Klassifikation der periprothetischen Membran gelockerter Hüft- und Knieendoprothesen

Abstract

Hintergrund und Ziele: Innerhalb eines Zeitraumes von 10 Jahren tritt bei 3-15 % der Knie- und Hüftendoprothesen eine Lockerung auf. Zwischen Implantat und Knochen bzw. Knochenzement und Knochen bildet sich die sogenannte periprothetische Mem­bran aus, welche Rückschlüsse auf die zugrunde liegende Ursache der Lockerung er­laubt. Die histopathologische Untersuchung ist ein geeignetes Routineverfahren, um wertvolle Informationen über die Ätiologie des Lockerungsmechanismus zu erhalten. Ziel dieser Arbeit ist es, anhand histomorphologisch definierter Kriterien eine standardi­sierte Klassifikation der periprothetischen Membran zu etablieren. Material und Methode: Mittels morphologischer und polarisationsoptischer Kriterien wurden vier histopathologische Typen der periprothetischen Membran definiert: Typ I, Periprothetische Membran vom abriebinduzierten Typ; Multinukleäre Rie­senzellen und Makrophagen nehmen eine Fläche von mehr als 20 % ein, Nachweis von Abriebmaterial. Typ II, Periprothetische Membran vom infektiösen Typ; Nachweis von neutrophi­len Granulozyten, in Anlehnung an die Arbeiten von Pandey und Mitarbeiter von 1999 und 2000: im Durchschnitt ein neutro­philer Granulozyt und mehr pro Gesichtsfeld bei 400facher Vergrößerung nach min­destens 10 Gesichtsfeldern, sehr wenig Abriebmaterial. Typ III, Periprothetische Membran vom Mischtyp; Merkmale von Typ I und Typ II liegen in ungefähr gleichgroßen Flächenanteilen vor. Typ IV, Periprothetische Membran vom Indifferenztyp; es liegen weder Eigen­schaften von Typ I noch Typ II vor. Nach dem erstellten Klassifikationsystem wurden periprotheti­sche Membranen von 288 Patienten (weiblich=173, männlich=115, mittleres Alter 68 Jahre, 231 Hüft- und 57 Knieendoprothesen, mittlere Standzeit 7,5 Jahre) histopatho­logisch beurteilt. Ein mikrobiologischer Befund wurde von 269 Proben erhoben. Ergebnisse: Die mittlere Prothesenstandzeit betrug für die periprothetische Membran vom Abriebtyp 10,4 Jahre, vom infektiösen Typ 2,7 Jahre, vom Mischtyp 5,1 Jahre und vom Indifferenztyp 5,5 Jahre. Zwischen den Befundern zeigte sich eine gute Überein­stimmung bei der Einteilung der untersuchten Membranen in die vier histopathologi­schen Typen (Cohens Kappa=0,765, p<0,0005 ). Ebenso zeigten die histopathologi­schen Typen ein gute Korrelation zu den mikrobiologischen Resultaten (Cohens Kap­pa=0,713, p<0.0005) Schlussfolgerung: Das vorgestellte Klassifikationssystem ist ein geeignetes Mittel zur standardisierten Routinediagnostik der periprothetischen Membran und stellt eine Basis zur ätiologischen Abklärung der Endoprothesenlockerung zur Verfügung.

Background and objectives: Within a period of 10 years 3-15 % of knee- und hip-endo­protheses will become loose. Between implant and bone or bone cement and bone the so-called periprosthetic membrane is formed. This membrane can provide information on the reasons for total joint loosening. The histopathologic examination is a suitable routine procedure by means of which valuable information about the etiology of the loosening mechanism can be obtained. The aim of this work is to establish on the basis of histomorphologically defined criteria a means for providing a standardized classifica­tion and evaluation scheme. Material and methods: On the basis of morphologic and polarization-optical criteria, four histopathologic types of the periprothetic membrane have been defined: Type I, Periprosthetic membrane of the wear particle type; multinucleated gi­ant cells and macrophages occurs a surface of more than 20 %; detection of wear particles. Type II, Periprothetic membrane of the infectious type; detection of neutrophil granulocytes, following the work of Pandey et al. 1999 and 2000: the presence of one or more neutrophil granulocytes per high power field (x400) on average after examination of at least 10 high power fields; very few wear particles. Type III, Periprothetic membrane of the mixed type; characteristics of type I and type II are present; surface portions approximately equal in size with a sur­face of at least 20 %. Type IV, Periprothetic membrane of the indifferent type; neither characterist­ics of type I nor type II are present. Periprothetic membranes of 288 patients (female=173, male115, mean age 68 years, 231 hip and 57 knee endoprostheses, average prothesis lifetime 7.5 years) were ex­amined by means of the classification system developed in this work. Microbiological findings were raised from 269 samples. Results: The average prothesis lifetime for the periprothetic membrane of the wear particle type was 10.4 years, in the case of the the infectious type 2.7 years, in the case of the mixed type 5.1 years and in the case of the indifferent type 5.5 years. There was good agreement with respect of the four histopathological types of the periprothetic membrane between the two investigators (Cohens Kappa=0,765, p<0,0005). The histopathologic diagnosis (infection or not) showed a good correlation with the mi­crobiological results (Cohens Kappa=0,713, p<0,0005). Conclusion: The presented classification system is a suitable standardized routine dia­gnostics method to examine the periprothetic membrane. It is a basis for the clarificati­on of the endoprothesis loosening.