Gewebereaktionen um gelockerte Hüftgelenkendoprothesen

Zusammenfassung

Sekundärkapseln und Interfacemembranen von 142 konsekutiven Hüftgelenkendoprothesenwechseloperationen wurden histologisch untersucht, einschließlich einer semiquantitativen Graduierung der Abriebpartikel der Prothesen und des Knochenzements sowie der Zellinfiltrate. Die Implantationsdauer der Prothesen variierte zwischen 3 Monaten und 19,5 Jahren.

Bei 37% der Fälle mit Tragezeiten bis 6 Monaten fanden sich Entzündungszellinfiltrate charakteristisch für eine Frühinfektion, bei 22% der Fälle mit längerer Implantationsdauer Zeichen einer Spätinfektion. Bei den überwiegend zementierten Prothesen mit längerer Implantationsdauer überwog in dem Gewebe der phagozytierte Knochenzementabrieb, der regelmäßig nach ca. 1 Jahr Implantationsdauer nachweisbar war.

Polyäthylen(PE-)abrieb stellte das zweithäufigste Fremdmaterial dar. Metallabrieb fand sich lediglich bei 18% der Fälle. Keramikabrieb trat ausschließlich bei gelockerten Prothesen mit Keramik-Keramik-Paarung auf. Als Folge des Materialabriebs fand sich eine makrophagenreiche Fremdkörperreaktion mit geringer lymphozytärer Infiltration, vermehrter villöser Umformung der Neosynovialis und Ausbildung von Nekrosen. Das Ausmaß dieser Gewebeveränderungen und die Menge der Abriebpartikel zeigte eine statistisch signifikante Zunahme mit zunehmender Implantationsdauer. Das Ausmaß von Fibrinexsudaten, Blutabbaupigmenten und metaplastischen Ossifikationen zeigte dagegen keine Korrelation mit der Implantationsdauer.

Unterschiede hinsichtlich der Menge der Abriebpartikel fanden sich lediglich zwischen Prothesen mit Keramik- und Metall-PE-Paarung mit Nachweis von ca. doppelt so vielen PE-Abriebpartikeln bei Prothesen mit Metallköpfen. Unter den Prothesen mit Metall-PE-Paarungen zeigten die Duokopfprothesen einen stark vermehrten PE-Abrieb mit z. T. ausgedehnten Osteolysen. Kalziumpyrophosphatablagerungen waren in den Sekundärkapseln doppelt so häufig nachweisbar wie bei degenerativen Arthrosen.

Aufgrund der zunehmenden Häufigkeit von Prothesenwechseloperationen erscheint die Kenntnis der histologischen Veränderungen um Gelenkendoprothesen wichtig, da sie Hinweise auf Komplikationen und die Biokompatibilität der Implantatmaterialien geben können.

Abstract

Pseudocapsules and interface membranes from 142 consecutive revision surgeries of hip prostheses were histomorphologically analyzed including a semiquantitative grading of the wear particles from the prostheses and bone cement as well as the cell infiltrates. The implant duration varied between 3 months and 19.5 years.

In 37% of the cases up to 6 months in situ, inflammatory cell infiltrates characteristic for early infection were seen. In 22% of the cases with longer implant duration, signs of late infection were found. In the tissues of the predominantly cemented prostheses, bone cement wear prevailed, which could be regularly detected after about 1 year. Polyethylene wear appeared to be the second most common foreign material. Metallic wear was found in only 18% of the cases. Ceramic wear was only seen in tissues around loosened prostheses with ceramic-ceramic couples. Due to the material abrasion, a foreign body reaction rich in macrophages developed with minimal lymphocytic infiltration. The degree of these tissue alterations and the amount of wear particles showed a statistically significant increase with increasing implant duration. In contrast, fibrin exudates, hemorrhages, and metaplastic ossifications were not dependent on the length of time in situ.

Differences in respect to the amount of wear particles were found between prostheses with ceramic and metallic heads. Prostheses with metal-polyethylene combinations generated approximately twice as many polyethylene wear particles as prostheses with ceramic heads. Among the metal-polyethylene couples, the bipolar prostheses showed a markedly increased polyethylene wear, some of them with extensive osteolyses. Deposits of calcium pyrophosphate were twice as common in pseudocapsules as in capsules from joints with degenerative arthrosis. Because of the increasing frequency of revision surgery, knowledge of the histologic changes around joint prostheses seems to be important as these changes may indicate complications and give information in respect to the biocompatibility of implant materials.