Abstract
Knie-exemplaren van twee osteoporotische patiënten die een unilaterale knieartroplastie ondergingen wegens vermoedelijke osteonecrose van de knie, werden histologisch onderzocht. Preoperatieve bevindingen van magnetische resonantiebeelden bij beide patiënten waren consistent met de diagnose osteonecrose van de mediale femorale condylen, hoewel gewone röntgenfoto’s minimale degeneratieve veranderingen toonden. Bij beide patiënten was de preoperatieve botmineraaldichtheid van de femorale condylus en proximale tibia van de aangedane zijde lager dan die van de niet-aangedane zijde. Pathologisch onderzoek van de geresecteerde femorale condylus en proximale tibia toonde vrijwel intact gewrichtskraakbeen, genezing van het ingezakte subchondrale bot en aanzienlijk verlies van trabeculair bot. Histologisch werden geen aanwijzingen voor osteonecrose, inclusief lege leemten in het trabeculaire bot, waargenomen. Deze bevindingen toonden aan dat subchondrale botinstorting veroorzaakt door osteoporose, maar niet osteonecrose, de osteoartritische verandering van de aangetaste knie initieerde. Dit rapport benadrukt dat er gevallen kunnen zijn van progressieve lokale osteoartritis veroorzaakt door breuk van subchondraal bot als gevolg van osteoporose.
1. Inleiding
Er zijn vele theorieën over de oorzaak van artrose. Omdat er echter twee belangrijke rapporten zijn over de relatie tussen osteoporose en artrose, blijft deze controversieel. De eerste is dat een verminderde botmineraaldichtheid (BMD) van het subchondrale bot wordt waargenomen in het vroege stadium van osteoartritis, hoewel subchondrale botsclerose en een hogere BMD radiologisch worden gezien, wat inderdaad de ontwikkeling van een kraakbeendefect zou kunnen voorspellen . De tweede is dat vrouwen met een hoge BMD een hoge incidentie van artrose hebben, terwijl de progressie van artrose relatief traag is vergeleken met die gezien met een lage BMD . Bovendien zijn er talrijke theorieën met betrekking tot de volgende tegenstrijdigheden: het risico op artrose stijgt evenredig met de toename van de BMD, terwijl het afneemt met de accumulatie van BMD . Hoewel er vele multifactoriële pathogenen van spontane osteonecrose van de knie (SONK) zijn, pleitte één theorie ervoor dat SONK werd geïnduceerd door subchondrale insufficiëntiefractuur die geassocieerd kan zijn met osteoporose , en de incidentie werd verondersteld ongeveer 10% te zijn bij osteoartritis van de knie in de beginfase, vooral in associatie met SONK . In dit artikel presenteren wij twee gevallen van artrose van de knie die aanvankelijk als SONK werden gediagnosticeerd. Op basis van onze ervaring met magnetische resonantie beeldvorming en pathologisch onderzoek, blijkt dat onze gevallen niet stroken met de hypothese dat een lage BMD een risicofactor is bij microfractuur die zou kunnen leiden tot permanente osteonecrose. In feite suggereren de huidige gevallen dat de initiële radiologische fase van SONK geneesbaar kan zijn, maar dat de resulterende onregelmatigheid van het gewrichtsoppervlak artrose induceert.
2. Casusverslag
2.1. Casus 1
Een 73-jarige vrouw klaagde over pijn in de linkerknie zonder een voorgeschiedenis van trauma of een systemische aandoening die de gewrichtspijn zou kunnen hebben veroorzaakt. Lichamelijk onderzoek toonde gevoeligheid in het mediale kniegewricht. Bovendien toonden de röntgenfoto’s geen degeneratieve veranderingen, wat wijst op Kellgren-Lawrence graad 1 (figuur 1). De femorotibiale hoek was 173° bij staan. De laboratoriumresultaten waren binnen de normale grenzen. Areale BMD-meting werd uitgevoerd op het proximale femur met behulp van dual energy X-ray absorptiometrie (DXA) (Hologic QDR Discovery W type, Toyo Medic., Tokyo, Japan) en suggereerde een diagnose van osteoporose, met een T-score van 59%. Magnetic resonance imaging (MRI) toonde een lage signaalintensiteit op T1-gewogen beeldvorming (figuur 2(a)), terwijl de intensiteit hoog was in het centrum en laag in het omliggende gebied van de mediale femorale condylus op T2-gewogen beeldvorming, wat osteonecrose suggereert (figuur 2(b)).
Geval 1. Op de preoperatieve röntgenfoto zijn geen degeneratieve veranderingen te zien, wat wijst op Kellgren-Lawrence graad 1.
