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Erschienen in: Die Pathologie 3/2020

Open Access 25.03.2020 | Originalien

Histologische Diagnostik in der Gelenkpathologie in Zeiten rekonstruktiver Therapieverfahren – besondere Berücksichtigung der Knorpelschäden

verfasst von: Prof. Dr. Christoph Brochhausen, Dr. David Grevenstein, Dr. Andreas Mamilos, M.Sc. Maximilian Babel, Prof. Dr. Peer Eysel

Erschienen in: Die Pathologie | Ausgabe 3/2020

Zusammenfassung

Die operative Orthopädie und Unfallchirurgie durchläuft aktuell einen deutlichen Wandel mit Blick auf die interventionellen Therapieverfahren, insbesondere in der Kniechirurgie. Minimalinvasive Techniken und rekonstruktive Verfahren verschieben nicht nur das Spektrum operativer Verfahren, sondern auch das der Fragestellungen an die histopathologische Diagnostik. Neben den klassischen Fragestellungen in der Kniechirurgie und der Endoprothetik hinsichtlich traumatischer, degenerativer und infektiöser Läsionen rücken Fragen nach dem Regenerationsgrad und der Integration von Zell-Material-Konstrukten in den Vordergrund. Außerdem gewinnen Fragestellungen bezüglich der regenerativen Fähigkeit eines potenziellen Implantatbettes und der Güte einer Entnahmestelle zur autologen Zellgewinnung an Bedeutung. Es wird deutlich, dass für spezifische Fragestellungen neue Scoringsysteme in die pathologische Routinediagnostik aufgenommen werden sollten. Am Beispiel der autologen Chondrozytentransplantation wird demonstriert, wie wichtig die histopathologische Beurteilung des Regeneratgewebes für das pathophysiologische Verständnis rekonstruktiver Verfahren in der Kniechirurgie ist. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick darüber, wie sich aus der raschen Entwicklung regenerativer Therapieverfahren in der Orthopädie und Unfallchirurgie neue Anforderungen an die histopathologische Diagnostik ergeben, erhebt dabei jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Hinweise

Redaktion

K. W. Schmid, Essen
H. A. Baba, Essen
C. Brochhausen und D. Grevenstein sind gleichberechtigte Erstautoren.

Hintergrund

Die operativen Verfahren der modernen Orthopädie und Unfallchirurgie unterliegen einem raschen Wandel. Die Gründe hierfür liegen im immer wichtiger werdenden Einsatz minimalinvasiver Techniken und in wechselnden Schädigungsmustern bei traumatischen Läsionen, insbesondere in der Sport- und Alterstraumatologie. Außerdem gelangen immer mehr Strategien der Regenerativen Medizin und des Tissue Engineering in die klinische Anwendung. So werden verschiedene Verfahren der autologen Chondrozytentransplantation (ACT), der biomaterialbasierten Osteosyntheseverfahren, der biomaterialbasierten Meniskustransplantation und Verfahren zur Sehnen- und Bandrekonstruktion eingesetzt. Auch der klassische Bereich der Endoprothetik unterliegt einem Wandel mit neuen Materialkonzepten, dem Einsatz von Teilprothesen und minimalinvasiven Techniken. Um der längeren Lebenserwartung und der Möglichkeit zur Mobilität bis ins hohe Alter hinein gerecht zu werden, sind Verfahren zur Prävention von Arthrose in den Fokus der therapeutischen Bemühungen gerückt. Traumatische Verletzungen der Gelenkbinnenstrukturen stellen einen wichtigen pathogenetischen Mechanismus für die Arthrose dar [12, 20]. Ein Ziel ist es, mit Tissue Engineering die Gelenkfunktion frühzeitig wiederherzustellen, um die Entwicklung der Arthrose möglichst lange hinauszuzögern und damit die Notwendigkeit einer endoprothetischen Versorgung. In diesem Zusammenhang werden die Gelenkstrukturen als ein holistisches System angesehen, die durch ihr Zusammenwirken die Gelenkfunktion sicherstellen. Daher ist die Beurteilung der verschiedenen anatomischen Strukturen für die Beurteilung der Gelenkfunktion von Bedeutung. Darüber hinaus spielen die Biokompatibilität implantierter Materialien und der Einfluss von Abriebmaterial und Degradationsprodukten auf das umgebende Gewebe eine Rolle.
Aus diesen Gründen ergeben sich neue Anforderungen an die histopathologische Diagnostik. Neben der Beurteilung der Material-Gewebe-Interaktion spielen die der regenerativen Fähigkeit unterschiedlich geschädigter Gewebe und verschiedener Regenerate eine Rolle. Die hieraus notwendigen Modifikationen bestehender und Etablierung neuer histopathologischer Klassifizierungssysteme eröffnen nicht nur eine vertiefte Zusammenarbeit der Pathologie mit der Orthopädie und Unfallchirurgie in der Routinediagnostik, sondern auch in der Forschung.

