Knorpelhistologie

Die histologische Untersuchung der einheitlichen Gewebestruktur eines Knorpels ist eine weitere Methode, Osteoarthrose zu quantifizieren. Sie beruht darauf, dass bei gesunden Individuen ein Gleichgewicht zwischen dem Abbau und der Synthese der Knorpelmatrix besteht. Proteoglykane sind ein Hauptbestandteil des Gelenkknorpels. Die Bestimmung ihres Anteils an der Matrix ist Bestandteil des Mankin-Scores, der die histochemischen Veränderungen des Gelenkknorpels bei Osteoarthrose berücksichtigt (51).

1.3.1.4 Histomorphometrie (Trabecular Bone Volume)

Die histomorphometrische Bestimmung erlaubt eine Aussage über den Mineralisationsstatus der subchondralen Platte. Bei einer Osteoarthrose kommt es zu einem um 30 % höheren BV/TV als bei gesunden Individuen (52). Die Berechnung der BV/TV nach der von Parfitt im Jahre 1987 erstellten Methode wurde unter anderem bereits in einem Rattenmodell angewendet, in dem der Prozess der Osteoarthrose nach einer Durchtrennung des vorderen Kreuzbandes und einer Meniskektomie untersucht wurde (56;70).

1.3.1.5 Subchondrale Knochendichte

Ein weiteres Kriterium für OA ist die subchondrale Sklerosierung. Die subchondrale Knochendichte kann mittels Messungen der BMD bestimmt werden. Im Rahmen einer Osteoarthrose ist eine um 5 % erhöhte BMD subchondral zu beobachten (45;46;65).

Üblicherweise werden die BMD-Messungen heute mittels der Dual-energy X-Ray Absorptiometry (DXA oder DEXA) oder Computertomographie durchgeführt (66). Die DEXA-Messung ist durch hohe Präzision, Reproduzierbarkeit sowie geringe Strahlenbelastung gekennzeichnet (67). Im Rahmen dieser Studie wurde die BMD mittels der Dual-energy-X-Ray-Absorptiometry (DXA) bestimmt. Diese Methode wurde bereits in vorangegangenen Studien an Schafen angewandt, um osteoarthrotische Veränderungen zu definieren (68).

Hypothese:

Nach einem Ersatz des vorderen Kreuzbandes sind komplexe osteochondrale Veränderungen, bedingt durch Wachstum, Inaktivität oder eine beginnende Arthrose, zu erwarten.

Ziel der Studie:

Da die Ruptur des vorderen Kreuzbandes vor allem bei Kindern zu einer hohen Rate an posttraumatischen Osteoarthrosen führen kann, ist das Ziel dieser Studie, die frühen osteochondralen Veränderungen nach einem Ersatz des vorderen Kreuzbandes im Wachstumsalter an einem juvenilen Schafmodell herauszuarbeiten. Die Beschreibung dieser frühen Veränderungen während des Wachstums soll ein besseres Verständnis jener komplexen Vorgänge ermöglichen, die schließlich in einer Arthrose des betroffenen Gelenkes münden können.

2 Material und Methoden

2.1 Studienaufbau

Der für diese Studie durchgeführte Tierversuch wurde von der zuständigen Behörde, dem Niedersächsischen Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES), unter der Tierversuchsnummer 05/933 genehmigt. Die notwendigen Operationen wurden unter Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen durchgeführt, insbesondere im Zusammenhang mit den lebenden Tieren nahmen nur berechtigte Personen Arbeiten vor. Im Rahmen der Studie wurde an 24 weiblichen Schwarzkopfschafen im Alter von vier Monaten eine Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes durchgeführt. Die Schafe waren in drei Versuchsgruppen mit jeweils acht Tieren eingeteilt und wurden sequentiell nach 6, 12 und 24 Wochen post operationem euthanisiert. Darüber hinaus gab es eine Vergleichsgruppe für den Zeitpunkt Null. Diese bestand lediglich aus den Hintergliedmaßen sechs weiterer Schafe. Im Laufe der postoperativen Phase starben zwei Tiere aus Gründen, die nicht mit der Operation zusammenhingen. Deshalb standen für die 6-Wochen-Gruppe ebenfalls nur sechs Untersuchungstiere zur Verfügung. Alle Eingriffe wurden durch denselben Operateur und mit derselben Operationstechnik durchgeführt. Die nicht operierte, kontralaterale linke Seite diente jeweils als Kontrollgruppe.

