Vergleichende Histomorphometrie der subchondralen Knochendichte und Gelenkknorpeldicke im Tibiakopf bei humanen Früharthrosen

Zusammenfassung

Mit Hilfe eines Bildanalysesystems wurden 50 humane Tibiaköpfe quantitativ histomorphometrisch untersucht. Die Gelenkknorpeldicke und subchondrale Spongiosadichte wurden dreidimensional topographisch erfaßt und in Bezug zu Arthrosestadium. Alter und Geschlecht gesetzt. Insgesamt wurden 12000 Meßwerte ausgewertet.

Das Tibiaplateau weist arthroseunabhängig lateral einen signifikant dickeren Knorpelbelag auf als medial. Zentrale Gelenkareale zeigen einen dickeren Knorpelbelag als randständige. Übereinstimmend mit der Literatur finden sich Knorpelfibrillationen entsprechend den Arthrosestadien 1 und 2 (nach Otte 1969. bzw. Fassbender 1975) am menschlichen Tibiakopf überwiegend dorsolateral. wobei auch der meniskusbedeckte Anteil mitbetroffen ist. Die Knorpeldicke nimmt arthroseunabhängig mit dem Alter ab. Bei Früharthrosen bleiben die topographischen Verhältnisse bestehen. es kommt jedoch zu einer signifikanten Zunahme der Gelenkknorpeldicke. Knorpeldicken- und Gelenkspaltmessungen sind somit zur Definition und Abgrenzung von Früharthrosen ungeeignet.

Der subchondrale Knochen weist eine komplexe dreidimensionale Architektur auf mit ventromedialer und dorsolateraler Dichtebetonung unabhängig von Alter. Geschlecht und Arthrosestadium. Zentrale Gelenkabschnitte zeigen höhere Knochendichtewerte als randständige. Übereinstimmend mit der neueren Literatur sprechen unsere Ergebnisse für das Modell des real belasteten Kniegelenkes, bei dem die Hauptbelastung nicht durch die Mitte des Kniegelenkes. sondern durch das ventromediale Tibiaplateau zieht. Die dorsolaterale Knochendichtevermehrung kann als Ausdruck der funktionellen Belastung bei der Kniebeugung interpretiert werden.

Gelenkareale mit Knorpelfibrillationen (Arthrosegrad 1) weisen subchondral signifikant höhere Knochendichten auf als arthrosefreie Areale. die topographischen Verhältnisse bleiben jedoch bestehen. Sichere Angaben sind zur Ursache-Wirkung-Beziehung nicht möglich, wir interpretieren beides jedoch als Folge einer erhöhten Belastung des betreffenden Gelenkabschnittes.

Abstract

The articular cartilage thickness and subchondral bone density of 50 human tibial heads were histomorphometrically measured by an image analysing system and topographically examined in relation to age. sex and grade of osteoarthrosis (OA). Altogether we evaluated 12000 items.

Independent of OA the lateral tibial plateau shows a significant thicker cartilage layer than the medial. In central joint areas we find a thicker cartilage cover than in marginal. Corresponding to the literature cartilage fibrillation according to OA grade 1 and 2 (Otte 1969. Fassbender 1975) accumulates in the lateral and dorsal tibial head including the meniscus covered area. The cartilage thickness decreases with age independent of OA. Without major alterations of the topographical pattern the cartilage thickness however shows a significant increase in early OA (grade 1). For that reason measurements of the cartilage thickness and joint space narrowing are not appropriate for defining early OA.

The subchondral hone density shows high values ventromedially and dorsolaterally independent of sex. age or OA. Beneath central joint areas higher values are found than marginally. Correponding to the topical literature our results point at the model of the real loaded knee joint. which says that the mean loading forces do not act on the middle of the joint but on the medial plateau. The dorsolateral density centre could be an expression of the functional adaptation of the bended knee joint.

In joint areas with cartilage fibrillation (OA grade 1) we find a significant higher subchondral bone density without major alterations of the topographical pattern. It is not possible to define cause and effect. we interpret both as result of higher joint loading.