Pathologie der Endoprothetik

Der Einsatz von Gelenkendoprothesen bleibt eine häufige Operation in der Orthopädie. Mit insgesamt mehr als 240.000 Endoprotheseneingriffen am Hüft- und Kniegelenk im Jahr 2016 bleibt die untere Extremität die häufigste anatomische Lokalisation für endoprothetische Eingriffe. Bis heute ist die Prothesenlockerung eine klinische Herausforderung, bei deren Abklärung die histopathologische Diagnostik eine wesentliche Rolle spielt. In diesem Zusammenhang ist die Anwendung der Konsensusklassifikation der periprothetischen Membran gelockerter Hüft- und Knieendoprothesen entscheidend. Die Einordnung einer Interfacemembran in die 4 Typen „abriebinduziert“ (Typ I), „infektiös“ (Typ II), „abriebinduziert und infektiös“ (Typ III) sowie in den „Indifferenztyp“ (Typ IV) sind für den Kliniker bedeutend [24]. Eine Revision der Konsensusklassifikation zur Implantatpathologie berücksichtigt darüber hinaus die mit Endoprothesen assoziierte Arthrofibrose sowie partikelinduzierte immunologische, inflammatorische und toxische Effekte [15]. Für die klinische Beurteilung der Performance einer Endoprothese ist die histopathologische Beurteilung auch dieser Parameter von Relevanz. Mit dem vermehrten Einsatz von Endoprothesen in kleinen Gelenken ergibt sich die Frage nach der Übertragbarkeit des Scoringsystems auf entsprechende anatomische Besonderheiten und die nach möglichen prädiktiven Faktoren für die Standzeit bzw. für die Revisionsrate, die insbesondere bei Sprunggelenkendoprothesen deutlich höher ausfällt als bei Knie- und Hüftendoprothesen. So konnten beim Prothesenversagen des oberen Sprunggelenkes überdurchschnittlich häufig pseudozystische Läsionen gefunden werden [25]. Bei der prothetischen Versorgung von Fingergelenken erscheint die Komplikationsrate hoch, obwohl klinisch gute Ergebnisse erzielt werden [30].
Hinsichtlich der Revisionsendoprothetik macht eine aktuelle Metaanalyse auf den möglichen Nutzen der intraoperativen Schnellschnittuntersuchung bei der Unterscheidung zwischen einer infektiösen und einer nichtinfektiösen Prothesenlockerung aufmerksam, wobei der Grenzwert der Anzahl an neutrophilen Granulozyten in den Studien variiert [31]. In diesem Zusammenhang sollten zukünftige Analysen den Nutzen dieser Untersuchung im klinischen Kontext weiter analysieren, insbesondere hinsichtlich der Quantifizierung von Granulozyten unter Schnellschnittbedingungen und die Methode ihrer Quantifizierung.