An den unmittelbar nach der Euthanasie eröffneten Kniegelenken der Tiere fand eine makroskopische Beurteilung der Knorpelstruktur statt. An einem osteochondralen Plug im Durchmesser von 10 mm wurden zusätzlich histologische, biomechanische, histomorphometrische und radiologische Untersuchungen durchgeführt.

2.2 Tierhaltung

2.2.1.1 Prä operationem

Die 24 weiblichen Schwarzkopfschafe stammten vom Niedersächsischen Schafverwertungsdienst. Sie wurden nach Erhalt der Genehmigung im Zentralen Tierlabor der Medizinischen Hochschule Hannover eingestallt. Zuvor waren alle Tiere mit Albendazol (Valbazen, Pfizer, Karlsruhe, Deutschland) oder Moxidectin (Cydectin, Fort Dodge,

operationem zwischen 28,0 und 35,8 kg. 14 Tage vor Versuchsbeginn standen die Tiere in Vierergruppen zwecks Quarantäne und Eingewöhnung auf einer mit Stroh eingestreuten Box von 2,5 m x 3 m Größe.

Die tägliche Futterration betrug pro Tier ca. 1 kg Heu. Zusätzlich bekamen sie 100-200 g pelletiertes Mischfutter (Ergänzungsfuttermittel für Zuchtschafe [Hg 58 S], Raiffeisen).

Darüber hinaus stand den Schafen ein Mineralleckstein (Mineralleckmasse für Schafe, KAWO, Hildesheim, Deutschland) als Zusatzfutter zur Verfügung. Wasser wurde über Selbsttränken ad libitium angeboten. Schließlich wurde auf täglichen Kontakt mit Menschen, Betreuung und medizinische Überwachung geachtet.

Um die Nüchternheit des jeweiligen Tieres, das operiert werden sollte, zu gewährleisten, verbrachte es 24 Stunden vor seiner Operation in einer nicht eingestreuten Box mit freiem Wasserzugang.

2.2.1.2 Post operationem

Während der Aufwachphase und in der ersten Nacht post operationem verweilten die Schafe in einer Einzelbox mit den Maßen 1,2 m x 1,6 m. Dadurch konnte eine Bewegungseinschränkung im frisch operierten Zustand gewährleistet werden. Die Box war mit Stroh eingestreut und Wasser wurde ad libitium mittels Selbsttränken angeboten. Um der möglichen Gefahr einer Schlundverstopfung entgegenzuwirken, stand den Schafen Heu und Kraftfutter erst wieder ab dem ersten Tag post operationem zur Verfügung. Die Schafe konnten ihre operierte Gliedmaße sofort nach der Operation schmerzadaptiert belasten. In den ersten Tagen post operationem bestand dementsprechend eine vorübergehende Lahmheit, ein Limit bei der Belastbarkeit bestand jedoch zu keinem Zeitpunkt der Untersuchung. In den darauf folgenden sieben bis zehn Tagen waren die Schafe in einem 12 m² großem Stall untergebracht, der mit Stroh eingestreut war. Die Gruppengröße betrug nun zwei bis acht Tiere. Während dieser Phase wurden die Wunden der Tiere täglich kontrolliert und das Gangbild bewertet. Die Heuration betrug ca. 1 kg/Schaf/Tag.

Nach sieben bis zehn Tagen wurden die Schafe in eine Außenanlage verbracht. Diese bestand aus einem dreiseitig geschlossenen Offenstall (siehe Abb. 1). Dieser wiederum war auf einer Fläche von 3,5 m x 5 m mit Stroh eingestreut und überdacht. Darüber hinaus besaß der Stall einen betonierten Auslauf, der 10 m x 3,5 m groß war. In der Außenanlage konnten die Schafe tagsüber verweilen. Nachts waren sie im Stall untergebracht.

Während der zuletzt genannten Phase wurden die Futterrationen dem Bedarf der Tiere angepasst und das pelletierte Mischfutter mit Quetschfutter (Raiffeisen) im Verhältnis 1 : 4 gemischt. Die Rationen begannen bei ca. 300 g und wurden im Verlauf des Wachstums auf ca. 700 g pro Tier und Tag gesteigert. Die Heuration erhöhte sich bis zum Ende der 24-wöchigen Standzeit auf ca. 3 kg/Schaf/Tag.

