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Histopathologischer Partikelalgorithmus

Partikelidentifikation in der Synovialis und in der SLIM

Histopathological particle algorithm

Particle identification in the synovia and the SLIM

  • Originalien
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Zeitschrift für Rheumatologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

In der histopathologischen Synovialitis-Diagnostik und der SLIM-Diagnostik („synovia like interface membrane“) kommt der Kristall- und Partikelidentifikation und den hiermit verbundenen inflammatorischen Reaktionen ein wichtiger Stellenwert zu. Die Vielfalt der endogenen Kristalle, die Variabilität von Endoprothesenmaterialien und Materialkombinationen sowie die Unterschiedlichkeit der Partikelpathogenese erklären die hohe morphologische Partikelheterogenität, die eine diagnostische Partikelidentifikation erschwert.

Ziel der Arbeit

Aus diesen Gründen wurde ein histopathologischer Partikelalgorithmus entworfen, der mit geringem methodischem Aufwand eine orientierende Partikelidentifikation ermöglicht. Definiert wurden drei Kriterien: 1) lichtmikroskopisch-morphologische Charakteristika (Größenbestimmung, Formbestimmung und Farbbestimmung), 2) polarisationsoptische Eigenschaften und 3) enzymhistochemischen Charakteristika (Öl-Rot-Färbung, Berliner-Blau-Reaktion).Nach einem dichotomen Prinzip, basierend auf dem Färbeverhalten in der Berliner-Blau-Reaktion, in der Öl-Rot-Färbung, der Größe und dem polarisationsoptischem Verhalten erfolgt die Charakterisierung der Partikel.

Material und Methoden

Es erfolgte dementsprechend die Identifikation und Validierung der Partikel in 35 klinisch charakterisierten gelenkpathologischen Fällen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Vorgeschlagen wird eine zusammenfassende Bewertung (Partikel-Score) für die Synovialitis- und SLIM-Diagnostik, der die wichtigsten Informationen zusammenfasst: 1) Nichtprothesenpartikelmaterial vorhanden, nicht vorhanden; 2) dominierendes Prothesenpartikelmaterial: makro-/mikropartikulär; 3) partikelinduziertes Reaktionsmuster: Nekrosen, orientierende Flächenangabe in Flächenprozent, lymphozytäre Infiltrate/Makrophagen, Riesenzellen, Epitheloidzellreaktionen (vorhanden, nicht vorhanden).

Abstract

Background

In the histopathological diagnostics of synovitis and the synovium-like interface membrane (SLIM) the identification of crystals and crystal-like deposits and the associated inflammatory reactions play an important role. The multitude of endogenous crystals, the range of implant materials and material combinations, and the variability in the formation process of different particles explain the high morphological particle heterogeneity which complicates the diagnostic identification of diagnostic particles.

Study design and methods

A simple histopathological particle algorithm has been designed which allows methodological particle identification based on (1) conventional transmitted light microscopy with a guide to particle size, shape and color, (2) optical polarization criteria and (3) enzyme histochemical properties (oil red staining and Prussian blue reaction). These methods, the importance for particle identification and the differential diagnostics from non-prosthetic materials are summarized in the so-called histopathological particle algorithm.

Results

A total of 35 cases of synovitis and SLIM were analyzed and validated according to these criteria. Based on these criteria and a dichotomous differentiation the complete spectrum of particles in the SLIM and synovia can be defined histopathologically.

Conclusion

For histopathological diagnosis a particle score for synovitis and SLIM is recommended to evaluate (1) the predominant type of prothetic wear debris with differentiation between microparticles, and macroparticles, (2) the presence of non-prosthesis material particles and (3) the quantification of particle-association necrosis and lymphocytosis. An open, continuously updated web-based particle algorithm would be helpful to address the issue of particle heterogeneity and include all new particle materials generated in a rapidly changing field.

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Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt. Die Autoren weisen auf folgende Beziehungen hin: V. Krenn, P. Thomas, M. Thomsen, J.P. Kretzer, G. Perino, W. Rüther, R. v. Welser, F. Hopf und M. Huber geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. S. Usbeck und L. Scheuber gehören der wissenschaftlichen Abteilung der Firma CeramTec GmbH an. Ungeachtet eines möglichen Interessenkonflikts ist dieser wissenschaftliche Beitrag unabhängig und produktneutral. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.

Author information

Authors and Affiliations

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

    V. Krenn & F. Hopf

  2. Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie, Ludwig-Maximilians-Universität, München, Deutschland

    P. Thomas

  3. DRK Klinik, Baden-Baden, Deutschland

    M. Thomsen

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

    J.P. Kretzer

  5. Abteilung Wissenschaft, CeramTec GmbH, Plochingen, Deutschland

    S. Usbeck & L. Scheuber

  6. Hospital for Special Surgery/HSS, New York, USA

    G. Perino

  7. Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg-Eppendorf, Deutschland

    W. Rüther

  8. Zentrum für Endoprothetik, Krankenhaus Schongau, Weilheim-Schongau, Deutschland

    R. v Welser

  9. Pathologisch-bakteriologisches Institut, Otto Wagner Spital, Wien, Österreich

    M. Huber

Authors
  1. V. Krenn
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  2. P. Thomas
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  3. M. Thomsen
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  4. J.P. Kretzer
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  5. S. Usbeck
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  6. L. Scheuber
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  7. G. Perino
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  8. W. Rüther
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  9. R. v Welser
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  10. F. Hopf
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  11. M. Huber
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Corresponding author

Correspondence to V. Krenn.

Additional information

Um die Anschaulichkeit der histologischen Partikel-Morphologie zu vereinfachen sind die Partikelabbildungen in gleicher Vergrößerung (Balken:100 µm) und mehrheitlich unter gleichen Konditionen (HE-Färbung, einfache Durchlichtanalyse, POL-Analyse, Berliner-Blau-Reaktion Originalvergrößerung bis 350-fach) dargestellt.

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Krenn, V., Thomas, P., Thomsen, M. et al. Histopathologischer Partikelalgorithmus . Z. Rheumatol. 73, 639–649 (2014). https://doi.org/10.1007/s00393-013-1315-6

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