Pathologie der Gelenkbinnenstrukturen

Heute gilt als gesichert, dass traumatische oder degenerative Schäden an den Gelenkbinnenstrukturen relevante Faktoren für die Entstehung einer Arthrose darstellen. Insbesondere nach Schäden des vorderen Kreuzbandes und der Menisken konnte der pro-arthrotische Effekt in klinischen Untersuchungen belegt werden [10]. Daraus leitet sich die Prämisse ab, dass der Erhalt der Menisken und der Kreuzbänder relevante Parameter für den Knorpelerhalt darstellen [12]. Rekonstruktive Therapien nach Meniskusschäden und nach Bandläsionen erhalten vor allem bei jungen Patienten wachsende Bedeutung. Aus den neuen Ansätzen der rekonstruktiven bzw. regenerativen Verfahren leiten sich neue Anforderungen an die pathologische Diagnostik ab.
Die klassische Beurteilung degenerativer bzw. traumatischer Läsionen von Menisken und Bändern bleiben vor allem aus versicherungsmedizinischer Sicht aktuell [11, 14]. Für Bänder und Sehnen existieren aktuell keine breit angewendeten histopathologischen Scores mit Blick auf traumatische, degenerative und regenerative Veränderungen. Insbesondere für die histopathologische Beurteilung reparativer und degenerativer Veränderungen von Sehnen macht eine aktuelle Metaanalyse deutlich, dass unterschiedliche histologische Scores existieren, diese aber nicht ausreichend für den Gebrauch in der histopathologischen Diagnostik validiert sind [19]. Dies wäre nicht nur für die gutachterliche Bearbeitung hilfreich, sondern auch für die Optimierung rekonstruktiver bzw. reparativer Therapieansätze.
Insbesondere aufgrund der versicherungsmedizinischen Begutachtung von Gelenkbinnenschäden ist seitens der Klinik eine langfristige Archivierung von entsprechendem Schnitt- und Paraffinmaterial wünschenswert, welche über die Dokumentationspflicht hinausreichen. Hier wäre entweder eine Langzeitarchivierung des Untersuchungsmaterials oder aber eine digitale Archivierung der Schnittpräparate mittels „whole slide imaging“ sinnvoll, um auch nach längeren Zeiträumen die histopathologischen Veränderungen vor dem aktuellen klinischen Kontext und der gutachterlichen Fragestellung neu bewerten zu können.
Eine zentrale Struktur der Gelenke stellt die Synovialis dar, welche nicht nur bei unterschiedlichsten Schädigungsmustern der Gelenkbinnenstrukturen eine Reaktion zeigt, sondern auch wesentlich in die Pathophysiologie der Arthritis involviert ist [33]. Für die Beurteilung der entzündlichen Veränderungen und zur Abgrenzung einer rheumatoiden Arthritis wird ein Score in der pathologischen Diagnostik angewendet. Dessen Autoren weisen zu Recht darauf hin, dass einerseits durch neue Therapeutika, insbesondere durch Biologika, das bekannte Reaktionsmuster der Synovialis relevant modifiziert wird und dass andererseits moderne Therapeutika neue Reaktionsmuster der Synovialis induzieren können [16]. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass nicht nur neue Therapeutika das Reaktionsmuster der Synovialmembran modifizieren können und damit unter Umständen einer Neubewertung angewandter Scores bedürfen, sondern dass auch relativ neu beschriebene Entitäten, wie zum Beispiel das sog. Medial-Shelf-Syndrom, zu charakteristischen Veränderungen in der Synovialmembran führen, die vom klassischen Schädigungsmuster der Synovialmembran unterschieden werden müssen [7].

Pathologie der rekonstruktiven und regenerativen Verfahren mittels Tissue Engineering

Beim Tissue Engineering werden in einem interdisziplinären Ansatz aus Medizin, den Lebens- und Materialwissenschaften innovative Therapieansätze für die Behandlung kritischer Gewebedefekte nach Traumata, Gewebedegeneration oder Tumorresektionen entwickelt [4]. Dabei werden Materialien oder Material-Zell-Konstrukte mit dem Ziel implantiert, das körpereigene Zellen nach In-vitro-Expansion und Implantation zu funktionsfähigem Gewebe ausreifen, dass ortsständige Zellen stimuliert werden in das Implantatareal einzuwandern, um so eine gute Integration zu ermöglichen, und schließlich dass ein Langzeiterhalt des Implantates gewährleistet wird.