Während der gesamten Standzeit wurde der Gesundheitszustand der Schafe täglich kontrolliert.

2.3 Operation

2.3.1 Prämedikation und Narkose

Die Narkose wurde mittels eines Bolus von 6 mg/kg Körpergewicht Propofol (Propofol Lipuro 1 %, B. Braun Melsungen AG, Deutschland) über eine Venenverweilkanüle (BD Adsyte Pro, 1,3 x 45 mm, Becton Dickinson SA, Madrid, Spanien) in der Vena cephalica antebrachii eingeleitet. Anschließend wurden die Tiere mittels eines Endotrachealtubus (Medos Medizintechnik GmbH, Stolberg, Deutschland) mit einem Innendurchmesser von 8 mm orotracheal intubiert. Auf die Augen wurde Dexpanthenol (Bepanthen Roche; Hoffmann-La Roche AG, Grenzach-Wyhlen, Deutschland) appliziert. Die Prämedikation bestand zur Sedation aus 0,15 mg/kg Körpergewicht Midazolam intravenös

(Midazolam-Curamed-Abb. 1) Schafe im dreiseitig geschlossenem Offenstall

Wirkung bekamen die Tiere während dieser Vorbereitungsphase zusätzlich Propofol nachdosiert.

Nachdem die Schafe in den Operationssaal gebracht worden waren, wurden sie an ein halbgeschlossenes Narkosesystem (Fabius Beatmungsgerät, Dräger Medical Deutschland GmbH, Lübeck, Deutschland) angeschlossen. Mit Hilfe von intermittierender positiver Druckbeatmung wurden die Schafe zur Aufrechterhaltung der Normokapnie künstlich ventiliert. Zur Narkoseerhaltung wurde Isofluran (Forene, Abbott GmbH & Co. KG, Deutschland) mit Sauerstoff als Trägergas verwendet. Zur Überwachung fand während des Eingriffs neben der Messung der Kapnometrie auch die Messung des Blutdrucks mittels einer Blutdruckmanschette (small adult, Nr. 572472, Datex-Ohmeda GmbH, Freiburg, Deutschland) statt. Die Datensicherung nahm das Überwachungsgerät Cardiocap 3 (Datex-Ohmeda GmbH, Freiburg, Deutschland) automatisch vor.

Zur zusätzlichen Analgesie wurde je 5 min, bevor der Sehnensplitt entnommen und das Kniegelenk eröffnet wurde, 1-2 µg/kg Körpergewicht Fentanyl (Fentanyl-Janssen, Janssen-Cilag GmbH, Deutschland) über den venösen Zugang injiziert. Zusätzlich wurde bei Bedarf zur Narkosevertiefung 4-8 mg Midazolam gegeben.

Während der Operation wurde den Schafen 5-10 ml/kg/h Ringer-Laktat-Lösung durch den venösen Zugang verabreicht, der in der Aufwachphase nach der OP entfernt wurde.

Unmittelbar vor der Operation wurde den Tieren 5 mg/kg Procain-Benzylpenicillin (Langzeitpenicillin und Dihydrostreptomycin, aniMedica, Deutschland) i.m. verabreicht.

Zusätzlich zu dieser perioperativen Antibiose wurde die Gabe mit gleicher Dosierung am Tag zwei und vier post operationem subcutan wiederholt. Entsprechend der oben genannten Dosierung erhielten die Schafe Buprenorphin s.c. 6-8 Stunden nach der ersten Gabe am Tag der Operation und am ersten postoperativen Tag. Außerdem wurden 2 mg/kg Carprofen täglich bis zu drei Tage post OP s.c. injiziert, wobei die Applikation von Carprofen mit der bereits angegebenen Dosis je nach Allgemeinbefinden und Zustand des Gangbildes auch länger oder wiederholt durchgeführt wurde.

2.3.2 Operationstechnik: Ersatz des vorderen Kreuzbandes

Alle Operationen führte derselbe Chirurg in derselben Operationstechnik durch.

Zur Vorbereitung auf die Operation wurde das Operationsgebiet an der rechten hinteren Gliedmaße rasiert und gewaschen. Während der Operation wurde das Schaf in Rückenlage

gelagert und die drei nicht zu operierenden Gliedmaßen wurden fixiert. Nachdem das betroffene Bein abschließend mit Braunoderm (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) desinfiziert worden war, folgte eine sterile Abdeckung, um ein keimfreies Operationsfeld zu garantieren.

