Knorpelschaden
Nicht-operative Behandlung
Die konservative Behandlung von Knorpelschäden bietet häufig viel Spielraum, um Beschwerden ohne Operation zu lindern. Ideal für die konservative Therapie sind oberflächliche traumatische oder degenerative Knorpelschäden oder auch großflächiger Knorpelabrieb bis auf den Knochen (Arthrose).
Unsere konservative Therapie umfaßt z.B. gezielte Krankengymnastik, Knorpelpräparate (Hyaluronsäure), körpereigene Reparaturenzyme (ACP), eine genau abgestimmte Medikation mit Entzündungshemmern und die Anpassung der Lebensgewohnheiten (sportliche Aktivitäten, Gewicht).
Operative Behandlung
Liegen dagegen traumatische tiefe "Knorpellöcher "bei jungen Patienten vor, ist oftmals eine operative Behandlung der Knorpelschäden sinnvoll, um ein schnelles Fortschreiten zum Endstadium der Arthrose zu verhindern.
Ursachen für traumatische Knorpelschäden sind Verletzungen oder Unfälle, z.B. bei körperbetonten Sportarten (Fußball, Handball oder Eishockey), aber auch Freizeitsport (Skifahren und Snowboarden). Dabei entsteht oft eine enorme Krafteinwirkung auf das Gelenk, die zu Knorpelverletzungen führen kann. Schwere traumatische Knorpelschäden treten leider häufig auch bei frischer vorderer Kreuzbandruptur oder Kniescheibenluxation auf. Dabei bricht meist ein Stück gesunder Knorpel (ggf. mit Knochen) aus der Gelenkfläche heraus und es entsteht ein sog. chondrales oder sogar osteochondrales Flake (eine freie "Gelenkmaus").
Wie wirken sich Knorpelschäden aus?
Gelenkknorpeldefekte stellen ein großes Problem dar, da die Regenerationsfähigkeit des Knorpels sehr begrenzt ist. Man weiß heute, dass der verletzte oder zerstörte Knorpel in seiner ursprünglichen Form nicht wieder nachwächst. Stattdessen bildet sich bei unbehandelten Knorpelschäden ein minderwertiges Narbengewebe aus, welches weder die funktionellen biomechanischen noch die mikroskopischen Eigenschaften von gesundem Gelenkknorpel besitzt. Dieser sogenannte Faserknorpel ist weich und wird deshalb meist nach kurzer Zeit wieder abgerieben. Als Folge kommt es häufig zu vorzeitigen Gelenkabnutzungen (Abb. 1), die letztendlich zu Schmerzen, Belastungsunfähigkeit und zur Arthrose (Abb. 2 und 3) führen können.
ÜBERBLICK ÜBER OPERATIVE MAßNAHMEN ZUR VERSORGUNG VON KNORPELSCHÄDEN AM KNIEGELENK:
Arthroskopisches Debridement = Glättung
Das arthroskopische Debridement bedeutet die Entfernung von degenerativen und gerissenen Meniskusanteilen, die Abtragung und Glättung von sich ablösenden instabilen Knorpelstücken der Gelenkflächen, die Entfernung von freien Gelenkkörpern und die Entfernung entzündeter, schmerzhafter Gelenkschleimhaut (Synovia). (Abb. 4 und 5).
Von einer reinen "Lavage" ("Auswaschen des Gelenkes") raten wir dagegen den Patienten ab, da dadurch meist keine oder nur eine sehr kurzfristige Verbesserung der Beschwerden zu erwarten ist.
Befestigung frisch abgescherter Knorpel-Knochen-Fragmente
Nach schweren Knieverletzungen kann es zum Abreißen eines Knochen-Knorpel-Fragmentes aus der Gelenkfläche kommen. Durch Röntgenaufnahmen, CT und Kernspin kann dies in den meisten Fällen festgestellt werden. Wird rechtzeitig operiert, so können ausgerissene Knochen-Knorpel-Fragmente wieder an Ort und Stelle eingepasst und befestigt werden (Abb. 6-8). Gelingt die Wiederherstellung der Gelenkfläche auf diese Art und Weise, so ist dies in den meisten Fällen anderen Verfahren vorzuziehen.