Knorpelchirurgie

In der interventionellen Orthopädie und Unfallchirurgie erlangen regenerative Therapieansätze immer größere Bedeutung. Im Vordergrund stehen hier Therapien zur Regeneration von Knorpel- und Knochengewebe.
Die autologe Chondrozytentransplantation stellt eine tissue-engineering-basierte Behandlungsmethode dar. In einem arthroskopischen Eingriff wird eine geringe Menge gesunden Knorpelgewebes aus einer wenig belasteten Knorpelregion entnommen. In einem spezialisierten Labor werden die Zellen isoliert und anschließend abhängig von der Defektgröße in gewünschter Menge innerhalb eines Zeitraumes von 3–6 Wochen expandiert [2, 3]. In einem zweiten Eingriff wird das Transplantat eingesetzt. Heute liegen Transplantate meist als eine mit autologen Zellen besiedelte Biomaterialmembran vor. Alternative Techniken basieren auf Sphäroiden aus kultivierten Chondrozyten und kommen so ohne ein Biomaterial aus (Abb. 1).
Diese Verfahren bringen neue Anforderungen an die histopathologische Diagnostik mit sich. Zum einen ist bei Rearthroskopien der Regenerationsgrad und die Gewebequalität entscheidend für ein weiteres klinisches Vorgehen, zum anderen lassen sich durch die histopathologische Beurteilung des Knorpelschadens Rückschlüsse auf die Integrationsfähigkeit des Implantates in das Implantatbett ziehen. Die bildgebende Beurteilung dieser Fragen erscheint problematisch, auch wenn Bewertungen wie der MOCART-Score für Knorpelregenerate existieren [23]. Obwohl für eine pathologische Diagnostik invasive Untersuchungen notwendig sind, werden hierdurch Informationen über den zellulären und extrazellulären Gewebeaufbau gewonnen, die mit keiner anderen Untersuchungsmethode erreicht werden können. Daher häufen sich Fragestellungen aus der Klinik zur Beurteilung der Regeneratqualität und zum Status des Defektareals [13].
Zur histologischen Beurteilung von Knorpelregeneraten anhand von Knorpel-Knochen-Stanzbiopsien wurde der sog. ICRS-II-Score etabliert, bei dem 14 Variablen semiquantitativ zur Beurteilung der Regeneratqualität anhand einer visuellen Analogskala ausgewertet werden (Tab. 1; [21]). Bisher hat dieser Score nach unserer Erfahrung selten Eingang in die klinische Routinediagnostik gefunden, sondern wird vornehmlich für wissenschaftliche Fragestellungen verwendet. Erste Ergebnisse aus histopathologischen Analysen von Biopsien nach ACT im klinischen Kontext zeigen, dass die häufigste klinische Indikation zur Biopsie aus einem Regenerat die Fragestellung nach einer möglichen Knorpelhypertrophie bzw. Hypertrophie des subchondralen Knochens darstellt [13].
Tab. 1
Kriterien des ICRS-II-Scores zu Knorpelregeneraten gemäß Mainil-Varlet et al. [21]
Histologische Parameter
Score
Gewebemorphologie (unter Polarisation)
0 %: Einzelnachweis Kollagenfasern
100 %: Normale Knorpel-Doppelbrechung
Matrixfärbung (Metachromasie)
0 %: Keine Färbung
100 %: Volle Metachromasie
Zellmorphologie
0 %: Keine runden/ovalen Zellen
100 %: Vor allem runde/ovale Zellen
Chondrozytencluster (4 oder mehr Zellen)
0 %: Vorhanden
100 %: Nicht vorhanden
Oberflächenarchitektur
0 %: Delaminierung/größere Unregelmäßigkeiten
100 %: Glatte Oberfläche
Basale Integration
0 %: Keine Integration
100 %: Vollständige Integration
Formation einer Tidelinie
0 %: Keine Kalzifikationslinie
100 %: Tidelinie
Subchrondraler Knochen/Markraumfibrose
0 %: Abnormal
100 %: Normales Mark
Entzündung
0 %: Vorhanden
100 %: Nicht vorhanden
Abnormale Kalzifikation/Ossifikation
0 %:Vorhanden
100 %: Nicht vorhanden
Vaskularisierung im Regenerat
0 %: Vorhanden
100 %: Nicht vorhanden
Oberflächenbeschaffenheit
0 %: Verlust oder komplette Zerstörung
100 %: Entspricht normalem Knorpel
Beschaffenheit der mittleren/tiefen Zone
0 %: Fibröses Gewebe
100 %: Normaler hyaliner Knorpel
Gesamtbeurteilung
0 %: Schlecht (fibröses Gewebe)
100 %: Gut (hyaliner Knorpel)