Das zur Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes benötigte autologe Transplantat wurde an der ipsilateralen Extremität entnommen. Hierfür wurde eine proximal des Tuber calcanei beginnende, 4 cm lange posterolaterale Inzision gesetzt. Zur Präparation der Sehne des Musculus gastrocnemius und der sich unmittelbar darunter befindlichen Sehne des Musculus flexor digitalis superficialis wurde die gemeinsame Sehnenscheide eröffnet. Es wurde ein 60 mm langer und im Querschnitt 2 mal 3 mm großer Split der Sehnen entnommen, wobei die Bursa calcanei geschont wurde. Zur Lagerung der präparierten Sehnen wurden in NaCl getränkte Kompressen verwendet. Anschließend wurde die Sehnenscheide mit einem 2-0 PDS-Faden vernäht, bevor ein fortlaufender subcutaner Wundverschluss mit einem 3-0 Vicryl Plus-Faden folgte. Die Adaption der Haut wurde in Form von Einzelknopfnähten mit einem 3-0 Monocryl-Faden durchgeführt und danach ein steriler Verband angelegt.

Für die Herstellung des im Querschnitt runden Transplantates mit einem Durchmesser von 4,5 mm wurden die beiden Sehnensplitts längs aneinander gelegt und an ihren Enden über eine Länge von je 20 mm mit einem Ethibond Excel Faden der Stärke 0 über sogenannte „baseball stitches“ vernäht. Die Präparation des Transplantates erfolgte auf einer dafür vorgesehenen Apparatur, dem Graft Master II (Acufex, Smith&Nephew, Norderstedt, Deutschland). Auf ihm wurde das vernähte Transplantat auch schließlich bis zum Einziehen mit einer definierten Kraft von 15 pounds eingespannt. Dieses Vorspannen diente der Konditionierung des Transplantats. Während dieser Phase wurde das Transplantat wieder in feuchte NaCl Kompressen gewickelt, um ein Austrocknen zu verhindern.

Die Arthrotomie erfolgte über einen anteromedialen Zugang. Sie begann 3 cm proximal des oberen Patellapols und endete in der Höhe der medialen Kante der Tuberositas tibiae. Es folgte die Präparation des Retinakulum mediale, welches ca. 5 mm medial von seinem Patellaansatz durchtrennt worden war. Somit war die Möglichkeit zur späteren Refixierung gegeben. Blutungen wurden mit Hilfe einer bipolaren Pinzette gestillt. Im nächsten Schritt wurde die Gelenkkapsel eröffnet, der Hoffa Fettkörper partiell reseziert und im Anschluss die

Aimer“, Smith&Nephew, Norderstedt, Deutschland) verwendet. Es wurde auf einer bis auf das Periost freipräparierten Stelle 1,5 cm medial und 2 cm distal der Tuberositas tibiae und in einem Winkel von 45° angesetzt, wobei die Spitze des Zielgerätes im Ansatzbereich des anteromedialen Bündels des vorderen Kreuzbandes auf der Tibia positionert wurde. In einem ersten Schritt wurde die Bohrung mit einem Bohrdraht der Stärke 2,4 mm durchgeführt.

Danach wurde der Bohrkanal mit dem 4,5 mm starken Endobutton-Bohrer erweitert. Durch die Bohrung wurde die tibiale Epiphysenfuge perforiert und die Apophyse der Tuberositas tibiae geschont. Der femorale Bohrkanal wurde in einer transtibialen Technik angelegt. Die Bohrung erfolgte vom Ursprungsbereich des vorderen Kreuzbandes in Richtung laterale Femurcorticalis.

Die Länge der Tunnel sowie auch die intraartikuläre Länge wurden mittels einer Messlehre bestimmt. Die Gesamtlänge lag dabei in einem Bereich von 65-80 mm. Nun konnte das Transplantat mit einem Endobutton (Smith&Nephew, Norderstedt, Deutschland) derart verknüpft werden, dass jeweils proximal und distal 15-20 mm des Sehnengewebes sicher im Knochentunnel zu liegen kamen. Die Fadenlänge zwischen Transplantat und Endobutton betrug somit etwa 10 mm bei einer femoralen Tunnelänge von 30 mm. Dabei wurde der Knoten der Fadenschlinge transplantatnah gelegt. Ein Ethibond Excel-Faden der Stärke 5 wurde als Zugfaden und ein Ethibon Excel-Faden der Stärke 2 als sogenannter Flipfaden in den Endobutton eingezogen.

