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Fragestellung: Im fortgeschrittenen arthrotisch destruierten Kniegelenk wurden zur erweiterten Klassifikation des Knorpelschadens pathologische Gewebeveränderungen makroskopisch (ICRS), biophotonisch (NIRS: Nahinfrarotspektroskopie), biomechanisch (E-Modul), histologisch (Mankin score) und biochemisch (Bestimmung des Glykosaminoglykan (GAG)-gehaltes) analysiert. Die Untersuchungsmethoden differieren in ihrer Reliabilität, Spezifität und klinischen Praktikabilität. Der Zusammenhang zwischen dem Stadium der Erkrankung und objektiv messbaren Größen wurde untersucht und zur Beurteilung und Weiterentwicklung einer innovativen Untersuchungsmethode zur Evaluierung und Klassifizierung des Knorpelschadens im Kniegelenk – der NIRS genutzt.

Methodik: Es wurden 25 Patienten (15 weiblich, 10 männlich, mittleres Alter 64,6 Jahren) eingeschlossen, die aufgrund einer fortgeschrittenen Gonarthrose einen prothetischen Gelenkersatz erhielten. Aus definierten Zonen der resezierten femoralen und tibialen Gelenkflächen wurden postoperativ osteochondrale Zylinder (n=158) differenter Schädigungsgrade mit einem Hohlbohrer entnommen und anschließend makroskopisch durch Klassifikation des Arthrosegrades nach ICRS, biophotonische Strukturmerkmale durch NIRS und biomechanisch durch Bestimmung des statischen E-moduls beurteilt. Der Mankin Score diente der histologischen Beurteilung pathologischer Knorpelveränderungen und die Bestimmung des Glykosaminoglykangehaltes der biochemischen Analyse des gestörten Metabolismus der Proteoglykane. 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 Untersuchungsmethoden erbrachte verschieden potente Spearman Koeffizienten zwischen ρ=0,22 und 0,67 und zeigte signifikante Ergebnisse (p<0,001) zwischen dem makroskopischen und histologischen Degenerationsgrad, der Knorpelsteifigkeit (E-Modul), den biophotonischen und biochemischen Charakteristika.

Es konnten eindeutige Zusammenhänge zwischen dem Schädigungsgrad (ICRS) und den biophotonischen, biomechanischen, histologischen und biochemischen Eigenschaften des Knorpels nachgewiesen werden, die der Objektivierung und Spezifizierung degenerativer, struktureller und mechanischer Eigenschaften 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 dar, die zukünftig in der klinischen Routine eingesetzt werden könnte.