)
- Valedo Motion System zum Rückentraining (Hocoma AG, Volketswil, Schweiz)
- Orthelligent Knee Sensor (OPED GmbH, Valley/ Oberlaindern, Deutschland)
- K-Force Dynamometer – Kraftmessgerät (KINVENT, Montpellier, Frankreich)
The Department of Orthopaedics, Trauma and Reconstructive Surgery offers fellow-ship opportunities in our laboratory. Self-funded applicants will be able to complete a doctoral thesis (Dr. med.) or a PhD-program.
For further information please contact Dr. J. Greven (jgrevenukaachende).
National
Institute:
- Institut für Klinische und Experimentelle Trauma-Immunologie, Universitätsklinik Ulm: Prof. Dr. med. Markus Huber-Lang
- Institut für Anatomie und Zellbiologie, RWTH Aachen, Prof. Dr. rer. nat. Thomas Pufe
- Institut für Pharmakologie und Toxikologie, RWTH Aachen, Prof. Dr. rer. nat. Stefan Uhlig
- Helmholtz-Institut für Biomedizinische Testung, RWTH Aachen, Prof. Dr. Ing. Dr. med. Dr. h.c. Steffen Leonhardt
- Fraunhofer Institute for Production Technology IPT, Aachen, Dr. rer. nat. Claudia Skazik-Voogt & Jonathan von Helden M.Sc.
- Anatomisches Institut, Universitätsklinikum des Saarlandes; Prof. Dr. Thomas Tschernig
- Institut für Allgemeine Mechanik an der RWTH Aachen (IAM), Prof. Dr. Ing. Bernd Markert
Kliniken:
- Klinik für Operative Intensivmedizin und Intermediate Care, Prof. Dr. med. Gernot Marx
- Zentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Prof. Dr. med. Steffen Ruchholtz
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Frankfurt, Prof. Dr. med. Ingo Marzi
- Abteilung für Experimentelle Unfallchirurgie, Klinikum rechts der Isar TU München, Prof. Dr. med. Peter Bieberthaler
- Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Prof. Dr. med. Andreas Seekamp
- Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin, Abteilung für Experimentelle Radiologie, Universitätsklinikum Magdeburg, Prof. Dr. rer. nat. Borna Relja
- Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädische Chirurgie, Universitätsklinikum Erlangen, Prof. Dr. med. Mario Perl
- Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité Berlin, Priv.-Doz. Dr. med. Sven Märdian
International
- Chirurgische Klinik Universität Utrecht, Prof. Dr. Luke Leenen
- Center for Surgical Research at University of Alabama at Birmingham, USA, Prof. Dr. Irshad Chaudry
- University of Pittsburgh Medical Center (UPMC), Pittsburgh, USA, Prof. Peitzman
- University of Iowa, Iowa City, USA, Prof. Todd O McKinley
- Maastricht University Hospital, Maastricht, NL, Prof. Dr. Poeze
- Ludwig-Boltzmann-Institut für klinische und experimentelle Traumatologie, Wien, Österreich, Prof. Dr. Heinz Redl
- Klinik für Traumatologie, Universitätsklinik Zürich/Schweiz, Prof. Dr. Pape
Stiftungen
- Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
- Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO)
- BBraun-Stiftung
- Else-Kröner-Fresenius Stiftung (EKFS)
- Hans-Herrmann Voss Stiftung
- Deutsche Arthrosestiftung
UK-Intern
- Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (IZKF)
- START-Projekt
- Clinician-Scientist-Programm (ehem. Rotationsprogramm für den wissenschaftlichen Nachwuchs)
Staatliche Förderung
- Bundesministerium für Verteidigung (BMVg)
- Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
- Ziel2/ EFRE
Industrielle Kooperationen
In Zusammenarbeit mit industriellen Partner wurden in der Vergangenheit und werden aktuell unterschiedlichste Fragestellungen untersucht.
Bei Interesse setzen Sie sich gerne mit uns in Verbindung.