Zum Einziehen und Fixieren des Transplantats wurde der Bohrdraht mit der Öse retrograd durch die beiden Bohrkanäle geführt und am lateralen distalen Oberschenkel ausgeleitet. Das Ende des Bohrdrahtes wurde zuvor mit einer Fadenschlinge armiert. Mit Hilfe dieser Fadenschlinge wurde der Zug-, wie auch der Flipfaden, durch vollständiges Durchziehen des Bohrdrahtes durch die Bohrkanäle gezogen, um am distalen Oberschenkel lateral aus der Haut auszutreten. Um die korrekte Position des Transplantats zu erreichen, wurde es nun mittels des Zugfadens so weit eingezogen, bis der Endobutton die laterale Kortikalis des Femurs sicher überschritten hatte. Stabilisiert wurde diese Position durch das Querstellen des Endobuttons. Dies wurde durch Ziehen an den Flipfaden erreicht. Das Transplantat wurde nun durch 20 Extensions-/Flexionsbewegungen konditioniert. Schließlich wurde es mit einer Kraft von 20 Newton vorgespannt und über seine Fäden an der tibialen Kortikalis mit dem Suture Washer (Smith&Nephew, Norderstedt, Deutschland) fixiert. Abschließend erfolgte ein

Patellahalteband mit einem 3-0 Vicryl Plus-Faden vernäht. Daraufhin folgte die Adaption der Muskulatur in Einzelnähten mit einem 2-0 Mersilene-Faden. Die Oberschenkelfaszie wurde fortlaufend mit einem 2-0 PDS-Faden und die Unterhaut mit einem 3-0 Vicryl Plus-Faden vernäht. Die Cutis wurde wiederum mittels einer Einzelknopfnaht mit einem resorbierbaren 3-0 Monocryl-Fadens adaptiert (vergleiche Abb. 2). Abschließend wurde ein transparenter Sprühverband angelegt.

A B

C D E

F G

Abb. 2) Arbeitsschritte der Operation:

A: Aufsicht auf das geöffnete Gebiet der Transplantatentnahme. B: Demonstration des Transplantats. C-E: Darstellung des Bohrkanals, des Verlaufes und der Fixierung des eingezogenen Transplantats. F/G: Naht.

2.4 Euthanasie

Am Ende der jeweiligen Beobachtungszeit wurden die Tiere mittels einer i.v. Injektion von 6 mg/kg Körpergewicht Propofol und 50-60 mg/kg Pentobarbital (Eutha 77; Essex Pharma GmbH, München, Deutschland) euthanasiert.

2.5 Probenentnahme

Die Entnahme der Proben für die verschiedenen Untersuchungen erfolgte nach der Euthanasie. Nach Durchführung einer Mini-Arthrotomie wurde mit einer Stanze (OATS Osteochondral Autograft Transfer System, Arthrex, München, Deutschland) ein osteochondraler Plug aus der Hauptbelastungszone der medialen Femurcondylen beider Seiten entnommen (siehe Abb. 3). Dieser Plug hatte einen Durchmesser von 10 mm und beinhaltete neben der Knorpeloberfläche zusätzlich 10 mm subchondralen Knochen. Der osteochondrale Plug wurde nach der Entnahme umgehend in mit Ringer Lösung (MACO Pharma, Langen, Deutschland) getränkte Gazekompressen gewickelt und in einem Plastikbecher mit Schraubverschluss bei –70°C tiefgefroren.

