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Inhaltsverzeichnis

Kleintierpraxis

Anwendung des Kellgren-Lawrence-Scoring-Systems bei Hunden mit Kniegelenksarthrose und dessen Vergleich mit klinischen und chirurgischen Parametern

Application of the Kellgren-Lawrence scoring system in dogs with stifle joint osteoarthritis and its comparison with clinical and surgical parameters

Kleintierpraxis 68, 616–625

DOI: 10.2377/0023-2076-68-616

Eingereicht: 13. September 2023

Akzeptiert: 16. Oktober 2023

Publiziert: 12/2023

Zusammenfassung

Die Bewertung des Ausmaßes einer Arthrose anhand von Röntgenbildern ist eine gängige tiermedizinische Anwendung. Um eine Vergleichbarkeit von Röntgenaufnahmen zu ermöglichen, wäre ein Bewertungsschema nützlich. Da es kein etabliertes Scoring-System für die Bewertung von Arthrose bei Hunden gibt, wurde im Rahmen dieser Studie das in der Humanmedizin angewandte Kellgren-Lawrence-Scoring-System am Beispiel der Kniegelenksarthrose untersucht. Insgesamt wurden 72 Hunde mit Kniegelenksarthrose als Folge eines Kreuzbandrisses in diese Studie aufgenommen. Alle Patienten wurden im Rahmen der chirurgischen Versorgung arthrotomiert. Vor der Operation wurden Röntgenbilder des betroffenen Gelenks angefertigt. Diese wurden mit der chirurgischen Beurteilung der Arthrose und dem in der Humanmedizin etablierten Kellgren-Lawrence-Scoring-System verglichen.

Der Vergleich zwischen der röntgenologischen Beurteilung und der Beurteilung durch die intraartikuläre Untersuchung während der Operation zeigte eine signifikante Korrelation (p < 0,05). Dementsprechend konnte das Kellgren-Lawrence-Scoring-System für Hunde mit Kniegelenksarthrose angewandt werden. Es wurde kein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Grad der Lahmheit und dem radiologischen Scoring-System festgestellt, im Gegensatz dazu korrelierten die Dauer der Lahmheit und der radiologische Score gut. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das menschliche Scoring-System für die Beurteilung der Arthrose in den Kniegelenken von Hunden geeignet ist.

Hund
Kniegelenk
radiologischer Osteoarthrose-Score

Summary

Assessing the existence of osteoarthritis from radiographs is a common veterinary application. To allow comparability of radiographs, a scoring scheme would be useful. As there is no established scoring system for the evaluation of osteoarthritis in dogs, the Kellgren-Lawrence scoring system used in human medicine was investigated in this study using the example of osteoarthritis of the stifle joint. A total of 72 dogs with stifle joint arthrosis as a result of a cruciate ligament rupture were included in this study. All patients underwent arthrotomy as part of the surgical management. Radiographs of the affected joint were taken prior to surgery. These were compared with the surgical assessment of osteoarthritis and the Kellgren-Lawrence scoring system.

The comparison between the radiographic assessment and the assessment by intra-articular examination during surgery showed a significant correlation (p < 0.05). Accordingly, the Kellgren-Lawrence scoring system could be applied to dogs with knee joint osteoarthritis. No significant correlation was found between the degree of lameness and the radiological scoring system, but in contrast, the duration of lameness and the radiological score correlated well. In conclusion, the human scoring system is suitable for the assessment of osteoarthritis in canine knee joints.

dog
stifle joint
radiological osteoarthritis score

Einleitung

Die tiermedizinische Bewertung einer Arthrose findet häufig über Röntgenaufnahmen statt. Dabei werden die sichtbaren Veränderungen beschrieben und in ihrem Ausmaß häufig in gering-, mittel- und hochgradig differenziert. Dieses Bewertungsschema ist sehr ungenau und subjektiv. Da allerdings auf der Basis der Bewertung einer Röntgenaufnahme häufig auch therapeutische Empfehlungen beruhen und die Vergleichbarkeit mit anderen Röntgenaufnahmen beispielsweise bei einem „follow up“ gegeben sein sollte, wäre ein einheitliches Bewertungsschema für osteoarthrotische Veränderungen beim Hund wünschenswert. Hinzu kommt, dass auch die Vergleichbarkeit von Studien zur Osteoarthrose des Hundes durch ein einheitliches Bewertungsschema einfacher und objektiver wäre. Leider gibt es bisher kein etabliertes radiologisches Scoring-System für Hunde mit Osteoarthrose. Es gab einen Versuch, ein radiologisches Scoring-System für Hunde-Kniegelenke zu entwickeln, aber es handelte sich um ein 96-Punkte-Scoring-System mit nur drei Osteoarthrose-Graden, das sehr komplex und für den klinischen Gebrauch unpraktikabel erschien (Vasseur und Berry 1992). Allerdings zeigte eine Studie, die die intra- und inter-observer Variation bei der radiologischen Bewertung von Kniegelenksarthrosen beim Hund untersuchte, eine gute Übereinstimmung in der Bewertung der Kniegelenke (Wessely et al. 2017). Vor diesem Hintergrund scheint die Röntgentechnik gut geeignet zu sein, ein objektives Scoring-System für das Ausmaß der Osteoarthrose zu entwickeln.