Publikationen in Pubmed
Klinikdirektor
Stellv. Klinikdirektor
Oberärzte
- Dr. med. Hatem Alabdulrhaman
- Dr. med. Heide Delbrück
- Priv. Doz. Dr. med. Christian Herren
- Priv.-Doz. Dr. med. Klemens Horst
- Priv.-Doz. Dr. med. P. Lichte
- Priv.-Doz. Dr. med. M. Pishnamaz
- Dr. med. Valentin Quack
- Dr. med. H. Schenker
- Priv.-Doz. Dr. med. Christian Weber
Forschungslabor
- Waleed Alrawashdeh, M.A.
- Dr. med. Felix Bläsius
- Priv.-Doz. Dr.-Ing. Jörg Eschweiler
- Dr. rer. nat. Johannes Greven
- Dipl.-Ing. Jianzhang Li
- Yu Liu, MD
- Ricarda Merfort, M.Sc.
- Dr. med. Filippo Migliorini, MBA, Ph.D.
- Dr.-Ing. Maximilian Praster
- Hannah Siebers, M.Sc.
- Nad Siroros, M.Eng.
Lehr- und Forschungsgebiet Experimentelle Orthopädie und Unfallchirurgie
Die Klinik ist intensiv an der Erstellung relevanter Leitlinien zur Behandlung schwerverletzter Patienten beteiligt. So werden Forschungsergebnisse in Handlungsanweisungen umgesetzt.
S3-Leitlinie Schwerverletztenversorgung
- Abschnittsverantwortlicher für die „Erste operative Phase“: Prof. Dr. med. Frank Hildebrand,
- Abschnittsverantwortlicher für die Obere Extremität : Priv.-Doz. Dr. med. Klemens Horst
S3-Leitlinie „Intensivmedizin nach Polytrauma“
- Leitlinienkoordinatoren: Prof. Dr. med. Gernot Marx & Prof. Dr. med. F. Hildebrand
S2-Leitlinie „Verletzungen des Azetabulums“
- Abschnittsverantwortlicher für die „Klinische Erstversorgung“: Prof. Dr. med. F. Hildebrand.
- Hans-Liniger-Preis 2022
- Wissenschaftspreis AO Trauma Deutschland 2021
- AO Nachwuchsförderung 2021
- DGOOC-Stipendium für Doktoranden 2021
- Kurzzeitstipendium der Medizinischen Fakultät der RWTH Aachen University 2021
- NOUV Forschungspreis 2018
- Traumaregister DGU – Publikation des Jahres 2018: Blunt Cerebrovascular Artery Injury and Stroke in Severely Injured Patients: An International Multicenter Analysis (World J Surg (2018) 42: 2043-2053 (TNT-Kongress)
- Innovationspreis 2017 (DGU)
- Best Oral Presentation Awards 2002, 2013, 2015 & 2016 (ECTES)
- Orthopaedic Research Society Travel Award 2016 (ORS & DGU)
- Posterpreis (Mit- Preisträger) 2016: Induzierte Hypothermie schützt die Enterozytenfunktion nach Polytrauma im Großtiermodell (DGU)
- New Investigator Awards 2004, 2011, 2012 & 2014 (Shock Society)
- Congress Grants 2012, 2013 & 2015 (ESTES)
- Posterpreis 2013: Das Outcome nach kindlichem Schädel-Hirn-Trauma: welchen Einfluss nimmt das Alter? (NOUV)
- Posterpreis (Mit-Preisträger) 2012: Der Einfluss des Body Mass Index beim polytraumatisierten Patienten 2012 (DGCh)
- Axis-Forschungspreis (Mit-Preisträger) 2011 (NOUV)
- Else Kröner Memorial Award 2008 (DIVI)
- Posterpreis 2007 (EATES/ETS)
- Förderpreis Intensivmedizin 2004 (DGCh)
- Injury Prize 2003 (Britisch Trauma Society)
- Best presentation (Mit-Preisträger) 2003 (Greek Trauma Society)
- Best European Paper 2002: Early evaluation of blunt chest trauma: Development of a scoring system for early decision making (British Trauma Society)
