Einheilungsverhalten von osteochondralen Transplantaten - Tierexperimentelle Untersuchungen an einem Schafmodell[1]

Zusammenfassung.

Studienziel: Die autologe osteochondrale Transplantation wird bereits zunehmend zur Behandlung von fokalen Knorpelläsionen in der Klinik eingesetzt. Bezüglich des Einheilverhaltens, v. a. im Bereich der knorpeligen Grenzflächen, liegen aber wenig Daten vor. Diese Defizite sollten in dieser Untersuchung angegangen werden. Methode: Im Rahmen einer tierexperimentellen Untersuchung wurde bei 20 Schafen der Transfer eines Knorpel-Knochen-Zylinders in die Hauptbelastungszone des Kniegelenkes durchgeführt. Die Evaluation erfolgte nach 3 bzw. 6 Monaten. Ergebnisse: Bei der makroskopischen Beurteilung der Gelenkflächen konnten weder osteophytäre Abstützreaktionen noch synoviale Veränderungen nachgewiesen werden. Palpatorisch war die Knorpelkonsistenz erst nach 6 Monaten wieder vergleichbar mit dem umliegenden Gewebe. Makroskopisch war bei allen Präparaten der Grenzbereich noch abgrenzbar. Radiologisch und mikroradiographisch konnte bereits nach 3 Monaten eine vollständige Osteointegration des Transplantates dokumentiert werden. Dagegen war histologisch in keinem Fall eine Integration des transplantierten Knorpels mit dem angrenzenden Gewebe nachweisbar. Schlussfolgerung: Die ernüchternden Ergebnisse bezüglich der knorpeligen Einheilung von Knorpel-Knochen-Zylindern und der Qualität der Gelenkflächenrekonstruktion werfen Fragen bezüglich der biomechanischen Eigenschaften und der Langzeitergebnisse dieses Verfahrens auf.

Aim: Autologous grafting has developed into one of the preferred methods of treatment for focal osteochondral lesions, although basic research on this topic remains sparse. In an animal study, questions regarding the healing of such osteochondral transplants are clarified. Method. An autologous osteochondral transplantation was performed on the ovine knee using the standard operative protocol. Two groups, consisting of 10 sheep each, were evaluated after 3 and 6 months, respectively. Results. During the clinical evaluation of the specimens, neither osteophytes nor synovial changes were observed. The consistency of the cartilaginous tissue began to reach a level equivalent to the surrounding tissue only after 6 months. Macroscopically, the superficial border of the transplanted osteochondral plug could easily be outlined at both time points. Radiographically, a solid osteointegration of the graft could already be documented at 3 months. In contrast, integration of the chondral surface of the OAT was not seen macro- or microscopically at any point in time. A firm physical interdigitation of the reconstructed joint surface could not be demonstrated. Conclusions. The lack of integration of the cartilaginous portion of the transplanted plugs into the reconstructed joint surface leads to questions regarding the long-term survival of the joint itself.

Schlüsselwörter

Autologe Transplantate - Behandlung - Knorpelschaden - OATS - osteochondrale Defekte

Key words

Animal study - osteochondral grafts - osteochondral lesions - transplantation

1 Finanzielle Unterstützung wurde von dem Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschungt „Biomaterialien und Material-Gewebsinteraktion bei Implantaten” (IZKF „Biomat”; Projekt des BMBF, Förderkennzeichen 9503/9) und der Deutschen Arthrose Hilfe erhalten.

Literatur

1 Finanzielle Unterstützung wurde von dem Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschungt „Biomaterialien und Material-Gewebsinteraktion bei Implantaten” (IZKF „Biomat”; Projekt des BMBF, Förderkennzeichen 9503/9) und der Deutschen Arthrose Hilfe erhalten.

