gms | German Medical Science

Fragestellung: Arthrotische Veränderungen im humanen Kniegelenk wurden makroskopisch (Outerbridge), radiologisch (Kellgren & Lawrence), biophotonisch (NIRS: Nahinfrarotspektroskopie) und biomechanisch (E-Modul) analysiert und klassifiziert. Die Untersuchungsmethoden differieren in ihrer Reliabilität, Spezifität und ihrer klinischen Praktikabilität. Der Zusammenhang zwischen dem Stadium der Erkrankung und objektiv physikalisch messbaren Größen wurde untersucht und ermöglicht die Beurteilung und Weiterentwicklung einer innovativen Untersuchungsmethode zur Evaluierung und Klassifizierung des Knorpelschadens im Kniegelenk - der NIRS.

Methodik: Es wurden 33 Patienten (15 männlich, 17 weiblich, mittleres Alter von 63,9 Jahren) eingeschlossen, die aufgrund einer fortgeschrittenen Gonarthrose einen prothetischen Gelenkersatz erhielten. Präoperativ angefertigte konventionelle Röntgenaufnahmen des Kniegelenkes in 2 Ebenen dienten zur radiologischen Begutachtung des Knorpelschadens nach Kellgren & Lawrence. Aus definierten Zonen der resezierten femoralen und tibialen Gelenkflächen wurden postoperativ osteochondrale Zylinder (n=208) differenter Schädigungsgrade mit einem Hohlbohrer entnommen und anschließend makroskopisch durch Klassifikation des Arthrosegrades nach Outerbridge, biophotonische Strukturmerkmale durch NIRS und biomechanisch durch Bestimmung des statischen E-Moduls beurteilt. Um Beziehungen zwischen charakteristischen Gewebeeigenschaften und - veränderungen der unterschiedlichen Untersuchungsmethoden zu identifizieren wurde der Spearman Korrelationskoeffizient zur statistischen Auswertung bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Korrelationsanalyse der verschiedenen Methoden erbrachte verschieden potente Spearman Koeffizienten zwischen r=0,04 und 0,61 und zeigte signifikante Ergebnisse (p<0,001) zwischen dem makroskopischen Degenerationsgrad (Outerbridge), der Knorpelsteifigkeit (E-Modul), und biophotonischer Charakteristika. In keinem Fall fanden sich Korrelationen zur radiologischen Evaluation (Kellgren & Lawrence).

Es konnten eindeutige Zusammenhänge zwischen dem Schädigungsstadium (Outerbridge) und den biomechanischen und biophotonischen Eigenschaften des Knorpels nachgewiesen werden, die der Objektivierung degenerativer, struktureller und mechanischer Veränderungen dienen. Mit fortschreitender Degeneration und Knorpeldestruktion sind das biomechanische Verhalten und strukturelle Eigenschaften des Knorpels gestört, so dass seine physiologischen Funktionen und Regenerationsmechanismen negativ beeinflusst werden. Zusätzlich stellt die Nahinfrarotspektroskopie eine innovative, reproduzierbare und objektive Untersuchungstechnik zur Diagnostik und Klassifikation des Knorpelschadens in vivo dar, die zukünftig in der klinischen Routine eingesetzt werden könnte.