Cartilage degeneration in the human patellae and its relationship to the mineralisation of the underlying bone: A key to the understanding of chondromalacia patellae and femoropatellar arthrosis?

Summary

According to the literature subchondral bone plays a significant role in the transmission of load through joints and in the pathogenesis of osteoarthrosis. Therefore the degeneration of the articular cartilage was investigated in the patellae from 30 dissecting-room specimens and of 20 patients, previously submitted to arthroscopy, and subchondral mineralisation of their underlying bone was at the same time assessed by means of CT osteoabsorptiometry. Lateral cartilage lesions were localised over highly mineralised subchondral bone; these appear to be due to long-term stress. They were mainly found in the older specimens and showed a high rate of progression with increasing age. Medially localised cartilage lesions, on the other hand, were situated in a transitional region between moderate and slight subchondral mineralisation; they may be caused by infrequent stress peaks and by shear stress in the articular cartilage, the very medial part of the joint being deprived of mechanical stimulation for much of the time. These lesions were to be found predominantly in the younger specimens and showed little progress with advancing age. Patients with lateral cartilage degeneration exhibited higher, patients with medial chondromalacia patellae lower mineralisation than normals. Their density patterns therefore indicate a different mechanical pathogenesis of the cartilage lesions in the lateral and medial facet. It could be shown that CT osteoabsorptiometry allows an assessment of the mechanical situation, present in individual femoro-patellar joints, and that this situation is highly relevant for the pathogenesis of patellar cartilage degeneration.

Résumé

Selon la littérature, l'os sous-chondral joue un rôle important dans la transmission des forces à travers les articulations et dans la pathogénie de l'arthrose. C'est pourquoi la dégénérescence du cartilage articulaire a été étudiée sur les patellas de 30 sujets anatomiques et de 20 patients venant de subir une arthroscopie et dont la minéralisation sous-chondrale de l'os sous-jacent avait été appréciée au même moment par absorptiométrie osseuse par scanner. Les lésions cartilagineuses latérales étaient situées sur de l'os sous-chondral fortement minéralisé ; elles paraissent êtres dues à des contraintes à long terme. Elles furent principalement trouvées sur les spécimens âgés et montraient un fort taux de progression en fonction du vieillisement. A l'opposé, les lésions cartilagineuses médiales étaient situées dans une région de transition entre des minéralisations modérée et faible ; elles pourraient être dues à des pics de contrainte intermittents et à des contraintes en cisaillement sur le cartilage articulaire, la partie la plus médiale de l'articulation étant privée de stimulations mécaniques la plupart du temps. Ces lésions furent trouvées essentiellement sur les sujets les plus jeunes et montraient peu de progression avec le vieillissement. Les patients présentant une dégénérescence cartilagineuse latérale avaient une minéralisation supérieure à la normale, les patients présentant une chondromalacie médiale avaient une minéralisation plus faible que la normale. La distribution de la densité indique donc un mécanisme pathogénique différent pour les lésions cartilagineuses sur les facettes latérale et médiale. L'absorptiométrie osseuse par scanner permettrait donc d'apprécier la situation mécanique individuelle de chaque articulation fémoropatellaire. Cette situation est fortement corrélée à la pathogénie de la dégénérescence du cartilage patellaire.