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Typisierung und Partikelanalyse von Squeaking-Hüftendoprothesen

Erste histopathologische Analyse zur Untersuchung der Squeaking-Pathogenese von Keramik-Keramik-Gleitpaarungen

Typing and particle analysis of squeaking hip endoprostheses

First histopathological analysis to examine the squeaking pathogenesis of ceramic-on-ceramic bearings

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Zusammenfassung

Hintergrund

Seit Verwendung von Ceramic-on-Ceramic(CoC)-Hüftendoprothesen treten vereinzelt Komplikationen in Form von Quietschgeräuschen, dem sogenannten Squeaking, auf.

Ziel der Arbeit

Dies ist die erste histopathologische Analyse der „synovia-like interface membrane“ (SLIM) von keramischen Squeaking-Hüftendoprothesen mit dem Ziel, neue Erkenntnisse zur Squeaking-Pathogenese zu erhalten.

Material und Methoden

Sieben CoC-Hüftendoprothesen mit Squeaking-Pathogenese wurden mittels SLIM-Konsensusklassifikation, Partikelalgorithmus, CD3-Quantifizierung, semiquantitativer CD68-Makrophagen‑, Öl-Rot-positiver Makrophagen- und Hämosiderinauswertung sowie in 2 Fällen durch „energy dispersive x‑ray spectroscopy“ (EDX) analysiert.

Ergebnisse

Von 1733 Fällen einer Hüftgelenkprothesenpathologie wurde eine Squeaking-Revisionsinzidenz von 0,40 % ermittelt. Neben SLIM-Typ I (1/7) wurde nur der SLIM-Typ IV (6/7) nachgewiesen, 4/7 CoC-Fälle zeigten Kombinationen aus Mikro‑, Makro- und erstmalig Supramakrokeramikabriebpartikeln (166,5 µm). Die EDX-Analyse bestätigte den keramischen und einen zusätzlichen metallischen Abrieb. Es traten vermehrt geringe, fokal entzündliche Infiltrate (CD3/CD68) mit Hämosiderin- (5/7) und Lipiddepositionen (Öl-Rot-positive Makrophagen) (6/7) auf.

Diskussion

Ein pathogenetischer Zusammenhang zwischen SLIM-Typ I/IV und Squeaking kann vermutet werden. Die SLIM-Typen zeigten eine keramikpartikelabhängige, teils unabhängige geringgradige Entzündung. Hämosiderin und Öl-Rot-positive Makrophagen sind das Korrelat für synoviale Gewebeschädigungen und deuten auf geringe biomechanische Fehlbelastungen (Impingement) und Dysfunktionen als Ursache für die Squeaking-Pathogenese hin.

Abstract

Background

Since the use of ceramic-on-ceramic (CoC) hip endoprostheses complications in the form of squeaking noises have occasionally occurred.

Objectives

This is the first histopathological analysis of the synovia-like interface membrane (SLIM) of ceramic squeaking hip endoprostheses with the aim to gain new insights into the squeaking pathogenesis.

Materials and methods

Seven CoC hip endoprostheses with squeaking pathogenesis are analyzed by SLIM consensus classification, particle algorithm, CD3 quantification, semiquantitative CD68 macrophages, Oil-Red positive macrophages, hemosiderin evaluation and in two cases by energy dispersive X‑ray spectroscopy (EDX).

Results

In 1733 hip joint prosthesis pathology cases, a squeaking revision incidence of 0.40% was determined. In addition to SLIM type I (1/7), only SLIM type IV (6/7) was detected. 4/7 CoC cases showed combinations of micro, macro and, for the first time, supramacro (166.5 µm) ceramic wear particles. The EDX analysis confirmed the ceramic and an additional metallic abrasion. Increased focal concentrated low inflammatory markers (CD3/CD68) with hemosiderin (5/7) and lipid depositions (Oil-Red positive macrophages) (6/7) occurred.

Conclusions

A pathogenetic connection between SLIM type I/IV and squeaking can be assumed. SLIM types showed a partly light microscopic ceramic particle-dependent, partly independent predominantly low-grade inflammation. Hemosiderin and Oil-Red positive macrophages are signs of synovial tissue damage and indicate biomechanical misload (impingement) and dysfunction as cause of the squeaking pathogenesis.

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3

Abbreviations

CD:

„Cluster of differentiation“

CoC :

Ceramic-on-Ceramic

EDX :

„Energy dispersive x‑ray spectroscopy“

FFPE :

Formalin-fixiertes Paraffin-eingebettetes Gewebe

HE :

Hämatoxylin-Eosin

HIR :

Histopathologisches Implantatregister

MVZ :

Medizinisches Versorgungszentrum

PAS :

Periodic-Acid-Schiff

SLIM :

„Synovia-like interface membrane“

Literatur

  1. Bos J, Berner J, Diebold J et al (1995) Histological and morphometric studies of femurs with stable hip joint replacement. An autopsy study with special reference to factors leading to late loosening. Z Orthop Ihre Grenzgeb 133:460–466

    Article  CAS  Google Scholar 

  2. Brockett CL, Williams S, Jin Z et al (2013) Squeaking hip arthroplasties: a tribological phenomenon. J Arthroplasty 28:90–97

