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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2022)

25. - 28.10.2022, Berlin

Die in-vitro-Testbedingungen beeinflussen die biomechanischen Eigenschaften degenerierter lateraler Menisken – ein Ringversuch

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Luisa de Roy - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Traumaforschung Ulm, Universitätsklinikum Ulm, Ulm, Germany
  • Oihana Piquet - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Traumaforschung Ulm, Universitätsklinikum Ulm, Ulm, Germany
  • Graciosa Quelhas Teixeira - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Traumaforschung Ulm, Universitätsklinikum Ulm, Ulm, Germany
  • Max Weiske - Universitätsklinikum Freiburg, Muskuloskelettales Forschungslabor, Freiburg, Germany
  • Hermann Otto Mayer - Universitätsklinikum Freiburg, Muskuloskelettales Forschungslabor, Freiburg, Germany
  • Anita Ignatius - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Traumaforschung Ulm, Universitätsklinikum Ulm, Ulm, Germany
  • Michael Seidenstücker - Universitätsklinikum Freiburg, Muskuloskelettales Forschungslabor, Freiburg, Germany
  • Andreas Martin Seitz - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Traumaforschung Ulm, Universitätsklinikum Ulm, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022). Berlin, 25.-28.10.2022. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2022. DocAB70-717

doi: 10.3205/22dkou560, urn:nbn:de:0183-22dkou5600

Published: October 25, 2022

© 2022 de Roy et al.
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Text

Fragestellung: Die biomechanischen Eigenschaften degenerierter Menisken gewinnen in der Arthroseforschung zunehmend an Bedeutung [1]. Multiaxiale Prüfmaschinen ermöglichen eine zerstörungsfreie in-vitro Charakterisierung der viskoelastischen Eigenschaften über die gesamte Meniskusoberfläche [2]. Dabei können die Ergebnisse durch die Testbedingungen beeinflusst werden [1], [3]. Ziel dieses Ringversuches war es den Einfluss verschiedener Fixierungsmethoden und Laborumgebungen auf die viskoelastischen Eigenschaften degenerierter Menisken zu untersuchen.

Methodik: Neun degenerierte, laterale humane Menisken (KL-Score: 2-3; 70±9 Jahre) wurden in zwei Laboren (Lab A und Lab B) mittels Indentationsverfahren untersucht, wobei sich der Zustand der Menisken und ihre Fixierung in der Prüfmaschineunterschieden (Tabelle 1 [Tab. 1]).

Die Testparameter für den Indentationsversuch waren in beiden Laboren identisch und wie folgt: Indenterdurchmesser: 1 mm, Eindringtiefe= 2 mm, Eindringgeschwindigkeit= 0.2 mm/s, Relaxationszeit= 10 s. Analysiert wurden die maximal aufgebrachte Kraft (Pmax), der Instantaneous Modulus (IM, elastische Antwort) und der Relaxationsmodul (Et10, viskose Antwort). Die Meniskusoberfläche wurde in Vorderhorn (AH), Pars Intermedia (PI) und Hinterhorn (PH), sowie eine innere, mittlere und äußere Region unterteilt (Abbildung 1C [Abb. 1]). Unterschiede der Ergebnisse zwischen Lab A und Lab B wurden mit nichtparametrischen Tests analysiert, mit p<0,05 als statistisch signifikant.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In Lab B wurden signifikant niedrigere (p< 0,05) IM-Werte in der inneren und mittleren PI- und inneren PH-Region festgestellt (Abbildung 1A [Abb. 1]). In der äußeren PI- und PH-Region war der IM in Lab B statistisch höher. Statistisch niedrigere Werte für Et10 wurden in Lab B in den inneren und mittleren Regionen der AH, PI und PH ermittelt (p<0,05; Abbildung 1B [Abb. 1]). In Lab A wurden statistisch höhere Werte für Pmax in der inneren und mittleren Region ermittelt (p<0,05), mit Ausnahme der mittleren AH-Region (Abbildung 1D [Abb. 1]). Dieser Ringversuch zeigte, dass die Fixierungsmethode sowie ein Gefrier-Auftau-Zyklus die viskoelastischen Eigenschaften degenerierter humaner Menisken beeinflussen. Somit unterstreicht diese Studie die Aussage früherer Studien, dass bei Vergleichen eigener Ergebnisse mit Literaturwerten die Testbedingungen berücksichtigt werden müssen [1], [2]. Weiterhin wäre eine dehnungsgeregelte Prüfung im Vergleich zur Weggeregelten zweckmäßiger, da die definierte Eindringtiefe im dünnen Innenmeniskusbereich zu unphysiologischen Dehnungen führte.


Literatur

1.
Seitz AM, Osthaus F, Schwer J, Warnecke D, Faschingbauer M, Sgroi M, Ignatius A, Dürselen L. Osteoarthritis-related degeneration alters the biomechanical properties of human menisci before the articular cartilage. Front Bioeng Biotechnol. 2021 May 6;9:659989. DOI: 10.3389/fbioe.2021.659989 External link
2.
Sim S, Chevrier A, Garon M, Quenneville E, Lavigne P, Yaroshinsky A, Hoemann CD, Buschmann MD. Electromechanical probe and automated indentation maps are sensitive techniques in assessing early degenerated human articular cartilage. J Orthop Res. 2017 Apr;35(4):858-67. DOI: 10.1002/jor.23330 External link
3.
Lewis PB, Williams JM, Hallab N, Virdi A, Yanke A, Cole BJ. Multiple freeze-thaw cycled meniscal allograft tissue: A biomechanical, biochemical, and histologic analysis. J Orthop Res. 2008 Jan;26(1):49-55. DOI: 10.1002/jor.20473 External link