Histogenese und biomechanische Grundlagen der Arthrose

Abstract

The question as to the aetiology of arthrosis can be answered by pointing to the specific stimulus leading to the formation of the hyaline cartilage. This specific stimulus, or irritation, is represented by the eucentric, constant and uniform movement of two joint surfaces against each other under pressure. This movement can be disturbed either by the musculature, the supporting joint surfaces, or by the joint junctures or synovia.

The specific stimulus leading to bone formation is the elongation, or extension, without simultaneous surface shifts. The underlying biomechanical principle is the conversion of pressure into tension (traction) involving a hydraulic structural element, namely, the cell which has an internal pressure. Bone is represented by a system of stiffened shells around such pressure elements; the hydraulic element involved is the bone cavity with its bone marrow (which is supplied with blood). The control of the venous flow represents the regulation system for the internal pressure of the bone and hence also the immediate monitoring of biomechanical resistance ability. The greater the stress, the more the bony "honeycomb structure" of the spongiosa is stiffened by means of a bony skeleton structure, and is eventually rendered compact.

This working hypothesis offers an obvious explanation of the epiphyseal deformation and of the formation of osteophytes and cysts.

Zusammenfassung

Die Frage nach der Ätiologie der Arthrosen findet ihre Antwort in dem spezifischen Reiz, der zur Bildung des hyalinen Knorpels führt. Der spezifische Reiz ist die euzentrische gleichförmige Bewegung von 2 Gelenkflächen unter Druck gegeneinander. Diese Bewegung kann von seiten der Muskulatur, der tragenden Gelenkflächen oder der Gelenkführung gestört sein.

Der spezifische Reiz für die Knochenbildung ist die Dehnung, ohne daß Oberflächenverschiebungen auftreten. Das biomechanische Prinzip ist dabei die Umwandlung von Druck- in Zugspannung mit einem hydraulischen Bauelement, nämlich der unter Innendruck stehenden Zelle. Knochen ist ein System versteifter Schalen um solche Druckelemente; das hydraulische Element ist hierbei die Markhöhle mit ihrem durchbluteten Knochenmark. Die Steuerung des venösen Abflusses aus der Markhöhle stellt das Regulationssystem für den Innendruck des Knochens und damit auch die Sofortsteuerung der biomechanischen Widerstandsfähigkeit dar. Bei zunehmender Beanspruchung werden die knöchernen Waben der Spongiosa mit einem Knochengerüst versteift und schließlich kompaktisiert.

Die Deformation der Gelenkenden, die Osteophyten- sowie die Zystenbildung finden auf dem Boden dieser Arbeitshypothese eine naheliegende Erklärung.