    Article  Google Scholar 

  3. Chevillotte C, Trousdale RT, Chen Q et al (2010) The 2009 Frank Stinchfield award: “hip squeaking”: a biomechanical study of ceramic-on-ceramic bearing surfaces. Clin Orthop Relat Res 468:345–350

    Article  Google Scholar 

  4. Fisher J, Jin Z, Tipper J et al (2006) Tribology of alternative bearings. Clin Orthop Relat Res 453:25–34

    Article  Google Scholar 

  5. Hallab NJ, Jacobs JJ (2009) Biologic effects of implant debris. Bull NYU Hosp Jt Dis 67:182–188

    PubMed  Google Scholar 

  6. Hansen T, Otto M, Buchhorn GH et al (2002) New aspects in the histological examination of polyethylene wear particles in failed total joint replacements. Acta Histochem 104:263–269

    Article  Google Scholar 

  7. Hopf F, Thomas P, Sesselmann S et al (2017) CD3+ lymphocytosis in the peri-implant membrane of 222 loosened joint endoprostheses depends on the tribological pairing. Acta Orthop 88:642–648

    Article  Google Scholar 

  8. Keidel K, Thomsen M, Dierkes C et al (2020) Very rare cases of periprosthetic malignant neoplasms : data from 4000 cases of endoprosthetic joint replacements from the histopathologic implant register. Orthopade 49:248–254

    Article  Google Scholar 

  9. Krenn V, Hopf F, Thomas P et al (2016) Supramacroparticulate polyethylene in inflammation of synovial-like interface membranes: characterization and suggested nomenclature. Orthopade 45:256–264

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. Krenn V, Morawietz L, Perino G et al (2014) Revised histopathological consensus classification of joint implant related pathology. Pathol Res Pract 210:779–786

    Article  CAS  Google Scholar 

  11. Krenn V, Thomas P, Thomsen M et al (2014) Histopathological particle algorithm. Particle identification in the synovia and the SLIM. Z Rheumatol 73:639–649

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. Levy YD, Munir S, Donohoo S et al (2015) Review on squeaking hips. World J Orthop 6:812–820

    Article  Google Scholar 

  13. Morawietz L, Classen RA, Schroder JH et al (2006) Proposal for a histopathological consensus classification of the periprosthetic interface membrane. J Clin Pathol 59:591–597

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. Owen DH, Russell NC, Smith PN et al (2014) An estimation of the incidence of squeaking and revision surgery for squeaking in ceramic-on-ceramic total hip replacement: a meta-analysis and report from the Australian orthopaedic association national joint registry. Bone Joint J 96:181–187

    Article  Google Scholar 

  15. Restrepo C, Matar WY, Parvizi J et al (2010) Natural history of squeaking after total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 468:2340–2345

    Article  Google Scholar 

  16. Sexton SA, Yeung E, Jackson MP et al (2011) The role of patient factors and implant position in squeaking of ceramic-on-ceramic total hip replacements. J Bone Joint Surg Br 93:439–442

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. Walter WL, O’toole GC, Walter WK et al (2007) Squeaking in ceramic-on-ceramic hips: the importance of acetabular component orientation. J Arthroplasty 22:496–503

    Article  Google Scholar 

  18. Weiss C, Hothan A, Huber G et al (2012) Friction-induced whirl vibration: root cause of squeaking in total hip arthroplasty. J Biomech 45:297–303

    Article  Google Scholar 

  19. Wu GL, Zhu W, Zhao Y et al (2016) Hip squeaking after ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty. Chin Med J (Engl) 129:1861–1866

    Article  Google Scholar 

  20. Zhao CC, Qu GX, Yan SG et al (2018) Squeaking in fourth-generation ceramic-on-ceramic total hip replacement and the relationship with prosthesis brands: meta-analysis and systematic review. J Orthop Surg Res 13:133

    Article  Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. MVZ-Zentrum für Histologie, Zytologie und Molekulare Diagnostik GmbH, Max-Planck-Straße 5, 54296, Trier, Deutschland

    Stephanie Eiden &  Veit Krenn

  2. Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Heidelberg, Heidelberg, Deutschland

    Therese Bormann & Jan Philippe Kretzer

  3. Krankenhaus der Barmherzigen Brüder, Trier, Deutschland

    Ralf Dieckmann

Authors
  1. Stephanie Eiden
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  2. Therese Bormann
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  3. Jan Philippe Kretzer
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  4. Ralf Dieckmann
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  5. Veit Krenn
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Corresponding author

Correspondence to Veit Krenn.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

S. Eiden, T. Bormann, J.P. Kretzer, R. Dieckmann und V. Krenn geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Unter der Bearbeitungsnummer 2020-15266 liegt ein positives Votum der Ethik-Kommission der Landesärztekammer Rheinland-Pfalz vor, insbesondere dass keine berufsethischen und berufsrechtlichen Bedenken bestehen.

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Eiden, S., Bormann, T., Kretzer, J.P. et al. Typisierung und Partikelanalyse von Squeaking-Hüftendoprothesen. Orthopäde 50, 1032–1038 (2021). https://doi.org/10.1007/s00132-021-04133-5

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