Bereits Mitte des letzten Jahrhunderts veröffentlichten John Kellgren und Jeffrey Lawrence (1957) ein Bewertungssystem (KL-scoring system) zur röntgenologischen Beurteilung des Schweregrads von Osteoarthrose (OA) im Knie bei Menschen, welches seither als Standard in der Praxis und Forschung eingesetzt wird. Die Entwicklung des KL-Bewertungssystems basierte auf klinischen, chirurgischen und radiologischen Beobachtungen und Auswertungen. Darauf aufbauend wurden als wichtige radiografische Merkmale die Verengung des Gelenkspalts, subchondrale Sklerose und die Bildung von Osteophyten erkannt.

Ziel der vorliegenden prospektiven Studie war es, das KL-scoring system bei Hunden mit Kniegelenksarthrose nach Kreuzbandriss anzuwenden, gegebenenfalls zu modifizieren und mit chirurgischen sowie klinischen Parametern, wie Grad und Dauer der Lahmheit, zu vergleichen.


Top Job:


Material und Methoden

Tiere

Alle Hunde (n = 72), die in diese Studie aufgenommen wurden, litten unter Teilrupturen oder vollständigen Rupturen der kranialen Kreuzbänder.

Klinische Untersuchung

Vor der Operation wurde der Lahmheitsgrad jedes Patienten nach einem Schema bestimmt (Arnoczky und Tarvin 1981). Dieses System unterscheidet zwischen vier Lahmheitsgraden: Der erste Grad ist definiert als volle Gewichtsbelastung mit kaum sichtbarer Lahmheit. Der zweite Grad ist sichtbar, aber die Gewichtsbelastung ist fast vollständig. Grad drei bedeutet reduzierte Gewichtsbelastung, die Gliedmaße berührt den Boden teilweise. Der vierte Grad zeigt keine Bodenberührung. Außerdem wurde die Dauer der Lahmheit als die Zeitspanne zwischen dem vom Besitzer beschriebenen Lahmheitsbeginn und dem Tag der Operation definiert.

Röntgenaufnahmen

Vor der Operation wurden von jedem Hund Röntgenaufnahmen des betroffenen Kniegelenks im kranio-kaudalen und medio-lateralen Strahlengang angefertigt (Röntgengerät: Siemens Opti 150/30/50 HC-100, Siemens AG, München, Deutschland; Röntgenfilm-Entwickler: Optimax Röntgenfilmentwicklungsmaschine, Mod. 1170-1-0000, PROTEC Medizintechnik GmbH & Co. KG, Oberstenfeld, Deutschland; Röntgenfilme: FUJIFILM Super HR-E Medizinischer Röntgenfilm, 18 x 24/24 x 30/30 x 40 cm, FUJIFILM Corporation, Tokio, Japan). Die Bewertung der Röntgenaufnahmen inkludierte die Strukturen des Femuro-Patellargelenks und des Femuro-Tibialgelenks. Im Einzelnen wurden Zeichen subchondraler Sklerose auf dem Tibiaplateau und osteophytäre Veränderungen an den Vesalischen Sesambeinen, der proximalen und distalen Patella, dem Femursulkus und im Bereich der lateralen und medialen Kollateralbänder bewertet (kranio-kaudaler Strahlengang) (Abb. 1). Die Gelenkkapsel wurde im kaudalen Femuro-Tibialgelenk auf fibrotische Veränderungen (erhöhte Röntgendichte) und Verdickung (> 3 mm) untersucht. Aufgrund der angefertigten Röntgenaufnahmen wurde das KL-scoring system für die Hunde angewandt. Dieses wurde von uns insofern modifiziert, als dass die Verengung des Gelenkspaltes unberücksichtigt blieb, welche auf der anatomischen Winkelung des caninen Kniegelenkes beruhte.