Mikrofrakturierung
Die arthroskopische Mikrofrakturierung [1-3] stellt ein knochenmarkstimulierendes Verfahren dar und findet Anwendung bei kleineren Knorpelschäden bis auf den Knochen ("Schlagloch in der Straße"). Das Prinzip ist ähnlich wie wir bei einem ungepflegten Rasen, bei dem durch Vertikutieren der Erde, d.h. durch Einbringen zahlreicher Löcher in den Erdboden, eine Verbesserung der Ernährung des Rasens und damit ein "Wiederaufblühen" des Rasens erreicht wird. Entsprechend wird bei der Arthroskopie mit Hilfe einer spitz zulaufenden Ahle kleine Löcher in den Knochen im Bereich des Knorpeldefektes eingebracht. Damit werden Stammzellen aus dem darunterliegenden Knochenmark (Spongiosa) freigesetzt (Abb. 9 und 10). In der Folge kommt es zu einer Einblutung aus dem Knochen in den Defektbereich und die Blutstammzellen haften an der Stelle der Mikrofrakturierung an (Abb. 11). Unter Entlastung des Kniegelenks differenzieren sich diese Stammzellen nach einigen Monaten zu Faserknorpel und füllen dadurch den umschriebenen Knorpeldefekt auf. Dies ermöglicht dem Patienten oftmals für einige Zeit weitgehende Schmerzfreiheit und Belastbarkeit.
Vorteil des Verfahrens ist, dass es unmittelbar bei der Arthroskopie angewendet werden kann. Nachteil ist, dass leider nur Faserknorpel von minderwertiger Qualität entsteht. Deshalb muß die Indikation zur Mikrofrakturierung während der Operation genau bedacht werden. In der Regel werden nur kleinere Defekte so behandelt.
Abrasionsplastik
Eine Abrasionsplastik wird selten durchgeführt und ist in der Regel nur bei kleineren Knorpelschäden bis auf den Knochen sinnvoll. Hierbei wird bei der Arthroskopie mit einer Fräse der Restknorpel im Defektbereich bis auf die subchondrale Knochenschicht - d.h. die direkt unter dem Gelenkknorpel liegende Schicht - abgetragen. Ähnlich der Mikrofrakturierung kommt es dann zur Ausschwemmung von Stammzellen in den Defektbereich und es kann ein Regenerat aus Faserknorpel entstehen. Nachteil ist, dass wie bei der Mikrofrakturierung leider nur Faserknorpel von minderwertiger Qualität entsteht.
Mosaikplastik ("Transplantation eines körpereigenen Knorpelknochenzylinders")
Bei der sog. "Mosaikplastik" [4-5] wird der Knorpeldefekt mitsamt eines darunter liegenden Zylinders rundlich ausgestanzt und durch einen zweiten körpereigenen rundlichen Zylinder mit intakter Knorpeloberfläche ersetzt. Dabei wird ein oder mehrere "intakte" Zylinder aus einer Region des Kniegelenkes entnommen, die nicht in der (Haupt-)Belastungszone des Gelenkes liegt (Abb. 12). Die Defektstelle in der Belastungszone des Kniegelenks wird mit dem "intakten" Zylinder(n) aufgefüllt (Abb. 13) und die Entnahmestelle wird mit dem "defekten" Zylinder(n) verschlossen. Im Idealfall ist nur EIN Zylinder der Größe bis 12 mm Durchmesser zur Deckung des Knorpelschadens notwendig. Das Verfahren ist anspruchsvoll und sehr sensibel und erfordert eine präzise Operation mit genauer Wiederherstellung des Gelenkknorpelniveaus. Der Name "Mosaikplastik" rührt daher, dass bei größeren Defekten mehrere Zylinder nebeneinander in den Knorpeldefekt gesetzt werden müssen. So entsteht ein Mosaik (Abb. 14-16).
Vorteil des Verfahrens ist, dass es unmittelbar bei der Arthroskopie angewendet werden kann und gesunder intakter Knorpel in den Defektbereich eingebracht wird. Nachteil ist, dass die Knorpeldicke an verschiedenen Stellen des Gelenkes unterschiedlich ist und ein Niveauunterschied zu Folgeproblemen führen kann. Selten treten auch an der Entnahmestelle des "intakten" Zylinders Schmerzen auf.
OFFENE KNORPELZELLTRANSPLANTATION (ACT)
Bei fast allen heute üblichen Knorpeltransplantationsverfahren ist eine Eröffnung des Kniegelenkes (= Arthrotomie) notwendig. Die körpereigenen angezüchteten Knorpelzellen werden dann entweder in flüssiger Form unter einen "Deckel", z.B. einem Periostlappen (Abb. 17) oder in einer Kollagenmatrix wieder in den Knorpeldefekt eingebracht (Abb. 18 und 19). Knorpelschäden hinter der Kniescheibe erforderen dabei ein besonders invasives Vorgehen, da eine große Arthrotomie mit Umklappen der Patella notwendig wird.
