Closure of osteochondral lesions using chondral fragments and fibrin adhesive

Summary

In 75 knee joints of 46 adult rabbits osteochondral defects of 4 mm diameter were placed by a drill reaching the cancellous bone. Twenty-three defects were left untreated, or closed by collagen foam or fibrin adhesive, or a combination of both.

Fifty-two defects were closed with very small autologous cartilage fragments and a special fibrin adhesive. The adhesive differed from commercially supplied types by adigested alpha chain of fibrinogen for increase in concentration, and by the addition of alpha-2-macroglobuline as protease-inhibitor. In most cases small pieces of collagen foam were added for hemostasis.

In the first group of 23 joints observed over up to 40 weeks, no hyaline cartilage was found histologically in any of the defects. In the second group a rapid proliferation of chondrocytes appeared with development of hyaline cartilage with alcianblue-positive matrix. It resembled juvenile cartilage in its histologic appearance and with regard to the induction of ossification.

The phenomenon is interpreted as a “second adolescence” of the adult cartilage induced by the rich nutritional and oxygen supply from the cancellous vessels, which resembles the environmental conditions before the forming of subchondral cortical bone at the end of the growth period. This method enabled us to achieve a complete closure of defects by hyaline cartilage on the very level of the surrounding articular surface.

Zusammenfassung

An 75 Kniegelenken von 46 ausgewachsenen Kaninchen wurden Knorpelknochendefekte gesetzt, die einen Durchmesser von 4 mm batten und den subchondralen Spongiosaraum eröffneten. Dreiundzwanzig Defekte wurden offengelassen oder mit Kollagenschaum oder Fibrinkleber oder einer Kombination der beiden letztgenannten Substanzen verschlossen.

Zweiundünfzig Defekte wurden mit Pfröpfen aus feinstverteiltem autologem Gelenkknorpel und einem eigens angefertigten Fibrinkleber verschlossen, größtenteil unter Zusatz von Kollagenschaum zur Blutstillung.

In den erstgenannten Defekten wurden auch nach 40wöchiger Überlebenszeit nur bindegewebige Regenerate gefunden, nie hyaliner Knorpel. In den mit autologem Knorpel und Fibrinkleber gefüllten Defekten wurde eine lebhafte Chondrozytenvermehrung beobachtet mit Ausbildung eines Hyalinknorpels, der morphologisch und auch in seiner Fähigkeit zur enchondralen Ossifikation dem juvenilen Knorpel entspricht und durch Alcianblau anfärbbare Mucopolysaccharide enthält. Nach Neubildung des subcondralen Knochens wandelt sich das histologische Bild dann zur Erscheinung des adulten Gelenkknorpels.

Erklärt wird dieser Vorgang durch eine zweite Adoleszenz des adulten Knorpels, da diesem durch das reiche Substrat- und Sauerstoffangebot aus den Markraumgefäßen ein Milieu geschaffen wird, welches demjenigen vor Ausbildung des subchondralen Knochens bei Wachstumsabschluß gleicht. Es konnten mit diesem Verfahren vollständige hyalinknorpelige Defektverschlüsse erzielt wurden, deren Oberfläche im Niveau der Umgebung liegt.