Deshalb wurde im modifizierten KL-Scoring mit Grad 1 bewertet, wenn die Knochenkompakta weniger stark kontrastiert war und eine Rauigkeit aufwies sowie dezente Hinweise auf osteophytäre Entwicklung bestanden. Grad 2 wurde durch das Vorhandensein von eindeutigen, aber noch kleinen Osteophyten (< 3 mm) definiert sowie einer beginnenden subchondralen Sklerose. Für Grad 3 mussten multiple und mäßige Osteophyten in Kombination mit Sklerose und erkennbarer Kapselfibrose und möglicherweise entstehende knöcherne Deformitäten sichtbar sein. Bei multiplen großen Osteophyten (> 3 mm), eindeutiger Sklerose und Fibrose sowie gegebenenfalls knöcherner Deformierung wurde die Arthrose als Grad 4 eingestuft (Tab. 1; Abb. 1, 2, 3, 4, 5 und 6).

Chirurgische Bewertung

Alle Patienten wurden im Rahmen der chirurgischen Versorgung des Kreuzbandrisses von dem gleichen Chirurgen arthrotomiert. Während der Operation wurde das Gelenk anhand der folgenden Beobachtungen beurteilt: Größe und Lage der Osteophyten, Form und Oberfläche des Gelenkknorpels (Erosionen ja/nein) sowie Vorhandensein und Ausmaß einer Gelenkkapselfibrose. Die Veränderungen wurden je nach Größe der Osteophyten, dem Grad des Knorpelabbaus sowie dem Ausmaß der Kapselfibrose in vier Grade eingeteilt (Tab. 2).

Statistik

Die statistische Analyse wurde mit einer kommerziellen Software (Statistica, Version 13.3 von TIBCO Software Inc., Palo Alto, CA, USA) durchgeführt. Für die Korrelationsanalyse wurde der Spearmansche Korrelationskoeffizient (r) zusammen mit dem zugehörigen p-Wert berechnet; p-Werte unter 0,05 wurden als statistisch signifikant definiert.

Alle Untersuchungen und Eingriffe fanden im Rahmen der kurativen Versorgung von Patienten statt und erfolgten nach Absprache mit dem Tierschutzbeauftragten der Universität Göttingen.

Ergebnisse

Tiere

Bei den Patienten in dieser Studie handelte es sich überwiegend um Mischlinge (n = 24), wobei eine häufiger betroffene Rasse der Labrador Retriever war (n = 7). Neunundzwanzig der Hunde waren männlich, elf von ihnen kastriert; 43 waren weiblich, 16 von ihnen kastriert. Das Durchschnittsgewicht betrug 23,2 kg, die Altersspanne reichte von ein bis 13 Jahren und das Durchschnittsalter lag bei 6,6 Jahren.

Klinische Beurteilung

Der Grad der Lahmheit wurde in den meisten Fällen als Grad 2 bis 3 eingestuft. Die Dauer der Lahmheit, die von den Besitzern angegeben wurde, lag zwischen einigen Tagen und mehr als einem Jahr. Am häufigsten wurde eine Dauer zwischen zwei und acht Wochen angegeben.

Es gab keinen signifikanten Zusammenhang zwischen Alter oder Körpergewicht und Grad oder Dauer der Lahmheit (p > 0,05). Auch zwischen dem Grad und der Dauer der Lahmheit ist keine Korrelation zu erkennen (p > 0,05) (Abb. 7), es besteht jedoch eine Tendenz zu einer negativen Korrelation zwischen Grad und Dauer.

Röntgenaufnahmen

Der Grad der Osteoarthritis wurde mit einem von uns modifizierten KL-scoring system bewertet. Für die Untersuchungen wurden Röntgenaufnahmen in kranio-kaudalem und medio-lateralem Strahlengang bewertet. Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung der Bewertungen. Deshalb ist der medio-laterale Strahlengang für die Bewertung favorisiert worden, da dieser ohne Sedation oder Narkose angewandt werden kann. Die meisten Hunde wurden in Grad 1 oder 2 eingestuft. Es gab keine signifikante Korrelation zwischen dem Röntgenscore und dem Alter oder dem Körpergewicht (p > 0,05). Die Korrelation zwischen dem Röntgenscore und dem Grad der Lahmheit war ebenfalls nicht signifikant (p > 0,05), aber es bestand eine Tendenz zu einer negativen Korrelation zwischen beiden (Abb. 8). Die Korrelation zwischen der Dauer der Lahmheit und dem Röntgenscore war signifikant (p < 0,05) (Abb. 9).