A B

Abb. 3) Darstellung der Plug-Entnahme (A/B)

2.6 Nomenklatur

Die 24 Tiere wurden zu Beginn der Studie in drei Gruppen mit jeweils acht Tieren (bzw. mit sechs Tieren in der 6-Wochen-Gruppe) eingeteilt. Je nach Zugehörigkeit zu einer Gruppe stand an erster Stelle der Nomenklatur der Schafe die Zahl 6, 12 oder 24. Außerdem erhielt jedes Tier innerhalb seiner Gruppe eine weitere Kennzahl von 1-8 (bzw. 1-6 in der 6-Wochen-Gruppe). Die sechs Tiere aus der Gruppe „Zeitpunkt Null“ wurden ebenfalls innerhalb ihrer Gruppe von 1-6 durchnummeriert. Die dritte Nomenklaturstelle kennzeichnete die Zugehörigkeit der Probe zu einer intakten oder operierten Gliedmaße. Dabei stand ein „i“ für die Zugehörigkeit zur intakten und ein „o“ für die Zugehörigkeit für die operierte Seite. Die Extremitäten der 0-Wochen-Gruppe stellten für die makroskopischen und biomechanischen Untersuchungen ebenso wie für die Messungen der Knochendichte einen einheitlichen Ausgangswert für beide Seiten dar.

Makroskopie Histologie Biomechanik Histomorphometrie Knochendichte

0/1 0/1 0/1

0/2 0/2 0/2

0/3 0/3 0/3

0/4 0/4 0/4

0/5 0/5 0/5

0/6 0/6 0/6

6/1/i und o 6/1/i und o 6/1/i und o 6/1/i und o 6/1/i und o 6/2/i und o 6/2/i und o 6/2/i und o 6/2/i und o 6/2/i und o 6/3/i und o 6/3/i und o 6/3/i und o 6/3/i und o 6/3/i und o 6/4/i und o 6/4/i und o 6/4/i und o 6/4/i und o 6/4/i und o 6/5/i und o 6/5/i und o 6/5/i und o 6/5/i und o 6/5/i und o 6/6/i und o 6/6/i und o 6/6/i und o 6/6/i und o 6/6/i und o 12/1/i und o 12/1/i und o 12/1/i und o 12/1/i und o 12/1/i und o 12/2/i und o 12/2/i und o 12/2/i und o 12/2/i und o 12/2/i und o 12/3/i und o 12/3/i und o 12/3/i und o 12/3/i und o 12/3/i und o 12/4/i und o 12/4/i und o 12/4/i und o 12/4/i und o 12/4/i und o 12/5/i und o 12/5/i und o 12/5/i und o 12/5/i und o 12/5/i und o 12/6/i und o 12/6/i und o 12/6/i und o 12/6/i und o 12/6/i und o 12/7/i und o 12/7/i und o 12/7/i und o 12/7/i und o 12/7/i und o 12/8/i und o 12/8/i und o 12/8/i und o 12/8/i und o 12/8/i und o 24/1/i und o 24/1/i und o 24/1/i und o 24/1/i und o 24/1/i und o 24/2/i und o 24/2/i und o 24/2/i und o 24/2/i und o 24/2/i und o 24/3/i und o 24/3/i und o 24/3/i und o 24/3/i und o 24/3/i und o 24/4/i und o 24/4/i und o 24/4/i und o 24/4/i und o 24/4/i und o 24/5/i und o 24/5/i und o 24/5/i und o 24/5/i und o 24/5/i und o 24/6/i und o 24/6/i und o 24/6/i und o 24/6/i und o 24/6/i und o 24/7/i und o 24/7/i und o 24/7/i und o 24/7/i und o 24/7/i und o 24/8/i und o 24/8/i und o 24/8/i und o 24/8/i und o 24/8/i und o

Tab. 1) Probenkennzeichnung

2.7.1 Makroskopische Beurteilung

Im Rahmen dieser Studie wurden die untersuchten Knorpel makroskopisch mit Hilfe des Scores der International Cartilage Repair society (ICRS) (81) durch drei voneinander unabhängige Untersucher beurteilt. Der Score wurde bereits im Rahmen einer früheren Studie auf eine Schafstudie übertragen (57). Er entstammt aus dem ICRS Cartilage Injury Evaluation Package, das fünf verschiedene Schweregrade von Knorpelschäden voneinander abgrenzt. Die Zugehörigkeit zu den unterschiedlichen Graden war abhängig von der Tiefe des Knorpelschadens, wobei eine normale Knorpelbeschaffenheit mit Grad 0 und eine rein oberflächliche Läsion mit Grad 1 beurteilt wurde. Tiefergehende Verletzungen wurden mit Grad 2 (Verletzungstiefe unterhalb der Hälfte der Knorpeltiefe), Grad 3 (Läsionen über 50%

der Knorpeltiefe, jedoch nicht bis zum subchondralen Knochen reichend) oder aber Grad 4, bei welchem die Knorpelbeschaffenheit schwer vom physiologisch gesunden Zustand abwich, beurteilt (vergleiche Abb. 5). Makroskopisch wurde jeweils das gesamte geöffnete Kniegelenk inklusive der Patella begutachtet. Vorhandene Schäden wurden gemäß der Abb. 4 eingeteilt. Die Untersucher beurteilten jedes Präparat einmal und der Durchschnittswert für die Bewertung jeder einzelnen Probe wurde als Wert für das jeweilige Präparat ermittelt.

