Kleine Ahlendurchmesser verbessern die Knorpelreparatur nach Mikrofrakturbehandlung in vivo - Eine Studie im Großtiermodell

Abstract

Background: Microfracture is the most applied arthroscopic marrow stimulation procedure to treat symptomatic, small chondral defects. Interestingly, the effect of the microfracture awl di- ameter on articular cartilage repair remains unknown. Hypothesis: Articular cartilage repair is improved when the subchondral bone is perforated by small-diameter microfracture awls compared with larger awls.12 Methods: Standardized rectangular (4 x 8 mm) full-thickness chondral defects (n = 24) were created in the weightbearing area of the medial femoral condyle in 16 adult sheep and debrided down to the subchondral bone plate.12 Three treatment groups (n = 8 defects each) were tested: six microfracture perforations using small-diameter awls (1,0 mm; group 1), large-di- ameter awls (1,2 mm; group 2), or without perforations (debridement control; group 3).12 Oste- ochondral repair was assessed at six months in vivo using etablished histological, macro- scopic, immunohistochemical (type-I and -II collagen), biochemical (DNA and proteoglycan content), and micro-computed tomography (Micro-CT) analyses.12 Subchondral bone cysts, intralesional osteophytes and perifocal degenerative changes in the adjacent cartilage were also evaluated. Results: Compared with control defects, histological cartilage repair was always improved following both microfracture techniques.12 Different awl diameters did not result in significant differences in macroscopic cartilage repair, DNA and proteoglycan content, type-I and -II col- lagen content and perifocal degenerative changes. Application of 1,0-mm microfracture awls led to a significantly improved histological overall repair tissue quality (7,0 ± 0,7 vs. 9,0 ± 0,7; P = 0,008) and surface grading (1,0 ± 0,3 vs. 2,1 ± 0,2; P = 0,01) compared with larger awls. Within the subarticular spongiosa, small-diameter awls led to a reduction of the relative bone volume (bone volume/tissue volume ratio: 23,8% ± 3,4% vs 30,6% ± 2,5%; P = 0,01).12 Subchondral bone cysts (P = 0,128) and intralesional osteophytes (P = 0,269) were found more frequently after microfracture treatment than after debridement.12 Conclusion: Small-diameter microfracture awls improve articular cartilage repair after six months in a translational sheep model more effectively than larger awls.

Hintergrund: Markraumeröffnende Verfahren wie die arthroskopische Mikrofrakturierung mit- tels Ahlen sind klinisch etablierte Techniken zur Behandlung symptomatischer, kleinflächiger Knorpeldefekte. Interessanterweise ist die Frage nach der Auswirkung des Ahlendurchmes- sers auf die Knorpelreparatur weiterhin ungeklärt. Hypothese: Die Anwendung kleiner Ahlendurchmesser verbessert im Vergleich zu großen Ahlendurchmessern die Reparatur von vollschichtigen Knorpeldefekten im translationalen Großtiermodell. Methoden: In der Hauptbelastungszone medialer Femurkondylen von 16 adulten, weiblichen Merinoschafen wurden 24 standardisierte, vollschichtige, rechteckige Knorpeldefekte (4 x 8 mm) erzeugt. Alle Defekte wurden zunächst durch ein Débridement zur kompletten Entfernung der kalzifizierten Knorpelschicht behandelt. Insgesamt 16 Defekte wurden zusätzlich einer standardisierten Mikrofrakturierung (sechs Mikrofrakturlöcher pro Defekt; Tiefe 5,0 mm) mit Ahlen zwei verschiedener Durchmesser unterzogen. In Gruppe 1 (n = 8 Defekte) wurde eine Mikrofrakturierungsahle von 1,0 mm Durchmesser, in Gruppe 2 (n = 8 Defekte) eine Ahle von 1,2 mm Durchmesser verwendet. Gruppe 3 stellte die Kontrollgruppe mit ausschließlich débri- dierten Defekten (n = 8) dar. Nach sechs Monaten postoperativ unter Vollbelastung wurde die Knorpelreparatur anhand etablierter Bewertungssysteme makroskopisch, histologisch, im- munhistochemisch (Typ-I- und Typ-II-Kollagen) und biochemisch (DNS- und Proteoglykange- halt) analysiert. Die Mikrostruktur des subchondralen Knochens sowie die Bildung subchond- raler Knochenzysten und intraläsionaler Osteophyten wurde durch hochauflösende Mikrofo- kus-Computertomographie (Mikro-CT) bestimmt. Ebenfalls erfolgte die Evaluation von dege- nerativen Veränderungen der an den Defekt angrenzenden perifokalen osteochondralen Ein- heit (makroskopisch, histologisch, biochemisch, Mikro-CT). Ergebnisse: Beide Mikrofrakturgruppen wiesen gegenüber der Kontrollgruppe eine histolo- gisch signifikant bessere Knorpelreparatur auf. Unterschiedliche Ahlendurchmesser hatten keinen Effekt auf makroskopische Knorpelreparatur, DNS- und Proteoglykangehalt, den Ge- halt an Typ-I- und Typ-II-Kollagen sowie perifokale Degeneration. Die Verwendung des kleinen Ahlendurchmessers (1,0 mm) resultierte in einer signifikanten Verbesserung der semiquanti- tativ analysierten histologischen Gesamtqualität des Reparaturknorpels (7,0 ± 0,7 vs. 9,0 ± 0,7; P = 0,008) und seiner Oberflächenbeschaffenheit (1,0 ± 0,3 vs. 2,1 ± 0,2; P = 0,01) im Gegensatz zu Ahlen größeren Durchmessers (1,2 mm). Innerhalb der subartikulären Spon- giosa führte ein kleiner Ahlendurchmesser zu einer Verringerung des relativen Knochenvolu- mens (BV/TV; 23,8% ± 3,4% vs. 30,6% ± 2,5%; P = 0,01). Subchondrale Knochenzysten (P = 0,128) und intraläsionale Osteophyten (P = 0,269) fanden sich häufiger nach Mikrofrakturie- rung als nach Débridement. Schlussfolgerung: Kleine Ahlendurchmesser verbessern signifikant die histologische Ge- samtqualität des knorpeligen Reparaturgewebes im Vergleich zu Ahlen größeren Durchmes- sers in der Behandlung von vollschichtigen Knorpeldefekten nach sechs Monaten im transla- tionalen Großtiermodell.