Die Behandlung von Osteochonderdefekten ist anspruchsvoll und erfordert in vielen Fällen eine Operation. Bei fokalen osteochondralen Läsionen bei Patienten mittleren Alters sind fokale metallische Implantate eine praktikable Option, insbesondere nach dem Scheitern der Primärbehandlung, wie Knochenmarkstimulation (BMS) oder autologe Chondrozytenimplantation (ACI)1. Teilweiser Oberflächenersatz kann als Bergungsverfahren betrachtet werden, die Schmerzen reduzieren und den Bewegungsbereich verbessern können2. Diese Implantate bestehen in der Regel aus einer CoCrMo-Legierung und sind in verschiedenen Größen und Offset-Konfigurationen erhältlich, um der normalen Anatomie3zu entsprechen. Während ursprünglich für Defekte an der medialen Femoralkondyle im Knie entwickelt, sind solche Implantate jetzt verfügbar und im Einsatz für die Hüfte, Knöchel, Schulter, und Ellenbogen4,5,6. Für ein zufriedenstellendes Ergebnis ist es entscheidend, die mechanische Gelenkausrichtung und den Zustand des gegnerischen Knorpels zu beurteilen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass eine korrekte Implantation ohne Vorsprünge des Implantats grundlegend ist7.
Klinische Studien zeigten hervorragende kurzfristige Ergebnisse in Bezug auf Schmerzlinderung und Verbesserung der Funktion bei Patienten mittleren Alters für verschiedene Standorte5,6,8. Im Vergleich zur Allograft-Implantation ermöglichen fokale Metallimplantate ein frühes Gewicht. Der gegnerische Gelenkknorpel zeigte jedoch bei einer beträchtlichen Anzahl von Patienten einen beschleunigten Verschleiß9,10. Daher scheint selbst bei ordnungsgemäßer Platzierung eine Degeneration des einheimischen Knorpels in vielen Fällen unvermeidlich, während die zugrunde liegenden Mechanismen unklar bleiben. Ähnliche degenerative Veränderungen wurden nach der bipolaren Hemiarthroplastik der Hüfte11 beobachtet und werden mit Aktivität und Belastung12erhöht.
Tribologische Experimente bieten die Möglichkeit, solche Paarungen in vitro zu untersuchen und verschiedene Belastungssituationen zu simulieren, die unter physiologischen Bedingungen auftreten13. Die Verwendung von Osteochondralstiften bietet ein einfaches Geometriemodell zur Untersuchung der Tribologie des Gelenkknorpelgleitens gegen nativen Knorpel oder jedes Implantatmaterial14 und könnte weiter in ganzen Gelenksimulationsmodellen15verwendet werden. Metall-auf-Knorpel-Paarungen zeigen beschleunigten Knorpelverschleiß, extrazelluläre Matrixstörungen und verminderte Zelllebensfähigkeit in der oberflächlichen Zone im Vergleich zu einer Knorpel-auf-Knorpel-Paarung16. Schäden am Knorpel traten hauptsächlich in Form von Delamination zwischen der oberflächlichen und mittleren Zone17auf. Die Mechanismen, die zu knorpeldegenerationleiten, sind jedoch nicht vollständig verstanden. Dieses Protokoll bietet eine umfassende Analyse der biosynthetischen Aktivität des Gelenkknorpels. Durch die Bestimmung der metabolischen Aktivität und der Genexpressionsniveaus kataboler Gene könnten frühe Hinweise auf einen Knorpelabbau identifiziert werden. Der Vorteil von in vitro tribologischen Experimenten besteht darin, dass Die Belastungsparameter an verschiedene Belastungsbedingungen angepasst werden können.
Daher eignet sich das folgende Protokoll zur Simulation einer Metall-auf-Knorpel-Paarung, die ein experimentelles Hemiarthroplastikmodell darstellt.