Histopathologische Beurteilung gemäß ICRS-II-Score

Entscheidend für die morphologische und funktionelle Beurteilung von Knorpelregeneraten ist das Ausmaß der Bildung von hyalinem Knorpelgewebe. Dieses wird anhand der Analyse der Gewebezusammensetzung, also dem Gehalt an Kollagenen und nichtfibrillärer Extrazellularmatrixbestandteile beurteilt. Im ICRS-II-Score wird dies mit den Parametern „Gewebemorphologie“ und „Matrixfärbung“ ermittelt. In der täglichen Praxis kann dies orientierend mittels HE-Färbung und der Alcianblau-Färbung gut beurteilt werden (Abb. 2a). Insbesondere eine Narbenbildung kann hierbei gut von der Ausbildung von kartilaginärem Gewebe abgegrenzt werden. Für spezielle Fragestellungen kommt zusätzlich eine immunhistologische Färbung für Kollagen Typ 2 infrage.
Für die Beurteilung der Histogenese ist die Zellmorphologie ein wichtiger Faktor. Der Parameter „Zellmorphologie“ im ICRS-II-Score beschreibt das Ausmaß der Bildung chondroider, also runder oder ovalärer Zellen. In vitro expandierte Chondrozyten, so wie sie für die ACT genutzt werden, neigen zur phänotypischen Dedifferenzierung mit Ausbildung eines fibroblastären Phänotyps. Das Ausmaß an chondroiden Zellen wird als ein Maß für die phänotypische Redifferenzierung angesehen. Ein weiteres Charakteristikum des hyalinen Knorpels ist die Ausbildung von Zellclustern. Hierbei wird die Anzahl von Chondrozytenclustern ermittelt, welche aus mehr als 4 Zellen bestehen.
Für den Erfolg einer ACT ist die basale Integration des Transplantates entscheidend, weswegen auch dieser Parameter für den IRCS-II-Score ermittelt wird. Außerdem wird eine mögliche Reaktion des subchondralen Knochens in Form einer Sklerose oder Markraumfibrose erfasst.
Um das Ausmaß der Ähnlichkeit des Regenerates mit normalem hyalinen Knorpelgewebe einschätzen zu können, werden analog zu den Zonen des hyalinen Gelenkknorpels die Zonen des Regenerates beurteilt. Bei der Oberflächenbeschaffenheit ist von Bedeutung, ob sich eine physiologische Superfizialzellschicht aus abgeflachten Chondrozyten ausgebildet hat oder ob keine apikale Zellbegrenzung des Regenerates existiert. Bei der Beurteilung der mittleren Zone wird das Ausmaß der Bildung von hyalinem Knorpel ermittelt. Bei der Beurteilung der basalen Zone ist neben der Integration des Regenerates die Ausbildung einer Tidelinie relevant. Unabhängig von der Lokalisation in der Zone wird eine mögliche Vaskularisierung innerhalb des Regenerates ermittelt. Schließlich wird eine Gesamtbeurteilung des Regenerates im Hinblick auf die Ausbildung fibrösen Gewebes bzw. hyalinen Knorpels gegeben.
Aus der histopathologischen Diagnostik ist es zunächst ungewohnt, dass bei der Beurteilung nach dem ICRS-II-Score kein synoptischer Wert aus allen Parametern ermittelt wird, der eine zusammenfassende Beurteilung zur Regeneratqualität ergibt. Ein Grund hierfür liegt darin, dass die unterschiedlichen Parameter innerhalb eines Regenerates sehr unterschiedliche Bewertungen und damit klinische Konsequenzen ergeben können, wie 2 Beispiele aus der Praxis aufzeigen:
Ein Beispiel eines Knorpelregenerates nach ACT zeigt Abb. 2. In der Übersicht und der Alcianblau-Färbung im Parameter „Gesamtbeurteilung“ ergibt sich eine mäßig gute Qualität mit einem ICRS-II-Score von 70 % (Abb. 2a, b). Bei der Beurteilung der Zellmorphologie ergeben sich fast ausschließlich runde bzw. ovaläre Zellen (ICRS-II-Score 100 %), allerdings werden in der Stanzbiopsie so gut wie keine Zellcluster mit mehr als 4 Zellen gefunden (ICRS-II-Score 0 %). Die Oberflächenarchitektur ist im gesamten Biopsat delaminiert und zeigt Fissuren und Unregelmäßigkeiten. Eine zelluläre Begrenzung durch abgeflachte Zellen liegt nicht vor, sodass die Oberflächenbeschaffenheit ebenfalls einen ICRS-II-Score von 0 % ergibt (Abb. 2c). Mittlere und tiefe Zone zeigen ein chondroides Gewebe entsprechend einem ICRS-II-Score von 70 % (Abb. 2d, e). Außerdem ist eine sich ausbildende Tidelinie zu erkennen (ICRS-II-Score 80 %, Abb. 2e). Die basale Integration ist gut (ICRS-II-Score 100 %, Abb. 2e). In keiner Zone wurden abnormale Kalzifikationen oder Ossifikationen identifiziert (ICRS-II-Score 0 %). Der subchondrale Knochen ist deutlich verdickt (ICRS-II-Score 30 %, Abb. 2f). Im Regenerat konnte keine Vaskularisierung nachgewiesen werden (ICRS-II-Score 100 %). Eine Entzündung lag nicht vor (ICRS-II-Score 100 %).