UNSERE SPEZIALITÄT: ARTHROSKOPISCHE KNORPELZELLTRANSPLANTATION
Bereits 2006 haben wir als eines der ersten Zentren in Deutschland einen neuen Weg der autologen Knorpelzelltransplantation eingeschlagen [9]. Das von der Firma co.don® AG (Teltow/Berlin) entwickelte Verfahren macht es möglich, die Implantation der Knorpelzellen auch minimal invasiv, d.h. arthroskopisch durchzuführen. Dazu wird zunächst ein nur wenige Millimeter großes Knorpelstück aus einem wenig belasteten Areal des Kniegelenkes für die Anzüchtung der Zellen entnommen (Abb. 20).
Die Knorpelzellen werden dann im Labor zu dreidimensionalen Kügelchen (Sphäroiden) zusammengefasst, wobei jedes einzelne Sphäroid etwa 200 000 Knorpelzellen enthält und je nach Reifegrad einen Durchmesser von nur 0,5-0,7 mm hat (Abb. 22). Die Herstellung der 3D-Sphäroide wird ausschließlich mit patienteneigenem Blut durchgeführt, wodurch Fremdeiweiße und Nebenwirkungen vermieden werden.
Sobald die Sphäroide bei der Implantation mit dem vorbereiteten Knorpeldefektlager Kontakt aufnehmen, können sie durch Adhäsionsproteine mechanisch stabil am subchondralen Knochen anhaften (Abb. 22a, 22b). Häufig werden von uns auch mehrere Defekte gleichzeitig durch eine Knorpelzelltransplantation versorgt.
Selbst das "Überschwemmen" der Sphäroide mit arthroskopischer Spülflüssigkeit kann den Knorpelzellen nach der Implantation in den Knorpeldefekt nichts mehr anhaben (Abb. 23).
Wir haben die Operationstechnik mittlerweile soweit verfeinert, dass wir die Operation routinemäßig arthroskopisch durchführen. Die Zellen werden dabei in alle Bereiche des Kniegelenkes transplantiert, z. B. an die Oberschenkelrolle (Abb. 24a-c, 25a+b, 26a-c), den Schienbeinkopf (Abb. 27a+b) und auch in den Bereich des Kniescheibe (Abb. 22a+b, 28a-d).
Knorpelschäden hinter der Kniescheibe (Patella)
Für Knorpelschäden hinter der Kniescheibe haben wir ein eigenes Verfahren entwickelt, das uns auch hier die Einbringung der Sphäroide auf arthroskopische Weise erlaubt. Der Patient wird dafür auf dem Bauch gelagert. Das betroffene Bein wird im Beinhalter befestigt und die Patella selbst wird durch ein mittels Fäden fixiertes Gewicht nach unten gezogen. Der Operateur kann dann die Patella von oben arthroskopisch bearbeiten und die Sphäroide einbringen [10] (Abb. 28a-d).
Indikation zur Knorpelzelltransplantation
Wir sehen die Indikation für die Implantation der Sphäroide insbesondere bei jüngeren Patienten mit gutem Regenerationspotential des Knorpels. Geeignet sind v.a. großflächige traumatische Knorpeldefekte mit freiliegendem Knochen. Aber auch kleinere tiefe Knorpelschäden von 2-3 cm2 in der Hauptbelastungszone des Kniegelenkes sind aus unserer Sicht eine sehr gute Indiaktion für die minimalinvasive Methode. Ideal für das ungestörte Wachstum der implantierten Knorpelzellen ist ein gesunder tragfähiger Umgebungsknorpel um den Defekt herum, d.h. ein "schlaglochartiger" Knorpelschaden. Wichtig sind möglichst intakte Menisci und Bänder, da dies den Knorpel entlastet. Auch die Beinachse spielt eine wichtige Rolle und muss gegebenenfalls zusätzlich operativ korrigiert werden.
Ergebnisse
In den letzten sechs Jahren konnten wir weit mehr als 200 Patienten mit Sphäroiden erfolgreich arthroskopisch behandeln. Alle Patienten werden von uns postoperativ nachuntersucht - die klinischen Ergebnisse sind in den meisten Fällen sehr überzeugend. Bei verschiedenen Patienten waren uns arthroskopische Kontrolluntersuchungen des transplantierten Knorpels nach 6 Wochen, 4 Monaten, 9 und 18 Monaten möglich. In allen Fällen wurde eine vollständige Defektdeckung durch die Knorpeltransplantation vorgefunden (Abb. 24c, 25b, 26c, 28d). Auch kernspintomographische Aufnahmen unterstreichen die guten klinischen Ergebnisse (Abb. 26d).