• 01 Attmanspacher  W, Dittrich  V, Stedtfeld  H-W. Klinische Erfahrungen und kurzfristige Ergebnisse mit OATS.  Arthroskopie. 2000;  13 103-108
• 02 Bobic  V. Die Verwendung von autologen Knochen-Knorpel-Transplantaten in der Behandlung von Gelenkknorpelläsionen.  Orthopäde. 1999;  28 19-25
• 03 Browne  J, Branch  T P. Surgical alternatives for treatment of articular cartilage lesions.  J Acad Orthop Surg. 2000;  8 180-189
• 04 Bruns  J, Behrens  P, Silbermann  M. Das Prinzip der Transplantation autogenen Rippenperichondriums zur Behandlung von tiefen Gelenkknorpeldefekten.  Z Orthop. 1997;  135 138-144
• 05 Duchow  J, Hess  T, Kohn  D. Primary stability of press-fit-implanted osteochondral grafts.  Am J Sports Med. 2000;  28 24-27
• 06 Frankenburg  E P, Goldstein  S A, Bauer  T W, Harris  S A, Poser  R D. Biomechanical and histological evaluation of calcium phosphate cement.  J Bone Joint Surg. 1998;  80-A 1112-1124
• 07 Fujimoto  E, Ochi  M, Kato  Y, Mochizuki  Y, Sumen  Y, Ikuta  Y. Beneficial effect of basic fibroblast growth factor on the repair of full thickness defects in rabbit articular cartilage.  Arch Orthop Trauma Surg. 1999;  119 139-145
• 08 Günther  K P, Scharf  H-P, Pesch  H-J, Puhl  W. Einwachsverhalten von KnochenersatzstoffenTierexperimentelle Untersuchung.  Orthopäde. 1998;  27 105-117
• 09 Hangody  L, Kish  G, Kárpáti  Z, Szerb  I, Udvarhelyi  I. Arthroscopic autogenous osteochondral mosaicplasty for the treatment of femoral condylar articular defects.  Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 1997;  5 262-267
• 10 Hunter  W. The Classic: Of the structure and disease of articulating cartilages.  Clin Orthop. 1995;  317 3-6
• 11 Imhoff  A B, Öttl  G M, Burkart  A, Traub  S. Osteochondrale autologe Transplantation an verschieden Gelenken.  Orthopäde. 1999;  28 33-44
• 12 O'Driscoll  S W, Keeley  F W, Salter  R B. Durability of regenerated articular cartilage produced by free autogenous periosteal grafts in major full-thickness defects in joint surfaces under influence of continuous passive motion.  J Bone Joint Surg. 1988;  70-A 595-606
• 13 Pineda  S, Pollack  A, Stevenson  S, Goldberg  V, Caplan  A. A semiquantitative scale for histologic grading of articular cartilage repair.  Acta Anat. 1992;  143 335-340
• 14 Salter  R B, Simmonds  D F, Malcolm  B W, Rumble  E J, MacMichael  D, Clements  N D. The biological effect of continuous passive motion on healing of full-thickness defects in articular cartilage.  J Bone Joint Surg. 1980;  62-A 1232-1251
• 15 Schnettler  R, Dingeldein  E. Untersuchungen zur knöchernen Integration einer Hydroxylapatitkeramik und bFGF im Vergleich zu autogenen Spongiosazylindern. . In: R. Schnettler, E. Markgraf Knochenersatzmaterialien und Wachstumsfaktoren. Georg Thieme Verlag, Stuttgart; 1997: 31-42
• 16 Sellers  R S, Peluso  D, Morris  E A. The effect of recombinant human bone morphogenetic protein-2 on the healing of full-thickness defects of articular cartilage.  J Bone Joint Surg. 1997;  79-A 1452-1463
• 17 Shahgaldi  B F, Amis  A A, Heatley  F W, McDowell  J, Bentley  G. Repair of cartilage lesions using biological implants.  J Bone Joint Surg. 1991;  73-B 57-64
• 18 Shapiro  F, Koide  S, Glimcher  M J. Cell origin and differentiation in the repair of fullthickness defects of articular cartilage.  J Bone Joint Surg. 1993;  75-A 532-553
• 19 Stützle  H, Hallfeldt  K, Keßler  S, Schweiberer  L. Experimentelle und klinische Ergebnisse mit teildemineralisierter Knochenmatrix.  In: R. Schnettler, E. Markgraf Knochenersatzmaterialien und Wachstumsfaktoren. Georg Thieme Verlag, Stuttgart; 1997: 85-89
• 20 Wagner  H. Operative Behandlung der Osteochondrosis dissecans des Kniegelenkes.  Z Orthop. 1964;  98 333-355