Untersuchungen zur Knorpelsteifigkeit und Knorpeldicke des Kniegelenkes am distalen Femur des Pferdes im Zusammenhang mit dem Kollagen- und Glykosaminoglykangehalt des hyalinen Gelenkknorpels
Lade...
Datum
Autor:innen
Betreuer/Gutachter
Weitere Beteiligte
Beteiligte Institutionen
Herausgeber
Zeitschriftentitel
ISSN der Zeitschrift
Bandtitel
Verlag
Lizenz
Zitierlink
Zusammenfassung
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Referenzwerte zur Knorpelsteifigkeit und Knorpeldickedes Kniegelenkes am distalen Femur von adulten gesunden Pferden zu ermitteln. Zusätzlichwurden die Knorpelbestandteile Glykosaminoglykane und Kollagen bestimmt. DieseMessergebnisse sowie die Korrelation der einzelnen Messdaten sollen als Grundlage in derArthroseforschung am Pferd verwendet werden. Die eigenen Untersuchungen hattenfolgende Zielstellung:1.) Bestimmung von Referenzwerten zur Knorpelsteifigkeit und Knorpeldicke inverschiedenen Arealen des Femoropatellar- und Femorotibialgelenkes am distalen Femurbeim Pferd.2.) Es ist zu prüfen, wie hoch die Knorpelsteifigkeit und die Korpeldicke in verschiedenenArealen des Kniegelenkes sind.3.) Im Bereich der gemessenen Knorpelareale soll quantitativ der Glykosaminoglykan- undder Kollagengehalt bestimmt werden.4.) Untersucht werden soll die Korrelation zwischen der Knorpelsteifigkeit und derKnorpeldicke sowie den Knorpelbestandteilen Glykosaminoglykane und Kollagen(Abb. 1).5.) Es ist zu prüfen, welchen Einfluss die Messmethode einer vierfachen Messung amgleichen Punkt auf die Messergebnisse zur Knorpelsteifigkeit besitzt.Untersucht wurde der gesunde Gelenkknorpel des Femoropatellar- und desFemorotibialgelenkes am distalen Femur von 15 euthanasierten Warmblutpferden. Für dievorliegende Studie wurde ein von der Arbeitsgruppe um Lyyra entwickeltes Nachfolgemodell(Artscan® 200) mit dem Computerprogramm Artscan® 200 Version 1.0 verwendet. DieGelenkflächen am distalen Femur wurden an 26 Messpunkten bezüglich der Knorpelsteifigkeitund der Knorpeldicke untersucht (Abb. 15). Die sonographisch ermittelte Knorpeldicke wurdedefiniert als der Abstand zwischen der Knorpeloberfläche und der auf dem Monitor sichtbarenhyperechogenen Reflexzone des subchondralen Knochens. Für die sonographischeUntersuchung wurde das Real-Time Ultraschallgerät LOGIQ TM 500 PRO Series der Fa. GEMedical Systems, Milwaukee, Wisconsin (USA) verwendet. Zur Bestimmung der Knorpeldickekam ein Linearschallkopf vom Typ 739L (Abb. 17) zum Einsatz. Bei der Bestimmung desProteoglykangehaltes wurde quantitativ der Gehalt an sulfatierten Glykosaminoglykanen bestimmt, beruhend auf dem Verfahren nach Farndale. Diese Untersuchung erfolgte an 10 verschiedenen Messpunkten (Abb. 19). Der Hydroxyprolingehalt wurde ebenfalls an 10 Positionen bestimmt (Abb. 19) und nach dem Verfahren von Woessner (1961) in einer modifizierten Art nach Stegemann und Stalder (1967) ermittelt. Der quantitative Kollagengehaltwurde aus dem Hydoxyprolinanteil mit dem Faktor 7,4 berechnet.Für die rechte distale Femurhälfte schwankt die Knorpelsteifigkeit zwischen 0,264 N am PunktE4 (kaudaler Bereich des medialen Femurkondylus) und 1,065 N am Punkt A1 (abaxial im proximalen Bereich des lateralen Rollkammes) (Tab. 6). Auffallend ist, dass der Minimalwertam linken Femur von 0,202 N ebenfalls am Punkt E4 (kaudaler Bereich des medialenFemurkondylus) sowie der Maximalwert von 0,834 N an der Position A1 (abaxial improximalen Bereich des