Rehabilitation
Unter der Bewegungsbehandlung bilden die eingebrachten Knorpelzellen neues qualitativ hochwertiges Knorpelzellgewebe aus. Es verbindet sich mit dem gesunden Knorpel und ist diesem in dessen biomechanischen Eigenschaften sehr ähnlich. Eine passive Bewegung mit Motorschiene (CPM) sollte für mindestens 4-6 Stunden täglich über einen Zeitraum von 4-6 Wochen durchgeführt werden. Eine komplette Entlastung des operierten Beines erscheint nicht sinnvoll. Entsprechend wird eine Teilbelastung mit 10 kg - 20kg Auftretgewicht für die ersten 6 Wochen durchgeführt. Danach wird bis zur Vollbelastung langsam gesteigert. Gedämpftes Schuhwerk ist für 12 Monate notwendig und wird von den meisten Patienten als angenehm empfunden. Spinning (Fahrradfahren ohne großen Widerstand) sollte als "Knorpelmassage" regelmäßig durchgeführt werden. Der Patient sollte Sportarten mit Belastung wie z.B. Joggen und Impact-Sport frühestens nach etwa 1 Jahr durchführen. Es erscheint sinnvoll, Glucosamin und Chondroitinsulfat für die ersten 12 Monate nach der Operation oral zu verabreichen oder direkt in das Knie zu injizieren.
(siehe auch "Nachbehandlung Knorpelzelltransplantation")
Zusammenfassung
Heute steht eine Vielzahl verschiedener Verfahren zur Behandlung des Gelenkknorpels am Kniegelenk zur Verfügung. Neben einzeitigen arthroskopischen Maßnahmen zur Knorpelglättung und einfachen Knorpelregenerationsverfahren wie Abrasionsplastik, Mikrofrakturierung und Mosaikplastik stehen uns heute hochmoderne Knorpelzelltransplantationsverfahren zur Verfügung. Dadurch können auch großflächige Knorpeldefekte mit qualitativ guten Knorpelregeneraten verschlossen werden. Die ACT erscheint als die Methode der Zukunft. Sie wird in den kommenden Jahren durch eine weitere Verbesserung der Trägermaterialien und Operationstechniken weiter an Bedeutung gewinnen.
Auch für den Knorpel gilt, dass frische umschriebene Knorpeldefekte ein besseres Heilungspotential haben als chronische degenerative und großflächige Knorpelschäden. Da der Gelenkknorpel keinen unmittelbaren Anschluß an das Blutgefäßsystem hat und sich im Wesentlichen über die Gelenkflüssigkeit ernähren muß, regeneriert er leider nur sehr langsam. Deshalb muss nach den meisten operativen Knorpelregenerationsverfahren eine vier- bis sechswöchige Entlastung an Unterarmgehstützen eingehalten werden.
Artikel verfasst von PD Dr. R. Siebold
Literatur
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Microfracture: surgical technique and rehabilitation to treat chondral defects. Steadman JR, Rodkey WG, Rodrigo JJ. Clin Orthop Relat Res. 2001;(391 Suppl):362-9.
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3.
The microfracture technic in the management of complete cartilage defects in the knee joint.
Steadman JR, Rodkey WG, Briggs KK, Rodrigo JJ. Orthopade. 1999;28(1):26-32. German.
4.
Autologous osteo-chondral grafts in the management of articular cartilage lesions.
Bobic V. Orthopäde. 1999; 28(1):19-25. German.
5.
Arthroscopic osteochondral autograft transplantation in anterior cruciate ligament reconstruction:
a preliminary clinical study. Bobi V. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 1996; 3(4):262-4.
6.
Two- to 9-year outcome after autologous chondrocyte transplantation of the knee.
Peterson L, Minas T, Brittberg M, et al. Clin Orthop Relat Res. 2000; 374:212-34.
7.
Advanced techniques in autologous chondrocyte transplantation. Minas T, Peterson L. Clin
Sports Med. 1999; 18(1):13-44
8.
Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation.
Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L.; N Engl J Med. 1994; 6: 331(14):889-95.
9.
Neue Technik zur arthroskopischen, autologen Chondrozytentransplantation mittels Chondrospheren. Thermann H, Paessler H, Rössing S. Z Orthop Unfallchir 2007; 145:276-277
Weiterführende Literatur ist bei den -Autoren erhältlich.
