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Einleitung: Die pathologische Mineralisation von hyalinem Gelenkknorpel tritt häufig bei Arthrose auf. Das Problem, diesem Phänomen eine pathogenethische Bedeutung beizumessen besteht darin, die Mineralisationen sicher zu Identifizieren und zu Quantifizieren.

Ziel dieser Untersuchung ist es, verschiedene Methoden zur Identifizierung von Knorpelmineralisationen an Patienten mit Gonarthrose durchzuführen und deren Wertigkeit für die Analyse darzustellen.

Methode: Von 30 Patienten, denen bei Gonarthrose eine Kniegelenkendoprothese implantiert wurde, konnten Knorpelpräparate von der medialen Femurkondyle gewonnen werden. Die präoperativen Röntgenbilder wurden auf Mineralisationen hin untersucht. Von den Knorpelpräparaten wurden Kontaktradiographien mit einem hochauflösenden digitalen Mammographiegerät (DCR) durchgeführt. Die Präparate wurden für elektronenmikroskopische Untersuchung (EM) einschließlich röntgendispersiver Elementanalyse (EDX) sowie für Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Raman-Spektroskopie aufgearbeitet. Die Messungen wurden mit Standards für Hydroxylapatit (HA) und Kalziumpyrophosphatdihydrat (CPPD) verglichen.

Ergebnis: Das Röntgenbild zeigte in 10 von 30 Patienten Mineralisationen. Mit der DCR konnten in allen Knorpelpräparaten Mineralisationen erkannt werden. Über eine Pixelanalyse ist eine Quantifizierung der Mineralisationsfläche möglich. Die mittlere Mineralisationsfläche betrug 2,2% (±11,2%). Die EM kann sicher Mineralisationen von Knorpelgewebe unterscheiden. Die Auflösung ist feiner als die Kontaktradiographie, zeigt aber gute Übereinstimmung in der Lokalisation. Mit dem kombinierten EDX-System lassen sich über die Elementanalyse aus dem Verhältnis von Kalzium zu Phosphat Rückschlüsse auf die Art der Mineralisation ziehen. Die Vergleiche mit den HA und CPPD-Standarts ergab in allen Fällen Spektren, die mit denen des HA identisch waren und in 4 Patienten Spektren, die dem CPPD entsprachen. Die Raman-Spektroskopie identifiziert die Mineralisation über das Brechungsverhalten. Die Ergebnisse der EM/EDX-Messung konnten mit der Raman-Spektroskopie bestätigt werden. Die TEM-Analyse ist sehr aufwendig aber über die Analyse des Diffraktionsspektrums sehr genau in der Identifikation, aber nur bedingt geeignet Aussagen über die Quantifizierung zu erhalten. Mit der TEM-Analyse war es möglich, Übergangspasen des HAP wie Octa- und Tricalciumphosphat zu Identifizieren.

Diskussion: Das Röntgenbild ist ungeeignet, Mineralisationen sicher zu erkennen. Die DCR ist eine einfache Methode, die Mineralisationen im Knorpel zu identifizieren und zu Quantifizieren. Im EM in Kombination mit EDX lässt sich zuverlässig die Verteilung, Menge und Art der Mineralisation bestimmen. Die sichere Identifizierung der Mineralisationen ist nur über eine Spektralanalyse möglich, die im TEM sehr aufwendig ist und mittels Raman-Spektroskopie einfacher durchgeführt werden kann. Aussagen über die Quantität können beide Verfahren nicht liefern.