Operation

Wir verglichen den Röntgenscore mit dem bei der Operation ermittelten Score. Es bestand eine Korrelation zwischen beiden (p < 0,05). Es konnte jedoch keine signifikante Korrelation zwischen dem chirurgischen Score und dem Alter, dem Körpergewicht oder dem Geschlecht festgestellt werden. Dasselbe galt für den Vergleich zwischen dem chirurgischen Score und dem Grad der Lahmheit.

Diskussion

Scoring-Systeme spielen in der Medizin eine wichtige Rolle bei der Standardisierung, Bewertung und Quantifizierung von Befunden und klinischen Strategien. Sie bieten mehrere wichtige Vorteile, darunter erhöhte Objektivität, Reproduzierbarkeit und die Möglichkeit, den Krankheitsverlauf oder die Wirksamkeit einer Behandlung zu verfolgen. Bei zahlreichen medizinischen Fragestellungen werden Bewertungssysteme eingesetzt. Beispielsweise wird mit dem APACHE II-Score der Schweregrad der Erkrankung bei Patienten auf der Intensivstation bewertet (Knaus et al. 1985). Bewertungsschema für Osteoarthrose in der Humanmedizin ist beispielsweise der Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), dieser bewertet Schmerzen, Steifheit und körperliche Funktion bei Patienten mit Osteoarthrose (Bellamy et al. 1988).

Röntgenologische Bewertungsschema sind zum Beispiel die JSN-Messung zur Beurteilung von Osteoarthrose. Sie quantifiziert die Verengung des Gelenkspaltes auf Röntgenbildern (Buckland-Wright 1995).

Schließlich wurde von Kellgren und Lawrence (1957) ein röntgenologisches Bewertungsschema für Kniegelenksarthrose entwickelt. Das KL-scoring system wird vielfach in der klinischen Praxis und Forschung eingesetzt, obwohl es auch einige Kritikpunkte gibt, insbesondere in Bezug auf die Subjektivität bei der Interpretation von Röntgenbildern und die Berücksichtigung von Weichteilveränderungen, die in der modernen Bildgebung erkannt werden können (Goncalves et al. 2016; Braunschweig et al. 2019; Wing et al. 2021).

Bezüglich Kniegelenksarthrose bei Hunden wurde in einer Studie, bei der insgesamt 58 Hunde untersucht wurden, die Osteophytenbildung als ein verlässliches Kriterium für die Bewertung des Osteoarthrosegrades herausgearbeitet (Innes et al. 2004).

Aus unserer Sicht ist die Fokussierung auf die Osteophytenbildung nicht ausreichend, um insbesondere frühe Formen der Osteoarthrose zu definieren. Deshalb haben wir in dieser Studie das KL-scoring system angewandt.

Als repräsentatives Gelenk wurde das Kniegelenk nach Kreuzband­ruptur gewählt. Die Wahl beruht auf der Häufigkeit des Krankheitsgeschehens, ist doch der Kreuzbandriss eine der häufigsten orthopädischen Erkrankungen beim Hund, die zur Gelenksarthrose führen. Außerdem kann das auslösende Moment, nämlich die Ruptur des Kreuzbandes, von den Tierbesitzern häufig gut terminiert werden. Dies ist bei anderen Erkrankungen, die zur Osteoarthrose führen, wie Hüftgelenksdysplasie oder Ellbogengelenksdysplasie, nicht der Fall (Whitehair et al. 1993).

Die Winkelung des caninen Kniegelenks macht eine Positionierung für die röntgenologische Bewertung des Gelenkspaltes schwierig, dies wird noch verstärkt durch den Umstand, dass die Kniegelenksarthrose mit einer Fibrose der Gelenkkapsel einhergeht, welche die Gelenkbeweglichkeit einschränkt (Hilfiker et al. 2015; Neumann und Lauenstein-Bosse 2018). Aus diesem Grund haben wir das System von Kellgren and Lawrence modifiziert, indem wir die Gelenkspaltverengung nicht berücksichtigt haben, dafür aber das Ausmaß der Gelenkkapselfibrose, sowie die subchondrale Sklerosierung in das Bewertungsschema integrierten. Auch zeigte sich, dass die medio-laterale Röntgenprojektion vergleichbare Ergebnisse liefert wie die kranio-kaudale Projektion. Da Erstere ohne Sedation oder Narkose angefertigt werden kann, wurde sie in dieser Studie favorisiert und für das modifizierte KL-scoring system empfohlen.

Die Ergebnisse unserer Studie zeigten, dass die meisten Patien­ten mittleren Alters waren. Dies war zu erwarten, da eine Kreuzband­ruptur bei jüngeren, beweglichen Patienten als Trauma nur bedingt beschrieben wird (McLaughlin 2001).