lateralen Rollkammes) auftreten (Tab. 7). Beide graphischen Darstellungen (Abb. 26/27) zeigen einen wannenförmigen Verlauf. Die Knorpelsteifigkeit istim Bereich des lateralen Kondylus signifikant höher als medial (Abb. 28/29). ImFemoropatellargelenk wurden höhere Werte zur Knorpelsteifigkeit bestimmt als imFemorotibialgelenk.Die Knorpeldicke am rechten Knie schwankt zwischen 0,704 mm am Punkt A1 (abaxial improximalen Bereich des lateralen Rollkammes) und 2,838 mm am Punkt E3 (kranialer Bereichdes medialen Femurkondylus). Die Knorpeldicke am linken Knie variiert zwischen 0,682 mmam Punkt G1 (abaxial im proximalen Bereich des medialen Rollkammes) und 2,824 mmebenfalls am Punkt E3 (kranialer Bereich des medialen Femurkondylus). Die Werte zurKnorpeldicke ergeben, dass der Knorpel im Femoropatellargelenk lateral signifikant dicker alsmedial ist. Im Femorotibialgelenk dagegen werden höhere Knorpeldickenwerte im Bereich desmedialen Femurkondylus festgestellt als lateral (Abb. 34/35).Am rechten Knie wurde ein Glykosaminoglykangehalt zwischen 23,128 & #956;g/mg Knorpel amPunkt F2 (distaler Scheitelpunkt des medialen Rollkammes) und 37,484 & #956;g/mg Knorpel amPunkt F4 (kaudaler Bereich des medialen Kondylus) gemessen (Tab. 12). Am linken Knieschwanken die Werte zwischen 21,638 & #956;g/mg Knorpel am Punkt F2 (distaler Scheitelpunkt desmedialen Rollkammes) und 37,896 & #956;g/mg Knorpel am Punkt B3 (kranialer Bereich deslateralen Femurkondylus) (Tab. 13).Der Hydroxyprolingehalt am rechten Knie variiert zwischen 8,449 & #956;g/mg Knorpel am PunktF4 (kaudaler Bereich des medialen Femurkondylus) und 13,862 & #956;g/mg Knorpel am Punkt B2(distaler Scheitelpunkt des lateralen Rollkammes) (Tab. 15). Am linken Knie wurden Werte zwischen 8,987 & #956;g/mg Knorpel am Punkt D1 (proximaler Bereich der Trochlea ossis femoris)und 14,423 & #956;g/mg Knorpel am Punkt F2 (distaler Scheitelpunkt des medialen Rollkammes)ermittelt (Tab. 16).In der vorliegenden Arbeit konnte anhand des gepoolten Regressionskoeffizientennachgewiesen werden, dass die Knorpelsteifigkeit ohne die Positionen D1 und D2 (Trochleaossis femoris) in den Reihen 1-4 pro zunehmender Knorpeldicke in mm um 0,073 N signifikantabnimmt. Für die Reihen 1-2 mit den Positionen D1 und D2 (Trochlea ossis femoris) wurdeebenfalls eine signifikante Abnahme um 0,098 N pro mm zunehmender Knorpeldickefestgestellt. Wird die Abhängigkeit zwischen der Knorpelsteifigkeit und der Knorpeldickegenauer untersucht, zeigt sich, dass die Art der Betrachtung für diese Untersuchung einewichtige Rolle spielt. Werden die Variablenpaare Knorpelsteifigkeit und Knorpeldicke getrenntnach der Lokalisation, aber die Seiten rechts und links in einem Plot zusammengefasst,entstehen für die Positionen B1, C1, D1, D2, G2, F3, G4 signifikante lineare Korrelationen(Abb. 44). Bei der Pseudoreplikation (Abb. 45), entsteht ein nicht linearer Zusammenhang. Beidünnem Knorpel (<1,0 mm) werden hohe Werte zur Knorpelsteifigkeit gemessen. Zwischenden Bereichen 1,0-2,6 mm Knorpeldicke erscheint die Korrelation linear. Ab einer hohenKnorpeldicke (>2,6 mm) nähert sich die Kurve einem nahezu konstanten Wert von 0,3 N an.Mit zunehmendem Hydroxyprolingehalt steigen die Werte zur Knorpelsteifigkeit bei einemKorrelationskoeffizienten R=0,144 signifikant an (p<0,013; Abb. 46). Für die Reihen 1-4 ohnedie Position D (Trochlea ossis femoris) wurde festgestellt, dass pro MillimeterKnorpeldickenzunahme