(a)(a)
(b)(b)
(a)
(b)
Geval 1. Preoperatieve magnetische resonantiebeelden van de aangetaste knie. T1-gewogen beeld toont lage signaalintensiteit van de mediale femorale condylus en het tibiale plateau (a). T2-gewogen beeld toont hoge intensiteit in het centrale gebied van de femorale laesie en het omringende gebied met lage intensiteit (b).
Om de oorzaak van het verband tussen osteoporose en artrose te onderzoeken, werden verdere onderzoeken uitgevoerd met DXA van de femorale condylus en het proximale deel van de tibia. Gelokaliseerde BMD metingen van de knie condylen werden uitgevoerd met de patiënt in rugligging op de scantafel. In de tibiale condylen werden drie vierkante interessegebieden gemarkeerd op het vooraanzicht (figuur 3). Een lijn die zich uitstrekt tot de laterale en mediale randen van de proximale tibia werd verdeeld in drie gelijke lengtes, en de regio’s van belang (ROI) werden eronder gemarkeerd. Aldus werden drie tibiale condyl BMDs berekend voor de tibia. Bovendien werden de mediale en laterale femorale condyl BMD’s in de vierkante regio’s van belang van dezelfde grootte ook berekend met behulp van dezelfde methoden.
(a)(a)
(b)(b)
(a)(a)
(b)
Een voorbeeld van de meetgebieden van de botmineraaldichtheid van de kniecondylen.
De BMD’s van de femorale condylus en het tibiale plateau waren lager aan de aangedane zijde dan aan de gezonde zijde (Tabel 1), waaruit blijkt dat de BMD van het aangedane kniegewricht lager was dan die van het niet-aangedane kniegewricht.
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Eenzijdige knieartroplastiek werd uitgevoerd. Pathologische veranderingen van de femurcomponent, het verdachte osteonecrotische gebied, werden onderzocht. Bij pathologisch onderzoek was de oppervlakkige kraakbeenlaag intact, en er waren enkele herstelde gebieden na breuk van subchondraal bot met begeleidende migratie van fibreus weefsel (afbeelding 4(a)). Subchondraal bot grenzend aan het ingestorte gebied vertoonde dunner worden van het trabeculaire bot en minder trabeculaire connectiviteit (Figuur 4(b)).
(a)(a)
(b)(b)
(a)(a)
(b)(b)
Foto-microfoto’s van de femorale condylus die zijn verkregen van het operatiegebied in geval 1. Een monster uit het centrale gebied van de laesie toont minder destructief gewrichtskraakbeen, genezing van het subchondrale bot en migratie van het vezelige weefsel in het subchondrale gebied (a). Een specimen uit het omliggende gebied van de laesie toont normaal gewrichtskraakbeen, dunner wordend trabeculair bot, en een mindere trabeculaire connectiviteit, wat osteoporose van het subchondrale gebied suggereert (b). Hematoxyline- en eosinekleuring. Oorspronkelijke vergroting ×40.
2.2. Casus 2
Een 70-jarige vrouw kreeg een jaar eerder de diagnose osteoartritis van de linkerknie. Ze kreeg fysiotherapie maar klaagde over plotselinge acute pijn. Lichamelijk onderzoek toonde gevoeligheid van het mediale kniegewricht en geen effusie, en gewone röntgenfoto’s toonden degeneratieve veranderingen, die Kellgren-Lawrence graad 2 impliceerden (figuur 5). De femorotibiale hoek was 178° bij het opstaan. De laboratoriumresultaten waren binnen de normale grenzen. De BMD van het proximale femur was 67%, wat duidt op osteoporose. MRI toonde intensiteitsveranderingen die vergelijkbaar waren met die van geval 1 (figuren 6(a) en 6(b)).
Preoperatieve röntgenfoto van geval 2 toont lichte degeneratieve veranderingen, die wijzen op Kellgren-Lawrence graad 2.
(a)(a)
(b)(b)
(a)(a)
(b)
Preoperatieve magnetische resonantiebeelden van de aangedane knie in geval 2. T1-gewogen beeld toont lage signaalintensiteit op de mediale femorale condylus en het tibiale plateau (a). T2-gewogen beelden tonen een hoge intensiteit in het centrale gebied van de femorale laesie en het omringende gebied met lage intensiteit (b).
De BMD’s van de femorale condyl en het tibiale plateau werden gemeten met de bovengenoemde techniek, en de BMD’s waren lager aan de aangedane zijde dan aan de gezonde zijde (tabel 1).
Deze patiënt onderging ook een unilaterale knieartroplastiek. Pathologische bevindingen van de femorale condylus van deze casus waren consistent met die van casus 1. Er werden geen histologische aanwijzingen voor osteonecrose gezien, maar wel genezen subchondrale botcollaps en osteoporose.