Ein hiervon sehr unterschiedliches Bild ergibt die Abb. 3. Im Parameter Gesamtbeurteilung zeigt sich ein hochaufgebautes Narbengewebe ohne Ausbildung von Kollagen Typ 2 oder Proteoglykane (ICRS-II-Score 0 %, Abb. 3a). In diesem Fall ergibt die Beurteilung der Zellmorphologie überwiegend fibroblastäre Zellen (ICRS-II-Score 20 %, Abb. 3b–d) ohne Ausbildung von Zellclustern (ICRS-II-Score 0 %). Die Oberflächenarchitektur allerdings zeichnet sich im gesamten Biopsat durch eine glatte Oberfläche ohne nennenswerte Unregelmäßigkeiten oder Fissuren aus. Außerdem liegt eine zelluläre Begrenzung durch eine durchgängige Schicht abgeflachter Zellen vor, sodass sich in diesen beiden Parametern jeweils ein ICRS-II-Score von 100 % ergibt (Abb. 3b). Mittlere und tiefe Zone zeigen überwiegend fibröses Gewebe (ICRS-II-Score 0 %, Abb. 3c, d). Eine Tidelinie ist nicht zu erkennen (ICRS-II-Score 0 %, Abb. 3e). Die basale Integration ist allerdings gut (ICRS-II-Score 90 %, Abb. 3e). Auch in diesem Fall wurden in keiner Zone abnormale Kalzifikationen oder Ossifikationen identifiziert (ICRS-II-Score 0 %). Der subchondrale Knochen ist normal (ICRS-II-Score 100 %, Abb. 3f). Eine Entzündung liegt nicht vor (ICRS-IIScore 100 %). Allerdings sind die mittlere und tiefe Zone von zahlreichen kleinkalibrigen Blutgefäßen durchsetzt (ICRS-II-Score 0 %, Abb. 3c, d).
Insgesamt muss hinsichtlich der histopathologischen Beurteilung von Regeneraten festgehalten werden, dass ein Großteil der Daten hierzu und auch die Entwicklung des Scores überwiegend ohne eine Korrelation mit den klinischen Langzeitergebnissen entwickelt wurden [21].
Auch für die Beurteilung von Knorpelschäden vor einer ACT existieren mehrere Scores, von welchen überwiegend der ICRS-Score erhoben wird (Tab. 2). Dieser Score dient zur Erfassung der Defekttiefe und hilft das Defektausmaß und die Menge an notwendigen autologen Zellen abzuschätzen. Der Mankin-Score und der neuere OARSI-Score evaluieren darüber hinaus morphologische und pathophysiologische Parameter und dienen der Beurteilung einer Osteoarthrose [22, 28]. Der Mankin-Score zeigt insbesondere bei der Detektion früher Arthrosestadien Limitierungen, welche durch den OARSI-Score überwunden werden konnten [32]. Nach histologischen Kriterien klassifiziert der OARSI-Score Knorpelschäden in Grade und Stadien, woraus durch Multiplikation ein Scorewert errechnet werden kann [28]. Der Grad gibt die Tiefe der Progression des Knorpelschadens an, das Stadium die horizontale Ausbreitung. Diese Scores werden allerdings in der klinischen Praxis selten genutzt, sodass ihre Anwendbarkeit besonders hinsichtlich der Frage nach der Repräsentativität von Biopsien für den Gesamtschaden noch nicht abschließend beurteilt werden kann. Darüber hinaus existieren aktuell noch keine prospektiven klinisch-pathologischen Studien, welche systematisch den Grad der Schädigung mittels ICRS-, Mankin- oder OARSI-Score vor ACT mit dem Outcome nach ACT gemäß ICRS-II-Score vergleichen. Größere Studien zum Vergleich unterschiedlicher Methoden der ACT in Verbindung mit dem ursprünglichen Schädigungsgrad oder dem histologischen Outcome fehlen ebenfalls, wären aber für die differenzielle Beurteilung unterschiedlicher ACT-Methoden wichtig.
Tab. 2
ICRS-Score zur Beurteilung eines Knorpelschadens
Bewertung
Kriterien
Schweregrad
Normal
Normal
Grad 0
Annähernd normal
Oberflächliche Läsion/Erweichung
Grad 1a
Wie 1a, aber mit oberflächlichen Fissuren/Rissen
Grad 1b
Abnormal
Ausprägung unter 50 % der Gesamtdicke
Grad 2
Schwere Läsion
Ausprägung über 50 % der Gesamtdicke
Grad 3a
Ausprägung bis zur Kalzifikationsschicht
Grad 3b
Ausprägung bis zur Oberfläche des subchondralen Knochens ohne Penetration
Grad 3c
Beinhaltet Hervorwölben des Knorpels um die Läsion
Grad 3d
Sehr schwere Läsion
Penetration des subchondralen Knochens, aber nicht in der ganzen Ausdehnung des Defektes
Grad 4a
Penetration des Knochens über die gesamte Ausdehnung des Defektes
Grad 4b

Meniskuschirurgie

Neben der Knorpelchirurgie nimmt insbesondere die Meniskus- und Kreuzbandchirurgie eine wichtige Rolle ein. In der Meniskuschirurgie werden biomaterialbasierte Implantate auf Basis von Kollagenen (CMI®, Ivy Sports Medicine GmbH, Gräfelfing, Deutschland) oder Polymeren (Actifit®, Orteq Sports Medicine Limited, London, Großbritannien) verwendet (Abb. 4; [26]). Während gute klinische und zufriedenstellende radiologische Ergebnisse beschrieben werden, existieren nur vereinzelt histologische Untersuchungen [8, 34]. Zwar konnte demonstriert werden, dass Zellen das Scaffold besiedeln, jedoch imponieren diese vorwiegend fibroblastär mit Vaskularisierung, was nicht dem physiologischen Aufbau des Meniskus entspricht [29]. Zu den polymerbasierten Implantaten existieren Studien mit uneinheitlichen Ergebnissen. So werden gute klinische und radiologische Resultate beschrieben, jedoch ist die Revisionsrate hoch, und nach mittellangen Nachbeobachtungszeiträumen lassen sich die Transplantate in der Magnetresonanztomographie gehäuft nicht mehr nachweisen [17]. Eine systematische Analyse der Implantate bei Revisionen würde eine optimierte Beurteilung erlauben, die eine vergleichbare Einschätzung der Regeneratqualität erleichtert. In diesem Zusammenhang existieren Scoringsysteme zur Evaluierung experimenteller In-vitro- und In-situ-Studien, welche nicht nur die Qualität des regenerierten Gewebes beurteilen, sondern auch die Integration an der Nahtstelle [18]. In diesem Zusammenhang zeigt eine aktuelle Pilotstudie zur Untersuchung von Meniskusresektaten, dass die histopathologische Einschätzung degenerativer und traumatischer Meniskusschäden von der Aufarbeitungsmethode abhängt und die histologische Einschätzung hilfreich sein kann für die Einschätzung bei der Wahl einer rekonstruktiven Therapie [5].

