Ziel der Studie:
Gelenkerkrankungen können zu einer Verminderung der Viskosität der Synovia führen. In klinischen Laboren wird die Viskosität derzeit mittels manueller Methoden oder semiquantitativ auf zytologischen Ausstrichen beurteilt. Daher war das Ziel der hier vorgestellten Studie, die Geräteevaluation des Fadenabriss-Dehnrheometer HAAKET CaBERT 1 zur rheologischen Vermessung caniner Synoviaproben und der Vergleich der gewonnenen Daten mit den Ergebnissen der Routinediagnostik. Hier war besonders die Untersuchung des CV der automatischen Messung im Vergleich zum manuellen Fadentest von Interesse. Außerdem war die Festlegung von Grenzwerten zur Diagnose einer purulenten Arthritis vorgesehen und letztendlich die Etablierung einer neuen, standardisierten Untersuchungsmethode für Gelenkflüssigkeiten beim Hund.
Material und Methoden:
Im Rahmen dieser prospektiven Arbeit konnten von Mai 2016 bis Juli 2017 Synoviaproben aus insgesamt 76 Gelenken von 55 Hunden untersucht werden. Dabei handelte es sich um Patienten der chirurgischen und internistischen Abteilung des Klinikums für Kleintiere der Justus-Liebig-Universität in Gießen. Einschlusskriterium für die Studie war ein ausreichendes Probenvolumen und die Tierart Hund.
Das Funktionsprinzip des verwendeten Fadenabriss-Dehnrheometers HAAKET CaBERT 1 beruht dabei auf der lasergestützten Messung der Verjüngung des Synoviafadens über die Zeit.
In Studienteil I (Geräteevaluation) wurden 44 Gelenke untersucht. Die Untersuchung der Präzision mit Bestimmung des CV erfolgte an sechs Gelenken (n = 20 Messungen), der Einfluss der Messtemperatur auf die Ergebnisse und den CV der rheologischen Untersuchung wurde jeweils mittels n = 20 Messungen bestimmt (n = 6 gefrorene Proben, n = 2 frische Proben). Auch der Einfluss verschiedener Lagerungstemperaturen (22 °C, 4 °C und - 81 °C) nach Kurzzeitlagerung erfolgte an n = 5 Synoviaproben, genauso wie die Untersuchung des Einflusses einer Langzeitlagerung bei - 81 ° C (n = 26 Proben). Zur Evaluierung der Referenzmethode (manueller Fadentest) wurden n = 10 Proben durch drei unterschiedliche Testpersonen untersucht (jeweils n = 1 Messung), sowie eine wiederholte Durchführung der Referenzmethode an einer Probe (n = 20 Messungen) durchgeführt.
In Studienteil II (klinische Evaluation) konnten die Patientenproben nach der Routinediagnostik anhand der Ergebnisse der zytologischen Untersuchung (prozentualer Anteil der neutrophilen Granulozyten) einer von drei Gruppen zugeteilt werden (Gruppe 1 degenerativ verändert (n = 33 / 48), Gruppe 2 gering- bis mittelgradig purulent (n = 7 / 48), Gruppe 3 hochgradig purulent (n = 8 / 48)) und mit der Kontrollgruppe (postmortal punktierte gesunde Gelenke (n = 18)) verglichen werden.
Es erfolgte eine Korrelation der Routinediagnostik (zytologische Untersuchung) mit den Ergebnissen der automatisierten Messung und die Festlegung eines Grenzwerts zur Diagnose einer purulenten Arthritis beim Hund.
Ergebnisse:
In der durchgeführten Lagerungsstudie bei - 81 °C konnte eine signifikant (P = 0,032) kürzere Abrisszeit (1,3 sec) nach einer Lagerung von 90 Tagen im Vergleich zur Erstmessung (1,5 sec) festgestellt werden. Die Kurzzeitlagerung (bis 48 h) und der Einfluss verschiedener Lagerungstemperaturen (22 °C, 4 °C und - 81 °C) zeigte hingegen keine signifikanten Unterschiede auf die Abrisszeiten.
In der durchgeführten Replikationsstudie konnte die größte Präzision (x¯ = 1,58 sec , SD = 0,09 sec, CV = 5 %) bei der automatisierten Messung am Fadenabriss-Dehnrheometer für die Abrisszeit festgestellt werden, die Vergleichsmethode (manueller Fadentest) war dagegen deutlich ungenauer (x¯ = 2,8 sec, SD = 0,6 sec, CV = 22 %).
Die Untersuchungen am Fadenabriss-Dehnrheometer zeigten eine signifikant kürzere mediane Abrisszeit (P = < 0,0001) im Vergleich zur Kontrollgruppe (1,8 sec; Range: 0,9 - 2,9 sec) in Gruppe 2 (0,7 sec; Range: 0,1 - 1,9 sec) und Gruppe 3 (0,2 sec; Range: 0,1 - 0,7 sec), genauso wie im Vergleich der Gruppen 1 (1,4 sec; Range: 0,2 - 2,5 sec) und 3 (0,2 sec; Range: 0,1 - 0,7 sec). Die Aussagekraft der Parameter Abrisszeit und tlinear mean eine purulente Arthritis festzustellen, wurde mit Hilfe von Receiver-Operating-Characteristic-Kurven überprüft und konnte mit einer Fläche unter der Kurve (AUC) von 0,88 für Abrisszeit und tlinear angegeben werden.