Bij de laatste postoperatieve follow-up na 2 jaar hadden beide patiënten geen klachten van kniepijn, en radiografisch onderzoek toonde geen abnormale bevindingen.
3. Discussie
Velen zien momenteel een sterke relatie tussen BMD en artrose van de knie, terwijl anderen ze als verschillend beschouwen. Onderzoeksrapporten zijn tot nu toe tegenstrijdig en niet doorslaggevend geweest. Sommige rapporten hebben aangetoond dat het risico van osteoartritis toeneemt naarmate de BMD van de lendenwervelkolom toeneemt. Omgekeerd hebben andere rapporten aangetoond dat het risico van artrose toeneemt in verhouding tot de afname van de BMD van de femur nek. De eersten stelden dat een hoge BMD het kniegewrichtsoppervlak overbelast, waardoor schade aan het gewrichtskraakbeen ontstaat die gewrichtsruimtevernauwing induceert als ware het ernstige degeneratie. De laatste suggereerden dat subchondraal bot van osteoporotische patiënten blootgesteld werd aan directe mechanische spanning via het gewrichtskraakbeen, waardoor het spongieus bot dat het subchondrale bot omringt, veranderde, wat microfractuur en osteonecrose impliceert en leidt tot de bevordering van valgus deformiteit van de knie, zoals door decompressie van het gewrichtsoppervlak . Verder wordt ook gedacht dat SONK een foutieve unie van het bot is ten gevolge van ischemische verandering . Of deze theorieën juist zijn, blijft onduidelijk.
Hoewel een duidelijke consensus nog moet worden bereikt, hadden de huidige gevallen een lage BMD en hadden zij mogelijk microfracturen. Daarom lag de nadruk in onze gevallen op de lage BMD en de radiologische en pathologische bevindingen. Deze twee gevallen werden gediagnosticeerd als osteonecrose van de mediale femorale condyl op basis van de preoperatieve beeldvorming en klinische bevindingen. De histologische bevindingen van de chirurgische specimens toonden echter aan dat deze laesies subchondrale botcollaps waren in de femorale condylus medialis veroorzaakt door ernstige osteoporose en de laesies waren histologisch genezen met onregelmatigheid van het gewrichtsoppervlak. Dat betekent dat broosheid van subchondraal bot in de mediale femorale condylus in nauw verband kan staan met de beeldvormende diagnose van SONK.
Karvonen et al. suggereerden dat de BMD van het subchondrale bot in middengradige artrose van de knie lager is dan die van het omringende gewrichtsoppervlak in artroseknieën, wat impliceert dat het subchondrale botgebied in de beginfase van artrose van de knie kwetsbaar is bij mechanische belasting, zoals gewichtdragen. Bovendien merkten Goerres et al. op dat artrose van de knie kan leiden tot de opsporing van SONK, dat wil zeggen idiopathische botnecrose op MRI in de Kellgren-Lawrence stadia 1-2. Kesemenli et al. merkten op dat SONK wordt beschouwd als een microfractuur. Karachalios et al. merkten ook op dat osteoporotisch gewrichtssubchondraal bot kan leiden tot botfragiliteit, wat herhaalde microfracturen veroorzaakt, en de accumulatie ervan leidt uiteindelijk tot osteonecrose.
Gezien deze bevindingen en theorieën, nemen wij aan dat de artrose van de knie met plotseling begin te wijten was aan het instorten van subchondraal bot met verlies van BMD. Hoewel er enkele rapporten zijn dat osteonecrose de oorzaak was van osteoartritis in het licht van radiologische bevindingen, zouden er in feite gevallen kunnen bestaan van progressieve lokale osteoartritis die veroorzaakt werd door breuk van subchondraal bot vanwege osteoporose.
Met andere woorden, osteoporotische patiënten die klagen over kniepijn zouden microfracturen van de mediale femorale condylus kunnen ontwikkelen die bijdragen aan SONK. Daarom is het belangrijk dat orthopedisch chirurgen screenen op de eerste fasen van SONK en deze zo snel mogelijk op de juiste wijze behandelen. Vermoedelijk moeten er gevallen van SONK bij radiologisch onderzoek zijn die bij histologisch onderzoek geen necrotische laesies vertonen.
In het kort werden twee osteoporotische patiënten beschreven met een lage BMD van de femorale condyl en het tibiale plateau en een preoperatieve beeldvormingsdiagnose van SONK. Zij ondergingen chirurgie, en de chirurgische preparaten toonden genezing van subchondrale botcollaps en significante osteoporose. BMD gegevens van de aangetaste knieën en histologisch onderzoek na de operatie ondersteunden sterk de opvatting dat lokaal botverlies enige relatie had met de beeldvormende diagnose van SONK.
Conflict of Interests
De auteurs verklaren dat er geen belangenconflict is met betrekking tot de publicatie van dit artikel.