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Fragestellung: Wesentliche Parameter des hyalinen Knorpels zeigen im Verlauf des Arthroseprozesses tibialseitig abhängig von der Pathogenese meist ein abweichendes Verhalten vom den Verhältnissen am Femurkondylus. Zur Eruierung der biomechanischen Ätiologie der Knorpeldegenration durch Veränderungen des subchondralen Knochens wurde eine mikrostrukturelle und histomorphometrische Analyse des subchondralen Knochens bei intaktem Knorpel sowie frühen und höhergradigen arthrotischen Veränderungen durchgeführt und diese sowohl femoral als auch tibial untereinander sowie mit dem Status des hyalinen Knorpels korreliert. Hiermit können Änderungen des biomechanischen Verhaltens des subchondralen Knochens im Verlaufe des Arthroseprozesses bewertet werden.

Methodik: Bei Knie TEP Implantationen wurden osteochondrale Proben mit Knorpelschäden ICRS Grade 1b (Gruppe A, 18 Proben) und 3a/b (Gruppe B, 16 Proben) femoral und tibial gewonnen, 9 gesunde Knorpelbiopsien dienten als Kontrollgruppe. Es erfolgte eine histomorphometrische (Halbautomatisches Analysesystem) 2D- und eine mikrostrukturelle (HR micro-CT) 3D-Analyse des Knochens. Der Knorpel wurde u.a. mittels semiquantitativer real time PCR (Kollagen I & II, Aggrecan) untersucht. Zusätzlich erfolgte eine Untersuchung auf Unterschiede der untersuchten Parameter bei physiologischer Beinachse bzw. bei varischen /valgischen Abweichungen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei physiologischer Beinachse lag sowohl im Knorpel wie im subchondralen Knochen eine Tendenz der femoralen Strukturen zu stärkeren Veränderungen vor, bei Achsabweichungen waren jedoch die tibialen Strukturen der komprimierten Areale signifikant stärker betroffen. Dies galt auch für die Knorpeldicke. Histomorphometrie und mikrostrukturelle Analyse des subchondralen Knochens der beiden Gruppen zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe zunehmende Veränderungen. Die Knorpelparameter in der RT PCR korrelierten in Gruppe B deutlich mit dem Anstieg der Bone Volume Fraction, die Trabecular Thickness zeigte einen leichten Anstieg. Trabecular Number und Separation, Structure Model Index, Connectivity Density und Degree of Anisotropy korrelierten invers.

Die Bone volume fraction nahm femoral mit zunehmender Distanz vom Knorpel ab, wobei das Gefälle bei fortgeschrittener Degeneration höher war, tibial war dies nicht signifikant zu beobachten.

Die stadienabhängigen Veränderungen des subchondralen Knochens korrelieren gut mit den Schäden des hyalinen Knorpels. Sowohl die knorpeligen wie knöchernen Veränderungen sind tibial stärker ausgeprägt als femoral, wenn Achsabweichungen vorliegen, besonders wenn diese auch mit einem Verlust an Meniskusintegrität assoziiert sind. Die knöchernen Veränderungen waren dann fortgeschrittener als die knorpeligen. Es findet sich u.a. eine schlechtere Trabekelorientierung, wasdie Änderung der biomechanischen Parameter und die unzureichende Lastübernahme erklärt. Offensichtlich wirkt die mechanische wie biochemische Interaktion subchondraler Gewebe mit dem Knorpel wechselseitig.