Kreuzbandchirurgie

Der Goldstandard bei der Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes ist seine Rekonstruktion mittels autologer Sehnentransplantate. Aktuell gibt es Therapieansätze mit verschiedenen Nahttechniken zum Erhalt des Kreuzbandes, wie zum Beispiel die dynamische, intraligamentäre Stabilisierung (Ligamys-Plastik), bei der das frisch rupturierte Kreuzband mit einer Naht geschient wird, welche tibial an einem Federmechanismus fixiert ist. Den guten klinischen Ergebnissen dieser Methode stehen teilweise hohe Komplikationsraten von bis zu 15 % gegenüber [1]. Für die Wahl des adäquaten Verfahrens und für dessen Langzeiterfolg ist das Verständnis des biologischen Verhaltens des Transplantates von enormer Wichtigkeit. Das Transplantat durchläuft den Prozess der sog. Ligamentisierung [9]. Dieser Umbauprozess kann zeitlich in eine frühe Phase, eine Remodellingphase und eine Ausreifungsphase gegliedert werden, wobei aufgrund der Variationen im zeitlichen Verlauf der Second-look-Biopsien noch keine einheitlichen Stadien für ein Scoringsystem definiert werden können [9]. Insgesamt kommt es zu einer Vaskularisierung, einem Einsprossen von Myofibroblasten und einem Umbau der Kollagenzusammensetzung. Um die noch wenig verstandenen Prozesse des nativen und rekonstruierten Kreuzbandes besser analysieren zu können, wurde eine valide Biopsietechnik etabliert, welche die strukturelle Integrität des Bandes respektiert [27]. Auch in der Kreuzbandchirurgie wird in Zukunft die Transformation der wissenschaftlichen Ergebnisse in geeignete histopathologische Scoringsysteme einen wertvollen Beitrag für die Operations- und Revisionsindikationen zur Optimierung der Versorgung leisten [6].

Fazit für Praxis

  • Rekonstruktive Operationsverfahren erhalten in der Orthopädie und Unfallchirurgie immer größeren klinischen Einfluss.
  • Aus den neuen rekonstruktiven Verfahren ergeben sich histopathologische Fragestellungen in der orthopädischen Pathologie, für die nur teilweise adäquate Klassifikationen existieren.
  • Für die Beurteilung von Regeneraten beim Zustand nach autologer Chondrozytentransplantation wird der IRCS-II-Score angewandt, der Bedeutung für die interdisziplinäre Behandlung der Patienten hat.
  • Seitens der Unfallchirurgie und der operativen Orthopädie besteht der Wunsch zur Translation experimentell verwendeter Klassifikationen in den klinischen Kontext, wozu weitere klinisch-pathologische Studien unter Beteiligung der Pathologie notwendig sind.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

C. Brochhausen, D. Grevenstein, A. Mamilos, M. Babel und P. Eysel geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
Open Access. Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden.
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Metadaten
Titel
Histologische Diagnostik in der Gelenkpathologie in Zeiten rekonstruktiver Therapieverfahren – besondere Berücksichtigung der Knorpelschäden
verfasst von
Prof. Dr. Christoph Brochhausen
Dr. David Grevenstein
Dr. Andreas Mamilos
M.Sc. Maximilian Babel
Prof. Dr. Peer Eysel
Publikationsdatum
25.03.2020
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Die Pathologie / Ausgabe 3/2020
Print ISSN: 2731-7188
Elektronische ISSN: 2731-7196
DOI
https://doi.org/10.1007/s00292-020-00768-x

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