Der Grenzwert zur Diagnose einer purulenten Arthritis konnte mittels Abrisszeit am HAAKET CaBERT 1 auf 0,97 sec, bei einer Sensitivität von 86,7 % und einer Spezifität von 80,4 %, festgelegt werden. Der PPV lag bei 56,6 %, der NPV konnte mit 95,4 % angegeben werden.
Schlussfolgerung:
In der durchgeführten Geräteevaluation des Fadenabriss-Dehnrheometer HAAKET CaBERT 1 konnte gezeigt werden, dass die rheologische Vermessung von caniner Synovia an diesem Gerät möglich ist und im Gegensatz zur Vergleichsmethode (manueller Fadentest) präziser ist und automatisiert durchgeführt werden kann. Es empfiehlt sich Synovia innerhalb der ersten 24 h zu untersuchen, dabei kann sie sowohl bei Raumtemperatur, als auch im Kühlschrank gelagert werden. Eine Langzeitlagerung im Gefrierschrank (- 81 °C) sollte jedoch nicht durchgeführt werden, da es dadurch zu Veränderungen der viskoelastischen Eigenschaften kommen kann.
Der ermittelte Cut-off-Wert für die Diagnose einer purulenten Arthritis bietet die Möglichkeit, eine purulente Gelenkveränderung zu detektieren und eine adäquate Therapie zeitnah zu beginnen. Eine Graduierung des Entzündungsprozesses, das heißt ob es sich um ein gering-mittelgradig oder hochgradig purulentes Geschehen handelt, ist jedoch noch nicht möglich. Hier fehlen umfangreichere Studien zur Unterscheidung weiterer Krankheitsbilder.
Aim of the study:
Joint diseases can lead to a reduction in the viscosity of synovial fluid. In clinical laboratories, the viscosity is currently assessed using a manual or semi-quantitative method on cytological smears. Therefore, the aim of this study was to evaluate the HAAKET CaBERT 1 extensional rheometer for the rheological measurement of canine synovial samples und to compare the results with the results of routine diagnostics. In particular, the coefficient of variation of both, the automatic measurement und the comparative method (manual "Fadentest") was determined und compared. Furthermore, the establishment of a threshold for the diagnosis of a purulent arthritis was intended und ultimatly the establishment of a standardized method of testing canine synovial fluid.
Materials und methods:
A total of 76 joints from 55 dogs were examined from May 2016 to July 2017 in this prospective study. The samples were taken from dogs at the Small Animal Clinic of the Justus-Liebig-University Gießen. The inclusion criterion for the study was an adequate sample volume und the animal species dog.
The operating principle of the HAAKET CaBERT 1 is based on the laser-assisted measurement of the tapering of the synovial thread over time.
The first part of the study (device evaluation) examined 44 joints. The examination of the precision with determination of the coefficient of variation was carried out on six joints (n = 20 measurements), the influence of the measurement temperature on the results und the coefficient of variation of the rheological examination was determined in each case by means of n = 20 measurements (n = 6 frozen samples, n = 2 fresh samples).
In the study second part (clinical evaluation), the patient samples could be assigned to one of three groups after routines diagnosis (Group 1 degeneratively changed (n = 33 / 48); Group 2 low to moderately purulent (n = 7 / 48); Group 3 highly purulent (n = 8 / 48)) based on the results of the cytological examination (percentage of neutrophil granulocytes) und compared to the control group (post-mortem punctured healthy joints (n = 18)).
Afterwards the routine diagnosis (cytological examination) was correlated with the results of the automated measurement (HAAKET CaBERT 1) und a threshold was established for the diagnosis of a purulent arthritis in dogs.
Results:
The results of the long-time storage study (- 81 °C) showed a significant (P = 0,032) shorter breakup time at the first day (1,3 sec) in contrast to repeated measurement after 90 days (1,5 sec). The short-time storage (48 h) und the effect of different storage temperatures (22 °C, 4 °C und - 81 °C) indicated no significant difference in the breakup time.
The replication study demonstrated a higher precision (x¯ = 1,58 sec , SD = 0,09 sec, CV = 5 %) in the automated measurement than the comparative methodology (x¯ = 2,8 sec, SD = 0,6 sec, CV = 22 %).
The measurements with the extensional rheometer showed a significant shorter breakup time (P = < 0,0001) compared to the reference group (1,8 sec; Range: 0,9 - 2,9 sec) in group 2 (0,7 sec; Range: 0,1 - 1,9 sec) and group 3 (0,2 sec; Range 0,1 - 0,7 sec), as in the comparison of group 1 (1,4 sec; Range: 0,2 - 2,5 sec) and group 3.
The significance of the parameters breakup time und tlinear mean to determine the diagnosis of a purulent arthritis was assessed with the aid of receiver operating characteristic curves und could be specified with an area under the curve of 0,88 for both variables.
With the help of this study, the threshold for the diagnosis of purulent joints was set to 0,97 sec with a sensitivity of 86,7 % und a specificity of 80,4 %.
Positive and negative predictive values were 56,6 % and 95,4 %., respectively.
Conclusion:
The device evaluation of the Capillary Breakup Extensional Rheometer (HAAKET CaBERT 1) showed that the rheological properties of canine synovial fluid can be measured automatically with a higher precision than the comparative method. It is recommended to examine synovial fluid during the first 24 h after sampling stored at room temperature or in the fridge. A long-time storage in the freezer (- 81 °C) should be avoided because of the viscoelastic changes.
The determined cut-off for purulent arthritis helps to diagnose purulent joint diseases, but it cannot differentiate between low-grade to moderate purulent or high-grade purulent arthritis. Hence, it is important to perform further studies to distinguish these different joint diseases.
