Histopathological Analysis of the Degree of Tendinosis in Failed Anterior Cruciate Ligament Grafts

Z Orthop Unfall. 2023 Oct;161(5):500-510. doi: 10.1055/a-1717-2889. Epub 2022 Feb 23.
[Article in English, German]

Abstract

Introduction: After reconstruction of the anterior cruciate ligament, the modification processes in the transplanted tendon tissue directly influence the biomechanical properties of the knee. The histopathological alterations in failed grafts have hardly been studied.

Objective: Our study focused on examining the presence and extent of tendinosis (low or high grade) in the tendon tissue of failed anterior cruciate ligament reconstructions. We considered its relationship to the type of transplant, the symptoms, the arthroscopic appearance, the mode of trauma, and the timing of the failure.

Materials and methods: The tendon tissue of failed anterior cruciate ligament reconstructions in 30 patients was gathered during revision surgery and its histopathology was analysed for the occurrence of structural alterations. The classification of the tendinosis as low or high grade was semiquantitative based on five qualities. We used a standardised questionnaire to collect patient data and we used the Marburg Arthroscopy Score for the intraoperative evaluation of the graft.

Results: We found histological vitality and, except for two samples, structural alterations consistent with tendinosis, predominantly high grade, in all failed anterior cruciate ligament grafts. No direct link could be proved between the degree of tendinosis and the type of graft used, the symptoms (except for instability) or the timing of the graft failure, the mode of trauma, or the arthroscopic appearance of the failed plasty. However, the accumulation of high-grade tendinosis in patients with hamstring tendons, subjective instability, and graft failure between 1 to 5 years postoperatively was noteworthy.

Conclusion: Structural alterations consistent with tendinosis could be detected, with different expressions, in the vital tendon tissue of anterior cruciate ligament reconstructions. This indicates that the graft is subject to repetitive microtrauma. However, it is still unclear how tendinosis influences the failure of anterior cruciate ligament reconstructions.

Einleitung: Die nach der Transplantation ablaufenden Umbauprozesse im Sehnengewebe einer vorderen Kreuzbandplastik beeinflussen die biomechanischen Eigenschaften des operierten Knies unmittelbar. Die histopathologischen Veränderungen im insuffizienten Kreuzbandtransplantat sind wenig erforscht.

Zielsetzung: Im Mittelpunkt der Arbeit stand die Untersuchung von insuffizienten vorderen Kreuzbandplastiken auf das Vorliegen und Ausmaß von Texturstörungen im Sinne einer Tendinose (low-grade bzw. high-grade). Diese wurden im Kontext zur Transplantatart, zu dem subjektiven Beschwerde- und arthroskopischen Erscheinungsbild, dem Traumamechanismus sowie dem zeitlichen Verlauf des Transplantatversagens betrachtet.

Material und methoden: Bei der Revisionsoperation entnommene, insuffiziente vordere Kreuzbandplastiken von 30 Patient*innen wurden histopathologisch hinsichtlich des Vorliegens von Texturstörungen untersucht. Die Einteilung der Tendinose in low-grade bzw. high-grade erfolgte anhand von 5 qualitativen Kriterien semiquantitativ. Zur Erhebung patientenspezifischer Daten fand ein standardisierter Fragebogen und zur Evaluation des Transplantates intraoperativ der Marburger Arthroskopiescore Verwendung.

Ergebnis: Alle untersuchten insuffizienten Kreuzbandtransplantate waren histologisch vital und wiesen bis auf zwei Ausnahmen Strukturstörungen entsprechend einer Tendinose, überwiegend high-grade, auf. Ein direkter Zusammenhang von Tendinosegrad zur gewählten Transplantatart, dem Beschwerdebild (bis auf Instabilität) und dem zeitlichen Verlauf des Transplantatversagens, dem Traumamechanismus oder dem arthroskopischen Erscheinungsbild der insuffizienten Plastik war anhand der untersuchten Kohorte nicht zu beweisen. Es fiel eine Häufung der high-grade Tendinose in Hamstringtransplantaten, bei Patient*innen mit Kniebeschwerden in Form einer Instabilität und zwischen 1 bis 5 Jahre postoperativ auf.

Zusammenfassung: Im Sehnengewebe insuffizienter Kreuzbandplastiken waren bei Vorliegen vitaler Zellstrukturen Texturstörungen von unterschiedlicher gradueller Ausprägung im Sinne einer low- bzw. high-grade Tendinose feststellbar. Dies lässt eine repetitive Mikrotraumatisierung des Transplantates vermuten. Der konkrete Einfluss einer Tendinose auf das Auftreten einer Transplantatinsuffizienz bleibt noch unklar.

MeSH terms

  • Anterior Cruciate Ligament / surgery
  • Anterior Cruciate Ligament Injuries* / surgery
  • Anterior Cruciate Ligament Reconstruction*
  • Humans
  • Knee Joint / surgery
  • Transplantation, Autologous
  • Treatment Outcome