Abb. 4) Lokalisation der beurteilten Knorpelflächen

ICRS Grade 0 – Normal ICRS Grade 1 –Nearly Normal Superficial lesions. Soft indentation (A)

And/or superficial fissures and cracks (B)

ICRS Grade 2 – Abnormal Lesions extending down to <50%

of

cartilage depth

A B

ICRS Grade 3 – Severely Abnormal

Cartilage defects extending down >50% of cartilage depth (A) as well as down to calcified layer (B) and down to

but not through the subchondral bone (C). Blisters are included in this Grade (D)

A B C D

ICRS Grade 4 – Severely Abnormal

Abb. 5) Einteilung der Knorpelschäden gemäß der ICRS-Einteilung

2.7.2.1 Aufbau der Testapparatur

Die Bestimmung der biomechanischen Eigenschaften des Knorpels erfolgte mit einer Messapparatur, die von den Zentralen Forschungswerkstätten der Medizinischen Hochschule Hannover für die Versuche gebaut worden ist (siehe Abb. 6 und Abb. 7). Der Aufbau des Geräts lehnte sich an bereits von Mow et al. 1989 und Athesian et al. 1997 beschriebene Indentatoren an (82;83). Der Indentor bestand aus zwei Einheiten. Auf der einen Seite war die Apparatur in der Lage, die biomechanischen Eigenschaften des Knorpels mittels einer Kompressionsmessung zu bestimmen. Auf der anderen Seite bestand die Möglichkeit der Dickenmessung des Knorpels.

Das Basiselement des Indentors war ein Kraftaufnehmer, in dem ein Messverstärker integriert war. Die Knorpelknochenprobe wurde in einem mit NaCl gefüllten Kunststoffbehälter auf einer Kunststoffplatte auf dem Kraftaufnehmer mittels Feststellschrauben positioniert. Dieser Kraftaufnehmer konnte die Kraft, die von einem Messstempel auf die Probe ausgeübt wurde, über einen Biegebalken mit aufgeklebten Dehnmessstreifen erfassen. Damit die Oberfläche der Probe, die unmittelbar auf dem Kraftaufnehmer positioniert worden war, horizontal ausgerichtet werden konnte, war der Kraftaufnehmer auf einem Kipptisch befestigt worden.

Dieser Kipptisch war so konstruiert, dass er zwar um 90° gedreht werden konnte, zugleich war er aber auch auf einem XY-Verstelltisch befestigt. Auf diese Weise konnte eine optimale Positionierung der Proben sichergestellt werden.

Um die Temperatur des Probenmilieus konstant bei 37°C zu halten, fanden bei den Kompressionsmessungen eine Heizspirale und ein Temperaturfühler Verwendung. Diese konnten manuell positioniert werden. Oberhalb des Indentorstempels gab es eine Vorrichtung für eine Messplatte, die den zurückgelegten Weg des Messstempels aufzeichnete. Der Indentorstempel wurde mittels Druckluft innerhalb eines Zylinders reibungsfrei in Position gehalten. Er endete oberhalb der Probe in einer soliden, planen Spitze mit einem Durchmesser

Um die Temperatur des Probenmilieus konstant bei 37°C zu halten, fanden bei den Kompressionsmessungen eine Heizspirale und ein Temperaturfühler Verwendung. Diese konnten manuell positioniert werden. Oberhalb des Indentorstempels gab es eine Vorrichtung für eine Messplatte, die den zurückgelegten Weg des Messstempels aufzeichnete. Der Indentorstempel wurde mittels Druckluft innerhalb eines Zylinders reibungsfrei in Position gehalten. Er endete oberhalb der Probe in einer soliden, planen Spitze mit einem Durchmesser

Im Dokument Osteochondrale Veränderungen nach Ersatz des vorderen Kreuzbandes bei offenen Wachstumsfugen am Schafmodell (Seite 17-0)