Die meisten Hunde in dieser Studie wogen zwischen 25 und 30 kg. Es gab keinen Zusammenhang zwischen dem Gewicht eines Hundes und dem radiologischen Grad der Osteoarthritis. In der Literatur wird ein Zusammenhang zwischen Kreuzbandriss und Übergewicht beschrieben (Kealy et al. 1997, 2000, Impellizeri et al. 2000, Adams et al. 2011). Da unsere Hunde jedoch überwiegend normalgewichtig waren, stand die fehlende Korrelation zwischen Gewicht und Arthrose nicht im Widerspruch zu den Beobachtungen in der Literatur.

Der Grad der Lahmheit wies keine signifikante Korrelation mit dem radiologischen Grad der Arthrose auf, obwohl eine negative Tendenz bestand. Eine Erklärung dafür ist, dass die Entzündung direkt nach dem Trauma des Kreuzbandrisses Schmerzen verursacht; später, wenn die Fibrose der Gelenkkapsel und die Kontraktion der Kniesehnen das Gelenk zu stabilisieren beginnen, nimmt die Lahmheit aber zunächst wieder ab (Coccotti et al. 1994, Boerboom et al. 2001). In der Literatur, wie auch in dieser Studie, wurde kein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Röntgenscore und den klinischen Symptomen bei Hunden mit Kreuzbandruptur beschrieben (Gordon et al. 2003). Dies ist begründet in der Kausalität der Lahmheit, die im Wesentlichen auf Schmerzen beruht. Diese wiederum sind Folge von Knorpeldestruktion und Mikrofrakturen im subchondralen Knochen sowie Entzündungsprozessen, welche röntgenologisch nicht dargestellt werden können (Goldring 2012, Loeser et al. 2012, Berenbaum 2013). Im Gegensatz dazu zeigte die Beziehung zwischen der Dauer der Lahmheit und dem radiologischen Grad der Arthrose eine signifikante positive Korrelation, was zu erwarten war, da Arthrose eine Krankheit ist, die progressiv fortschreitet. Unsere Beobachtung wurde von anderen Autoren bestätigt (Ahn et al. 2017). Infolgedessen kann der Grad der Lahmheit mit der Zeit zunehmen. Zur Klärung dieses Punktes sind längere Untersuchungszeiträume erforderlich.

Der Vergleich der röntgenologischen Ergebnisse mit den Befunden während der Operation, das heißt dem intraartikulären Erscheinungsbild nach Öffnung des Gelenks, ergab eine signifikante positive Korrelation. Interessanterweise wurden bei der Röntgenbeurteilung tendenziell höhere Grade der Arthrose festgestellt als bei der Morphologie des Gelenks. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass während der Operation nur ein eingeschränktes Gesichtsfeld vorliegt, da die Femurkondylen und das Tibiaplateau nur von kranial betrachtet werden können. Die mediale und laterale Sicht ist eingeschränkt und die kaudale Sicht ist nicht möglich.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das modifizierte, auf dem KL-scoring system basierende Röntgen-Scoring-System für die Veterinärmedizin nützlich sein kann, da die Beurteilung von Kniegelenken beim Hund standardisiert werden kann. Darüber hinaus sind detailliertere Aussagen über das Ausmaß der morphologischen Veränderungen im Kniegelenk im Vergleich zur Beurteilung während der Kniegelenksoperation möglich. Für die Beurteilung des Krankheitsverlaufs und der klinischen Anzeichen ist es jedoch von geringerer Aussagekraft. 

Ethische Anerkennung

Die Autoren versichern, während der Entstehung der vorliegenden Arbeit die allgemeinen Regeln guter wissenschaftlicher Praxis befolgt zu haben.

Conflict of interest

Hiermit erklären die Autoren, dass sie keine geschützten, finanziellen, beruflichen oder anderen persönlichen Interessen an einem Produkt oder einer Firma haben, welche die in dieser Veröffentlichung dargestellten Inhalte oder Meinungen beeinflussen könnten.

Finanzierung

Diese Arbeit wurde nicht finanziell unterstützt.

Autorenbeitrag

Konzeption oder Design der Arbeit: SN, HD.

Datenerhebung: HD.

Datenanalyse und Interpretation: HD.

Manuskriptentwurf: SN.

Kritische Revision des Artikels: SN.

Endgültige Zustimmung der für die Veröffentlichung vorgesehenen Version: SN, HD.

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Danksagung

Dieser Artikel ist Prof. Dr. Michael Fehr gewidmet, als Dank für eine jahrzehntelange freundschaftlich-kollegiale Zusammenarbeit.

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