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Zielsetzung und Fragestellung: Die Synovialflüssigkeit beeinflusst die tribologischen Interaktionen sowie die metabolische Versorgung des avaskulären Gelenkknorpels. Trotz ihrer klinischen Bedeutung sind Unterschiede der rheologischen Eigenschaften zwischen dem nativen Gelenk und einliegender Knie- und Hüftprothesen bisher nicht systematisch untersucht. Ziel dieser Studie war die vergleichende Analyse der dynamischen Viskosität humaner Synovialflüssigkeit in Knie- und Hüftgelenken unter physiologisch relevanten Scherbedingungen sowie der Vergleich mit synthetischen Testflüssigkeiten.

Material und Methoden: Intraoperativ gewonnene Synovialproben von56 Patientinnen und Patientenwurden nach anatomischer Lokalisation (Knie, Hüfte) und Operationsindikation in Primär- (PRC) und Revisionsgruppen (RRC) unterteilt. Ergänzend wurden sechs synthetische Flüssigkeiten auf Basis von Newborn-Calf-Serum untersucht. Die rheologischen Messungen erfolgten mittels Rotationsrheometrie bei 37,5 °C über definierte scherratenabhängige Flussrampen. Hierzu wurde ein HR-20 Discovery Hybrid Rheometer (TA Instruments – Waters LLC, New Castle, Delaware, USA) in Kegel-Platte-Geometrie verwendet; Kegel und Peltier-Platte bestanden aus Edelstahl und wiesen jeweils einen Durchmesser von 20 mm auf. Die statistische Auswertung erfolgte nicht-parametrisch.

Ergebnisse: Alle untersuchten Proben zeigten ein nicht-Newton’sches Fließverhalten mit scherratenabhängiger Viskositätsabnahme (s. Grafik 1). Bei physiologisch relevanten Scherraten (50, 100 und 250 s⁻¹) wiesen native Knie- und Hüftproben im Mittel höhere Viskositäten auf als entsprechende Revisionsproben und synthetische Referenzmedien, während synthetische Flüssigkeiten die geringste Variabilität zeigten (siehe Tabelle 1 [Tab. 1]). Die Synoviaproben der nativen Kniegelenke zeigte signifikant höhere Viskositätswerte gegenüber der Proben von Kniegelenken mit einliegenden Knieendoprothesen. Der Vergleich zwischen nativen Hüftgelenken und Geleken mit einliegenden Implantaten zeigte hingegen keine signifikanten Unterschiede (siehe Tablle 2 [Tab. 2]). Bei 50 s⁻¹ betrugen die mittleren Viskositäten 0,175 Pa·s (PRC-K), 0,083 Pa·s (RRC-K) und 0,072 Pa·s (synthetisch) (siehe Tablle xx). In der Analyse zeigten sich signifikant erhöhte Viskositäten der primären Knieproben gegenüber allen übrigen Gruppen (p < 0,001), während Revisionen, Hüftproben und synthetische Medien weitgehend überlappende rheologische Profile aufwiesen.

Diskussion und Schlussfolgerung: Die Synovialflüssigkeit von nativen Kniegelenken vor der Implantation von Knieendoprothesen weist unter dynamischen Scherbedingungen signifikant höhere Viskositäten als die Flüssigkeit von Gelenken mit einliegenden Hüft- oder Knieendoprothesen, nativer Hüftgelenke sowie als synthetische Testmedien auf. Diese bilden die rheologischen Eigenschaften biologischer Synovia nur unzureichend ab. Die individuelle Viskosität könnte in Abhängigkeit des einliegenden Implantates einen entscheidenden Einfluss auf die Abriebeigenschaften und Langlebigkeit von Implantatsystemen und deren Gleitpaarungen haben.