Z Orthop Unfall 2013; 151(1): 31-37
DOI: 10.1055/s-0032-1327873
Knorpel
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Bestimmung des Degenerationsgrads am hyalinen Gelenkknorpel durch Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS): Methodenbeschreibung und Literaturübersicht

Evaluation of Cartilage Degeneration by Near Infrared Spectroscopy (NIRS): Methodical Description and Systematic Literature Review
G. Spahn
1   Unfallchirurgie und Orthopädie, Praxisklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Eisenach
,
G. Felmet
2   Orthopädische Praxis & ARTICO Sportklinik, Villingen-Schwenningen
,
G. Baumgarten
3   Unfallchirurgie, Sankt Georg Klinikum, Eisenach
,
H. Plettenberg
5   arthrospec GmbH, Jena
,
M. Hoffmann
6   fzmb GmbH, Bad Langensalza
,
H. M. Klinger
4   Orthopädie, Universität Göttingen
,
G. O. Hofmann
7   Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Friedrich-Schiller-Universität Jena
8   Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, BG Kliniken Bergmannstrost, Halle
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Publication Date:
17 January 2013 (online)

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Zusammenfassung

Die Schädigung des hyalinen Gelenkknorpels ist das wesentliche pathophysiologische Moment im Rahmen der Arthroseentwicklung. Während arthroskopischer Operationen zählen Knorpelschäden zu den am häufigsten vorgefundenen Pathologien. Dabei ist die Arthroskopie neben der Kernspintomografie das Verfahren der Wahl, Knorpelschäden zu detektieren. Allerdings ist die arthroskopische Diagnostik von Knorpelschäden rein deskriptiv und subjektiv. Bei der Beurteilung der Gelenkfläche ist es dem Operateur daher nur möglich, scheinbar gesunde Knorpelflächen von Erweichung, mehr oder weniger tief gehender Rissbildung und Flake-Ablösung beziehungsweise vom kompletten Defekt zu unterscheiden. In der Routine erfolgt dies meist durch verschiedene Klassifikationen (zum Beispiel ICRS [International Cartilage Repair Society], Outerbridge, Insall, Jäger-Wirth und andere). Allerdings ist die Validität aufgrund der Subjektivität ausgesprochen schlecht. Spektroskopische Untersuchungsmethoden sind seit Langem etablierte Methoden bei der objektiven Beurteilung von Geweben bei verschiedenen Indikationen. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass die NIRS (Nah-Infrarot-Spektroskopie) hierzu besonders geeignet ist. Dies liegt daran, dass das bei dieser Technik verwendete NIR-Licht energiereich ist und über Glasfasern nahezu verlustfrei zum Untersuchungsobjekt transportiert werden kann und somit ideal für endoskopische Anwendungen ist. Eine systematische Literaturrecherche zeigt, dass sich auch der Schädigungsgrad des hyalinen Knorpels durch die NIRS relativ sicher objektivieren lässt. Des Weiteren wird eine für die Routineanwendung geeignete Messeinrichtung vorgestellt, die es erlaubt, intraoperativ in Echtzeit den Schädigungsgrad des Knorpels zu evaluieren. Weiterhin werden mögliche Konsequenzen aus der NIRS-basierten Knorpeluntersuchung diskutiert.

Abstract

Damage to hyaline cartilage is the most important pathophysiological tool in the development of osteoarthritis. Cartilage lesions are the most frequent pathological findings during arthroscopic operations. Arthroscopies as well as magnetic resonance tomography are gold standards for detection of cartilage lesions. But the arthroscopic evaluation of cartilage lesions is descriptive and subjective only. The surgeon is able to differentiate between intact cartilage surface, softening, superficial or deep fissure or flake and finally a complete defect. In routine arthroscopy the grading mostly is made by use of different scores [e.g. ICRS (International Cartilage Repair Society), Outerbridge, Insall, Jäger-Wirth or others]. Because the arthroscopic evaluation is subjective the reliability of this method is poor. Spectroscopic methods are established for evaluation of different tissue diseases in different indications. NIRS (near infrared spectroscopy) has become an important method for medical diagnostics in the last years. NIR is very energy-rich and suitable for glass fibre transport without relevant reduction. Insofar this technology may be ideal for endoscopic procedures. Our systematic literature review reveals that NIRS is a sufficient method for an objective diagnosis of cartilage lesions. In the current work we demonstrate an NIRS-based device for intraoperative, real-time cartilage evaluation. Furthermore, we discuss the possible clinical consequences from such measurements.