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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Kniearthrose: Mechanische Knorpelqualität und ICRS Score

Meeting Abstract (DGU 2004)

  • presenting/speaker R. Kleemann - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité, Unfallchirurgie, Berlin
  • A. Cedraro - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité, Unfallchirurgie, Berlin
  • D. Krocker - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité, Orthopädie, Berlin
  • G. Matziolis - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité, Orthopädie, Berlin
  • G. Duda - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité, Unfallchirurgie, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguA1-215

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2004/04dgu0006.shtml

Veröffentlicht: 19. Oktober 2004

© 2004 Kleemann et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Gelenkarthrosen sind zumeist mit einem Verlust an mechanischer Qualität der Knorpelschicht verbunden. Klinisch wird der Zustand des Knorpels überwiegend subjektiv durch Palpation oder mit einem Tasthaken bestimmt - über die quantitativen mechanischen Veränderungen von arthrotischem Gelenkknorpel ist nur wenig bekannt. Kenntnisse über die mechanischen Eigenschaften arthrotischen Knorpels sind wichtig für die präoperative Diagnostik und der Entwicklung von Knorpelersatzmaterialien.

Methoden

Humane Tibiaplateaus (n=21, a=70±13 Jahre) wurden während einer OP zum künstlichen Knieersatz entnommen und in 0.9% Kochsalzlösung gelagert. Der tibiale Gelenkknorpel wurde von zwei Untersuchenden nach dem ICRS Score beurteilt. Tibiale Regionen mit einem ICRS Grad 4 wurden nicht einbezogen. Mit einem speziellen Werkzeug wurden von jeder ICRS Score Gruppe Knorpel-Knochen-Zylinder (Ø 6mm) entnommen und für biomechanische und histologische Untersuchungen aufgeteilt. Für die mechanischen Tests wurde jeder Probe die Knorpelschicht vom Knochen gelöst und die Dicke der Knorpelproben bestimmt.

Eine Materialprüfmaschine (HPMT, Auflösung 0.1µm/ 0.005N für Deformation/Kraft) ermöglicht die Messung der biphasischen Materialeigenschaften von Knorpel. Nach einer Vorlast von Fp=0.003N wird stufenweise die Belastung in Fn=0.019N-Schritten erhöht, bis eine Kompression des Knorpelmaterials von δ=25% erreicht war. Das Kriechverhalten wurde aufgezeichnet und numerisch ausgewertet. In der histologischen Analyse wurde eine HE-Färbung zur Beurteilung der Morphologie, und eine Safranin-O-Färbung zur Bestimmung des Proteoglykan- und Kollagen-Gehalts benutzt.

Ergebnisse

In allen untersuchten Tibiaplateaus konnte Knorpel in unterschiedlichen Degenerations-Stadien vorgefunden werden. Insbesondere der mediale Knorpelanteil war in der klinischen Population aufgrund häufiger Varus-Gonarthrosen deutlich verringert.

Die Ergebnisse aus der mechanischen Analyse zeigen einen Zusammenhang zwischen ICRS Score und Steifigkeitsverlust: Für ICRS Grad 1 wurde ein E-Modul von E1=0.53±0.05 MPa, für ICRS Grad 2 von E2=0.37±0.13 MPa, und für ICRS Grad 3 von E3=0.28±0.12 MPa bestimmt (p<0.01). Die Knorpeldicke war tendienziell bei den höher degenerierten Proben geringer und betrug durchschnittlich 1.96±0.44mm.

Die histologische Beurteilung zeigt eine deutliche Verschlechterung der Matrixstruktur und eine Abnahme des Kollagen-Gehaltes bei höherem ICRS Grad; die ICRS Beurteilung der Proben konnte in der Histologie bestätigt werden.

Schlussfolgerungen

Die degenerierten tibialen Knorpelareale im arthrotischen Knie zeigen eine signifikante Verringerung des E-Moduls um etwa 25% mit jedem ICRS Grad. Die Unterscheidung von ICRS Grad 1 und Grad 2 im direkten Vergleich zu intaktem Gelenkknorpel (0.7MPa, Mow et al., 1991) offenbart nur eine moderate Abnahme der mechanischen Knorpelstabilität und scheint sogar kleiner als klinisch erwartet.