eine Abnahme des Hydroxyprolingehaltes um 0,816 & #956;g/mg Knorpelerfolgt. Für die Reihen 1-2 mit den Positionen D1 und D2 (Trochlea ossis femoris) entstehtanhand des gepoolten Regressionskoeffizienten eine Abnahme um 0,607 & #956;g/mg Knorpel proMillimeter Knorpeldicke.Der Vergleich zwischen Knorpeldicke und Glykosaminoglykangehalt bei den eigenenMessungen ergibt keinen nachweisbaren signifikanten Effekt. Ebenso konnte bei einerverwendeten Aufdruckraft von 3 N kein signifikanter Zusammenhang zwischen denMesswerten zur Knorpelsteifigkeit und dem Glykoaminoglykangehalt nachgewiesen werden.Abb. 48 zeigt, dass mit p>0,05 kein signifikanter Zusammenhang zwischen der Knorpeldickeund der Körpermasse gemittelt über die Seiten rechts und links existiert.Deutliche Abnahmen zur Knorpelsteifigkeit konnten zwar zwischen der Messung 1 und 2 mit2,73 % bzw. Messung 3 und 4 mit 4,48 % festgestellt werden. Beim Vergleich der131Knorpelsteifigkeit zwischen dem ersten und zweiten Durchgang ergab sich jedoch nur eineReduzierung der Werte um 0,85 %. Durch die Gliederung in zwei Durchgänge wurde die in derLiteratur angegebene Relaxationszeit für Knorpel von 1200-1800 Sekunden (Bommer et al.2006) in jedem Falle eingehalten. Anhand dieser Erholungsphase für den Knorpel könnte diegeringe Abnahme der Knorpelsteifigkeit zwischen Durchgang 1 und 2 erklärt werden. In einernachträglichen Untersuchung wurden ebenfalls geringe Abnahmen zur Knorpelsteifigkeit mit0,02 % zwischen den Messungen 1 und 3 nachgewiesen. Diese Trendveränderungen bestätigendie Vermutung, dass viele kurz hintereinander durchgeführte Messungen die Werte zurKnorpelsteifigkeit beeinflussen.Schlußfolgerung:Anhand der ermittelten Ergebnisse kann festgestellt werden, dass sich die ParameterKnorpelsteifigkeit und Knorpeldicke bei gesunden Gelenken offensichtlich an dieGelenkphysiologie anpassen. Während des Wachstums kommt es durchDifferenzierungsprozesse zu Veränderungen in der Knorpelsteifigkeit und der Knorpeldicke.Die Knorpelsteifigkeit und die Knorpeldicke verhalten sich unter Berücksichtigung derBetrachtungsweise gegensätzlich. Die Knorpeldicke beeinflußt die Werte zurKnorpelsteifigkeit entscheidend und sollte daher bei der Indentermessung immerberücksichtigt werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass erst ab einer Knorpeldicke>1 mm realistische Werte zur Knorpelsteifigkeit entstehen.Mit zunehmendem Kollagengehalt stiegen in der Untersuchung die Knorpelsteifigkeitswertesignifikant an. Daraus kann auch anhand bereits bestehender Literatur abgeleitet werden, dassbei der Indentermessung eine intakte superfizielle Kollagenschicht eine entscheidende Rollespielt. Auffallend war, dass zwischen dem Glykoaminoglykangehalt und den ParameternKnorpelsteifigkeit sowie der Knorpeldicke keine signifikanten Abhängigkeiten festgestelltwurden. Auch der Einfluß der Körpermasse auf die Knorpeldicke am gesunden Kniegelenkist unwesentlich. Die eigenen praktischen Erfahrungen an Gelenkpräparaten bestätigen dieLiteraturmeinung, dass das Gerät der Firma Artscan medical innovations aufgrundzahlreicher nicht oder nur schwer beherrschbarer Fehlerquellen für die Arthroskopieungeeignet erscheint. Demgegenüber ist dieses Messsystem für wissenschaftliche Studien anPräparaten verwendbar. Für den intraoperativen Einsatz sind weitere Forschungs- undtechnische Entwicklungsstrategien notwendig.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler