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Der Orthopäde

, Volume 47, Issue 11, pp 965–978 | Cite as

Operative Therapie von Knorpelschäden

  • A. RauchEmail author
  • E. Rembeck
  • L. Kohn
Open Access
CME

Zusammenfassung

Knorpelschäden gehen häufig mit Schmerzen, reduzierter Lebensqualität und verringerter körperlicher Leistungsfähigkeit einher. Zudem können auch schon kleine Knorpelschäden zu einer Arthrose führen. Da insbesondere junge, aktive Menschen hiervon betroffen sind, kommt der regelrechten Therapie von Knorpelschäden eine wichtige Rolle zu. Die operativen Therapiemöglichkeiten umfassen die knochenmarkstimulierenden Verfahren mit oder ohne Matrix, die zellbasierten Verfahren sowie die Knochen-Knorpel-Transplantation. Welches das richtige Verfahren ist, hängt von der Lokalisation, der Größe und der Ausprägung des Knorpelschadens ab. Zudem sollten in der Therapie von Knorpelschäden an der unteren Extremität die Achs- und Belastungsverhältnisse mit beachtet und ggf. ebenso wie Gelenkinstabilitäten mit behandelt werden. Der folgende Beitrag gibt eine Übersicht über die zur Verfügung stehenden operativen Therapiemöglichkeiten sowie über die richtige Indikation und Durchführung. Weiterhin gibt er einen Ausblick auf mögliche künftige Therapieoptionen im Rahmen mit Stammzellen.

Schlüsselwörter

Nanofrakturierung Mikrofrakturierung Knorpelzelltransplantation Autologe osteochondrale Transplantation Stammzelltherapie 

Operative treatment of cartilage lesions

Abstract

Cartilage damage is often associated with pain, reduced quality of life and decreased physical performance. In addition, even small cartilage lesions can lead to osteoarthritis. Since young active people are particularly affected, the correct treatment of cartilage damage plays an important role. Operative treatment includes bone marrow-stimulating procedures with or without a matrix, cell-based procedures and osteochondral graft transplantation. The choice of the best procedure depends on the localization, the size and the extent of the cartilage damage. In addition, especially in the treatment of cartilage damage to the lower limbs, the leg axis and loading relationships should be taken into account and possibly treated as well as additional joint instabilities. The following article gives an overview of the available surgical treatment possibilities as well as the correct indications and implementation. It also gives a brief projection of possible further treatment options associated with stem cells.

Keywords

Nanofracturing Microfracturing Chondrocyte transplantation Autologous osteochondral transplantation Stem cell therapy 

Lernziele

Nach der Lektüre dieses Beitrags ...
  • können Sie Knorpel- und Knochen-Knorpel-Defekte klassifizieren,

  • kennen Sie die unterschiedlichen operativen Therapieformen,

  • wissen Sie, wann welche Therapie durchgeführt werden sollte,

  • ist Ihnen bekannt, welche Grundsätze bei der Nachbehandlung zu beachten sind.

Hintergrund

In seiner Arbeit über Knorpel schrieb der berühmte Londoner Anatom und Chirurg Sir William Hunter 1773: „Ein geschädigter Knorpel kann allgemein als beschwerliche Erkrankung angesehen werden; dies verlangt zur Heilung komplexeres als bei einem brüchigen Knochen und ist, wenn einmal zerstört nicht mehr zu reparieren.“ [1].

Knapp 250 Jahre später hat diese Aussage immer noch ihre Berechtigung. Die Therapie von Knorpelschäden ist auch heute noch eine Herausforderung für die Mediziner, insbesondere, wenn man die Häufigkeit von Knorpelschäden betrachtet (Abb. 1). So konnte in einer Studie mit über 30.000 Kniegelenkarthroskopien gezeigt werden, dass ca. 60 % der Patienten höhergradige Knorpelschäden aufwiesen [2]. Dies bedeutet für die betroffenen Patienten Schmerzen, reduzierte Lebensqualität und eine verringerte körperliche Leistungsfähigkeit [3].
Abb. 1

Knorpelschäden. a Medialer Femurkondylus (osteochondraler Schaden). b Trochlea

Die Relevanz der richtigen Behandlung von Knorpelschäden wird dadurch noch verstärkt, dass auch schon kleine Knorpelschäden im Verlauf zu einer Arthrose führen können [4].

Problematisch ist jedoch, dass der hyaline Knorpel aufgrund seiner Beschaffenheit nur ein geringes Reparationspotenzial besitzt und die Therapie dadurch maßgeblich erschwert wird. Ein Grund hierfür ist die fehlende Vaskularisierung des Knorpelgewebes. Daher kann der Gelenkknorpel nur durch Diffusion aus der Gelenkflüssigkeit ernährt werden [5, 6].

Für einen „reibungslosen“ Ablauf in den Gelenken ist ein intakter Knorpel essenziell. So ist Knorpelgewebe zum einen wichtig für die Kraftabsorption und zum anderen für ein nahezu widerstandsloses Gleiten zwischen den Gelenkpartnern.

Den Hauptbestandteil des Knorpels bildet mit ca. 97 % die Knorpelmatrix. Diese besteht aus Kollagenfasern (15 %, v. a. Kollagen Typ II), Hyaluronsäure und Proteoglykanen (12 %, v. a. Aggrecan) und Wasser (70 %). Etwa 1–3 % machen Chondroblasten, Chondrozyten und Chondroklasten aus [7].

In der Behandlung von Knorpelschäden muss zunächst zwischen fokalen isolierten Knorpelschäden wie z. B. nach einem akuten Trauma und diffusen Knorpelschäden, wie sie z. B. im Rahmen der Arthrose vorkommen, unterschieden werden.

Des Weiteren muss auch auf eine Mitbeteiligung des darunterliegenden Knochens geachtet werden. Zudem spielen in der Entstehung und dem Fortschreiten von Knorpelschäden mechanische Fehlbelastungen, z. B. verursacht durch Bandinstabilitäten oder Achsdeformationen, eine wichtige Rolle. Dies gilt es, in der Therapie mit zu beachten.

Dieser Beitrag soll eine stadiengerechte Übersicht über die verschiedenen Therapiemöglichkeiten geben. Die chirurgische „Werkzeugkiste“ zur Behandlung von Knorpeldefekten umfasst das Débridement, die knochenmarkstimulierenden Verfahren Mikrofrakturierung (MFx)/Nanofrakturierung (NFx) mit und ohne Matrix, die zellbasierten Verfahren ([M]ACT) und Knochen-Knorpel-Transplantationen (OAT).

Seit 2013 existiert das Knorpelregister [8] der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie (DGOU). Die hier erfassten Daten können weiterführende Studien mit höheren Fallzahlen und hohen Evidenzleveln ermöglichen.

Einteilung

Die ursprünglich 1961 entwickelte 4‑stufige Klassifikation von Outerbridge ([9]; Tab. 1) zur Beschreibung von Knorpelschäden wurde 2003 durch die International Cartilage Research Society (ICRS; Tab. 2) erweitert [10]. Dieser ICRS-Score ist heute als Standard für die Beurteilung von Knorpelschäden anzusehen.
Tab. 1

Klassifikation nach Outerbridge

Grad

Bezeichnung

0

Normalbefund, intakter Knorpel mit glatter weißer Oberfläche und guter Konsistenz

1

Erweichung der Oberfläche, aber glatt erhaltene Oberfläche ohne Fibrillation

2

Oberfläche aufgefasert mit Einrissen und deutlicher Fibrillation

3

Tiefe Fissuren, Ulkus bzw. Krater mit instabilen oder unterminierten Rändern, subchondraler Knochen noch nicht erreicht

4

Vollschichtknorpelverlust bis auf den subchondralen Knochen

Tab. 2

Klassifikation der International Cartilage Research Society (ICRS)

Grad

Bezeichnung

0

Keine erkennbaren Defekte

1a

Intakte Oberfläche, Fibrillationen und/oder leichte Erweichung

1b

Zusätzlich oberflächliche Risse/Fissuren

2

Läsionstiefe <50 % der Knorpeldicke (abnormaler Knorpel)

3a

Läsionstiefe >50 % der Knorpeldicke, nicht bis zur kalzifizierenden Schicht (schwer abnormaler Knorpel)

3b

Läsionstiefe >50 % der Knorpeldicke, bis zur kalzifizierenden Schicht

3c

Läsionstiefe >50 % der Knorpeldicke, bis zur subchondralen Platte

3d

Läsionstiefe >50 % der Knorpeldicke, mit periläsionaler Blasenbildung

4a

Vollständige Knorpelläsion mit Durchbruch der subchondralen Platte

4b

Vollständige Knorpelläsion bis tief in die Spongiosa hinein

Der ICRS-Score ist heute Standard für die Beurteilung von Knorpelschäden
Abzugrenzen hiervon ist die Einteilung von osteochondralen Läsionen. Hier findet die Einteilung von Berndt und Harty ([11]; Tab. 3) zumeist Anwendung.
Tab. 3

Einteilung osteochondraler Läsionen nach Berndt und Harty

Grad

Bezeichnung

1

Subchondrale Osteonekrose/Fraktur

2

Partielle Demarkation/Ablösung des osteochondralen Fragments

3

Vollständig gelöstes, undisloziertes Dissekat

4

Disloziertes Dissekat

Zur Diagnostik, insbesondere den bildgebenden Verfahren sei auf die Arbeit von Nebelung et al. [12] verwiesen.

Operative Therapie

Eine obere Altersgrenze für die regenerative Therapie von Knorpelschäden liegt bei ca. 50 bis 55 Jahren, wobei das biologische Alter sowie auch der Grad der Degeneration des Gelenkes mit in die Indikationsstellung einbezogen werden sollten [13, 14].

Zudem spielen die Größe und Lage des Defektes eine entscheidende Rolle für das anzuwendende Verfahren. Auch sollten Begleitpathologien wie funktionelle Bandläsionen oder -insuffizienzen beachtet und ggf. mit therapiert werden, da diese zu einem schlechten Resultat bzw. sogar zu einem Versagen der Therapie führen können. Des Weiteren muss bei Knorpelschäden der unteren Extremität die Beinachse in die Behandlungsstrategie mit einbezogen werden, um eine erhöhte Belastung im betroffenen Kompartiment zu vermeiden. Gegebenenfalls muss hier additiv, in manchen Fällen auch isoliert eine Achskorrektur durchgeführt werden. Eine fortgeschrittene Arthrose des betroffenen Gelenkes wie auch gegenüberliegende Läsionen des Knorpels, sog. „kissing-lesions“, gelten in der Regel als Kontraindikationen für die Durchführung einer regenerativen Knorpeltherapie.
Größe und Lage des Defektes spielen eine entscheidende Rolle für das anzuwendende Verfahren
Eine schematische Darstellung über die verschiedenen Therapieoptionen, abhängig von Defektgröße und Tiefe, findet sich in Tab. 4.
Tab. 4

Therapieoptionen bei Knorpelschäden

Symptomatischer Knorpelschaden Grad III/IV ICRS

Größe <2,5cm2

Größe >2,5cm2

Niedriges/moderates Aktivitätslevel

Höheres Alter

Hohes Aktivitätslevel

Junges Alter

Größe <2,5 cm2

Kontraindikation gegen (M)ACT

Keine Kontraindikation gegen (M)ACT

Knochenmarkstimulierende Verfahren (MFx, NFx)

(M)ACT

AMIC

(M)ACT

Knochen-Knorpel-Schäden

Größe <3–4cm2

Größe >3–4cm2

Osteochondrale Transplantation (OAT)

(M)ACT mit autologer Spongiosaplastik

Mega-OAT

ICRS International Cartilage Research Society, (M)ACT (matrixgestützte) autologe Chondrozytentransplantation, MFx Mikrofrakturierung, NFx Nanofrakturierung, AMIC autologe matrixinduzierte Chondrogenese

Eine gelenkbezogene Therapieeinteilung für Schulter- [15], Hüft- [16], Knie- [17] und oberes Sprunggelenk [18] wurde in einem Themenkomplex in Der Orthopäde 2017 veröffentlicht.

Mikrofrakturierung

Knochenmarkstimulierende Verfahren wie die Mikrofrakturierung (MFx) oder Nanofrakturierung (NFx) sind bei kleineren umschriebenen Knorpelschäden Grad 3 bis 4 nach ICRS bis zu einer Größe von ca. 2,5 cm2 indiziert. Erstmalig beschrieben wurden knochenmarkstimulierende Verfahren 1959 durch Pridie [19].

Die Technik der Mikrofrakturierung (Abb. 2) wurde von Steadman et al. [20] in den 1990er-Jahren eingeführt. Vorteile dieses Verfahrens sind die relativ einfache Durchführung, meist arthroskopisch, und die geringen Kosten. Bei der Mikrofrakturierung wird mittels einer Ahle oder ähnlichen Instrumentarien in Abständen von ca. 3–4 mm die subchondrale Knochenplatte mit einer Tiefe von 2–4 mm perforiert. Die Löcher sollten senkrecht zur subchondralen Platte angebracht werden. Aus diesen Perforationslöchern treten dann mit dem Blut mesenchymale Stammzellen aus, was zu einer Bildung eines Zell-Blut-Koagels im Defekt führt. Aus diesem Blutklott wird dann im Weiteren durch Chondrogenese Faserknorpel. Wichtig ist vorab eine regelrechte Präparation des Defektes. Der Knorpel sollte so débridiert werden, dass ein stabiler gerader Rand, idealerweise rechtwinklig zur subchondralen Platte, aus gesundem hyalinen Knorpel geschaffen wird. Auch sollte die kalzifizierte Schicht vorsichtig abgetragen werden, ohne dabei die subchondrale Platte zu verletzen. Hierdurch erhöht sich die Haftung des Blutklotts im Defekt [21]. Für kleinere Defekte bis zu einer Größe von ca. 2,5 cm2 ist hierdurch ein gutes Ergebnis zu erreichen. Es konnte gezeigt werden, dass bei älteren Patienten oder bei größeren Defekten sich hier die geringere Haltbarkeit des hyalinartigen Regeneratknorpels im Vergleich zu „echtem“ Knorpel nachteilig auf das Ergebnis auswirkt [22]. Eine mögliche zusätzliche Problematik ist die intraläsionale Osteophytenbildung [17, 23].
Abb. 2

Mikrofrakturierung. a Bohrung. b Mikrofrakturierungsale klein. c Mikrofrakturierungsale größer. d Nach Mikrofrakturierung

Vorteile der Mikrofrakturierung sind die relativ einfache Durchführung und die geringen Kosten

Trotz der weitverbreiteten Anwendung und der relativ einfachen Handhabung gibt es jedoch noch keine Standardisierung des Verfahrens, insbesondere hinsichtlich der Präparation des Defektes. So konnte in einer aktuellen Arbeit aus Kanada gezeigt werden, dass zwar nahezu 97 % der befragten Chirurgen stabile Knorpelränder präparieren, jedoch nur 67 % die kalzifizierende Schicht entfernten [24].

Nanofrakturierung

Neuere Arbeiten zeigten einen Vorteil von Bohrungen gegenüber dem Stößeln hinsichtlich des Remodelings des subchondralen Knochens und der Regeneratbildung und dass kleinere Perforationslöcher größeren Löchern in Bezug auf die resultierende Mikroarchitektur des Knochen überlegen sind [25].

Aus diesem Grund wurde hier der Begriff der Nanofrakturierung eingeführt. Bei dieser Technik werden kleinere Frakturierungslöcher mit einer Größe von ca. 1 mm bis zu einer Tiefe von 9 mm gesetzt.

Matrixassoziierte knochenmarkstimulierende Verfahren

Aufgrund der Limitierung der Mikrofrakturierung hinsichtlich der Größe des Defektes, aber auch aufgrund der Bildung eines nur hyalinartigen Knorpels wurde die Technik der Mikrofrakturierung erweitert. Bei der matrixassoziierten autologen Chondrogenese (Abb. 3) wird der Blutklott zusätzlich im Defektbett mittels einer Matrix stabilisiert. Dieses Verfahren wurde erstmalig 2003 von Behrens et al. eingeführt [26]. Zur Anwendung kommt die autologe matrixinduzierte Chondrogenese (AMIC) bei Defekten Grad 3 bis 4 ab einer Größe von >2–3 cm2 , bei der eine autologe Chondrozytentransplantation (ACT [autologe Chondrozytentransplantation]/MACT [matrixgestützte autologe Chondrozytentransplantation]) nicht möglich ist. Die AMIC-Prozedur kann offen, aber auch arthroskopisch durchgeführt werden. Zusätzlich zu dem Vorgehen wie bei einer Mikrofrakturierung erfolgt eine Deckung des Defektes mit einer passgenauen Matrix. Es ist darauf zu achten, dass die Matrix den Defekt weder in der Höhe noch in der flächigen Ausdehnung überragt. Die Matrix wird dann entweder mit Nähten oder mittels Fibrinkleber im Defekt fixiert.
Abb. 3

Autologe matrixinduzierte Chondrogenese. a AMIC Trochlea, mit Fibrinkleber fixiert (arthroskopisch), b AMIC Femurcondylus, mit Nähten fixiert (offen)

Bei der matrixassoziierten autologen Chondrogenese wird der Blutklott zusätzlich im Defektbett mittels einer Matrix stabilisiert

Durch die Anwendung einer Matrix werden zum einen die aus den Mikrofrakturierungslöchern herausströmenden mesenchymalen Stammzellen im Defekt gehalten, zum anderen verbessert die Matrix das Einwachsen der mesenchymalen Stammzellen in den Defekt und deren Umwandlung zu Chondrozyten [27, 28].

Die AMIC ist eine kosteneffektive Therapie zur Behandlung von Knorpelschäden. Vorteil gegenüber der alleinigen Mikrofrakturierung ist die Indikationserweiterung auf größere Defekte, aber auch die verbesserte Chondroinduktion. Im Vergleich zur ACT/MACT ist die AMIC ein einzeitiges Verfahren.

Autologe Chondrozytentransplantation/matrixassoziierte autologe Chondrozytentransplantation

Vor 31 Jahren führte Lars Peterson erstmalig eine autologe Chondrozytentransplantation durch [29]. Im Jahr 1994 erfolgte die erste Publikation durch Mats Brittberg [30]. Die Indikation zur Knorpelzelltransplantation besteht ab einer Defektgröße von >2–3 cm2 bei einem symptomatischen Knorpelschaden Grad III/IV nach ICRS. Im Jahr 2017 wurde für dieses Verfahren durch einen industriellen Anbieter für einige Indikationen bereits eine EU-weite Zulassung erlangt, sodass bisherige Unsicherheiten im Bereich der Anwendung nach Transplantations- und Arzneimittelgesetz weiter reduziert werden. Durch die zunehmende Anzahl und Qualität der laufenden Studien sind auch die Erweiterung der Indikationen und in der Folge auch die Übernahme durch die Kostenträger zu erwarten.

Die Knorpelzelltransplantation ist ein zweizeitiges Verfahren. In einem ersten Eingriff wird ein kleiner Knochen-Knorpel-Zylinder aus einem nicht belasteten Areal entnommen. Hierzu eignen sich insbesondere die proximomediale und -laterale Trochlea sowie die notchnahen lateralen Femurkondylen. Bei der Entnahme wird mithilfe einer diagnostischen Arthroskopie die Indikation nochmals überprüft, und die genaue Defektgröße und Lage werden evaluiert. Nach der Entnahme erfolgt im Speziallabor eine Kultivierung der Knorpelzellen mithilfe von Nährlösungen. Nach der Zellexpansion, die in der Regel zwischen 4 und 8 Wochen dauert, kann dann die eigentliche Knorpelzelltransplantation durchgeführt werden. Im Rahmen dieser zweiten Operation können dann notwendige Begleitoperationen, wie z. B. eine zusätzliche Beinachsenkorrektur oder eine Bandrekonstruktion, durchgeführt werden.
Die Knorpelzelltransplantation ist ein zweizeitiges Verfahren
In der von Brittberg beschriebenen ersten Generation wurden noch die Knorpelzellen unter einem in den Defekt eingenähten autologen Periostlappen eingebracht. In der Folgezeit wurde dann der Periostlappen durch eine Matrix aus porcinem Kollagen I/III ersetzt, welche entweder ebenfalls eingenäht wurde oder mittels Fibrinkleber fixiert wurde. Die heutigen Verfahren verzichten teilweise schon auf das zusätzliche Einbringen von Membranen. Dies ermöglicht ein minimalinvasives oder teils schon rein arthroskopisches Vorgehen (Abb. 4). Vor der Einbringung der Knorpelzellsuspension muss jedoch der Defekt präpariert werden. Hier muss zunächst der defekte Knorpel komplett entfernt werden, und es müssen stabile Knorpelränder im gesunden Knorpel geschaffen werden. Bei der Präparation des knöchernen Defektbettes sollte im Unterschied zu den knochenmarkstimulierenden Verfahren darauf geachtet werden, dass es zu keiner Blutung aus dem Defektareal kommt. Die vorsichtige Abtragung der kalzifizierten Schicht wird bei noch nicht definitiv geklärter Studienlage derzeit eher empfohlen. Nach regelrechter Präparation des Defektes werden dann die Knorpelzellen in den Defekt eingebracht. Hier ist die Implantationstechnik abhängig vom jeweiligen Produkt, das verwendet wird.
Abb. 4

(Matrixassoziierte) autologe Chondrozytentransplantation (ACT). a ACT mit begleitender Umstellungsosteotomie. b Arthroskopische ACT

Vor der Einbringung der Knorpelzellsuspension muss der Defekt präpariert werden

Die MACT liefert insgesamt gute bis sehr gute Ergebnisse. In mehreren Studien konnte in Abhängigkeit von Defektlokalisation und -größe eine Überlegenheit der MACT im Vergleich zur Mikrofrakturierung gezeigt werden [31, 32]. Auch konnte eine höhere Rate an Rückkehr zum Sport bzw. zum alten sportlichen Level im Vergleich zu den knochenmarkstimulierenden Verfahren nachgewiesen werden [33, 34].

Ziel der MACT war ursprünglich die Behandlung von rein chondralen Defekten. Bei einer Affektion des darunterliegenden Knochens muss dieser zusätzlich therapiert werden. In letzter Zeit wird bei Knochen-Knorpel-Läsionen die MACT mit einer Spongiosaplastik kombiniert. Dies kommt insbesondere bei Defekten >3–4 cm2 zur Anwendung, wenn die osteochondrale autologe Transplantation (OAT) an ihre Grenze stößt. Es wird zunächst der geschädigte Knochen entfernt und nachfolgend mit autologer Spongiosa (z. B. aus Beckenkamm oder Tibiakopf) aufgefüllt. Anschließend wird die MACT in üblicher Technik durchgeführt. Alternativ kann hier auch bei tief greifenden Defekten ein monokortikaler Block aus dem Beckenkamm transplantiert werden. Bei letzterer Vorgehensweise scheint von Vorteil zu sein, dass die kortikale Schicht des Transplantates der subchondralen Schicht ähnelt [35]. Mit dieser Therapie können gute Ergebnisse in der Behandlung von größeren osteochondralen Defekten erreicht werden [36].
In letzter Zeit wird bei Knochen-Knorpel-Läsionen die MACT mit einer Spongiosaplastik kombiniert

Autologe osteochondrale Transplantation

Die Knochen-Knorpel-Transplantation ist bislang zum einen die einzige Möglichkeit, Defektstellen einzeitig mit hyalinem Gelenkknorpel zu decken, und zum anderen eine suffiziente Therapie, um Knochen-Knorpel-Läsionen zu behandeln.

Die Therapie wurde erstmalig unabhängig voneinander von Müller und Wagner 1964 [37] vorgestellt und von Hangody und Bobic weiterentwickelt [13, 38].

Bei der Knochen-Knorpel-Transplantation werden Knochen-Knorpel-Zylinder aus einem wenig belastenden Gelenkbereich, wie z. B. aus der proximolateralen oder proximomedialen Femurkondyle oder der Interkondylarregion, entnommen, um diese dann in den zuvor ausgestanzten, débridierten Defekt „press fit“ einzubringen ([39]; Abb. 5).
Abb. 5

Knochen-Knorpel-Transplantation. a Entnahme. b Defektzylinder. c Implantation

Hierdurch lassen sich sowohl Knorpel wie auch der darunterliegende defekte Knochen in einem einzeitigen Verfahren therapieren. Die Indikation für diese Therapie sind umschriebene Knorpeldefekte mit Affektion des darunterliegenden Knochens bis zu einer Größe von ca. 3–4 cm2. Die Einschränkung der therapierbaren Defektgröße ist nur in der limitierten Verfügbarkeit der Spenderzylinder begründet. Für größere Defekte kann auf die Mega-OAT [40] zurückgegriffen werden.
Die osteochondrale autologe Transplantation kann kosteneffektiv osteochondrale Schäden in einer Operation therapieren

Bei der Mega-OAT-Therapie fungiert als Spenderregion die posteriore Femurkondyle. Hierbei wird die posteriore Femurkondyle abgemeißelt und der dadurch gewonnene Knorpel-Knochen-Block in die zuvor präparierte Defektregion eingebracht. Hiermit lassen sich Defekte bis zu einer Größe von 9 cm2 therapieren.

Die Entnahmestellen füllen sich im Verlauf wieder selbstständig mit Knochen und darüberliegendem Ersatzknorpelgewebe auf. Dieses Ersatzknorpelgewebe besitzt zwar nur eine verminderte biomechanische Belastbarkeit im Vergleich zu gesundem hyalinem Knorpel, jedoch ist dies meist ausreichend in den Regionen der Spenderentnahme aufgrund der dort ebenfalls vorliegenden verminderten Last. In seltenen Fällen kommt es jedoch z. B. durch eine überschießende Regeneratbildung zu Beschwerden in diesem Bereich im Sinne einer sog. „donor-site-morbidity“.

Insgesamt können mit der autologen osteochondralen Transplantation gute bis sehr gute mittel- bis langfristige Ergebnisse erreicht werden [41, 42].

Stammzelltherapie

Auch in der Knorpeltherapie ist die Stammzelltherapie wie in vielen Bereichen der Medizin derzeit ein hoffnungsvoller Ansatz. Gegenstand der Forschung und bereits auch von klinischen Studien ist die Anwendung von multipotenten mesenchymalen Stammzellen und Progenitorzellen. Im Vergleich zur totipotenten Stammzelle (befruchtete Eizelle) oder auch den pluripotenten embryonalen Stammzellen ist das weitere Differenzierungspotenzial geringer, da es sich nur noch in gewissen Entwicklungslinien bewegen kann [43]. Das Ziel dieser Anwendung ist neben der Reparation des Knorpelgewebes durch neue Chondrozyten auch die Modulation der Inflammation im arthrotischen Gelenkmilieu, um die weitere Degeneration aufzuhalten.
Ziele der Stammzelltransplantation sind Reparation des Knorpelgewebes und Modulation der Inflammation im arthrotischen Gelenkmilieu

Gentherapeutische Maßnahmen, wie z. B. die Herstellung von induzierten pluripotenten Stammzellen [44, 45] durch virales Einschleusen von bestimmten Genen (Oct4, Sox2, c‑Myc, Klf4), um mit einfachen Gewebezellen die Eigenregeneration zu ermöglichen, werden derzeit noch im Bereich der Grundlagenforschung durchgeführt. Die Bedeutung dieser Forschungen wird aber nicht zuletzt durch die Vergabe des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 2012 unterstrichen [46, 47]. Eine Schlagwortsuche in PubMed nach „stem cell & cartilage“ liefert bereits über 6500 Ergebnisse, sodass zu erkennen ist, dass gerade auch im orthopädischen Fachgebiet hier ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt besteht.

Es zeichnet sich ab, dass die Gewinnung dieser Stammzellen aus dem abdominellen Fettgewebe am effektivsten ist, bezogen sowohl auf die Stammzellkonzentration als auch die technische Machbarkeit [48]. Die initial favorisierte Methode zur Gewinnung der Stammzellen aus dem Knochenmark („bone marrow aspirate concentrate“ [BMAC]) wurde zwischenzeitlich in ersten größeren Fallzahlen mit der Mikrofrakturierung [49] und der Anwendung von autologem konditioniertem/plättchenreichem Plasma (PRP) [50] verglichen. Hier konnten gute Ergebnisse bei offenbar verbesserter zeitlicher Überlebensrate nachgewiesen werden. Die erste Metaanalyse der vorhandenen Studien zeigt zudem eine Verbesserung der Knorpelmorphologie und der klinischen Symptome [51]. Die klinische Erforschung wird in den nächsten Jahren sicherlich weitere wertvolle Erkenntnisse liefern. Möglicherweise kann auch die operative Belastung der Patienten durch perkutane Injektionstherapien von Stammzellen weiter vermindert werden.
Es zeichnet sich ab, dass die Gewinnung von Stammzellen aus dem abdominellen Fettgewebe am effektivsten ist

In Deutschland und Österreich ist die therapeutische Anwendung von Stammzellen für orthopädische Bereiche v. a. aufgrund der „nichthomologen“ Implantation nicht zugelassen. Zudem ist die haftungsrechtliche Frage, ob die Gewinnung der Stammzellen nach Arzneimittelgesetz zu bewerten ist, nicht abschließend geklärt.

Nachbehandlung

Gemäß aktuellen Empfehlungen sollten bei regenerativen Knorpeltherapien in den ersten 6 Wochen Scherkräfte sowie eine starke Kompression vermieden werden. Bezüglich der erlaubten Bewegungsausmaße und der Belastung sollte hier die Biomechanik des jeweiligen Gelenkes mit der Lokalisation des Knorpelschadens beachtet werden, und es sollten die Bewegungs- und Belastungsausmaße individuell festgelegt werden.

An körperlasttragenden Gelenken kann die Dauer einer Entlastung/Teilbelastung bis zu 6 Wochen mit folgender schrittweiser Aufbelastungsphase betragen.

Neuere Studien konnten zeigen, dass auch eine forcierte Aufbelastung nach knorpelregenerativen Therapien möglich erscheint. So konnten Wondrasch et al. 2009 keinen negativen Effekt nach 2 Jahren bei Patienten mit forcierter Aufbelastung (1. bis 2. Woche 20 % des Körpergewichtes, 3. bis 4. Woche 50 % des Körpergewichtes, 5. bis 6. Woche volles Körpergewicht) nach MACT an der medialen Femurkondyle zeigen [52].
Auch eine forcierte Aufbelastung nach knorpelregenerativen Therapien erscheint möglich

Ähnliche Ergebnisse lieferten Ebert et al. 2012 [53]. Auch hier zeigte eine forcierte Aufbelastung nach MACT keinen negativen Effekt auf das Ergebnis nach 5 Jahren.

In einer Umfrage unter AGA(Gesellschaft für Arthroskopie und Gelenkchirurgie)-Instruktoren 2013 verordneten die meisten Chirurgen nach einer Knorpeltherapie (MFx, AMIC, MACT) eine CPM(„continuous passive motion“)-Schiene für die erste postoperative Phase. Ein eindeutiger wissenschaftlich belegter Benefit durch eine CPM konnte noch nicht dargelegt werden [22, 54]. Jedoch wird aktuell die Verwendung einer CPM-Orthese für 3–8 h pro Tag für den Zeitraum von 6 Wochen postoperativ empfohlen. Hinsichtlich der Wiederaufnahme von sportlichen Aktivitäten kann ab 6 Wochen postoperativ wieder mit Radfahren, Rudern oder Schwimmen (Freistil) begonnen werden und nach 3 Monaten postoperativ mit Low-impact-Sportarten. High-impact Sportarten dürfen ab dem 12. postoperativen Monat wieder begonnen werden [55].

Fazit für die Praxis

  • Knorpelschäden sind eine ernst zu nehmende Erkrankung/Verletzung der Gelenke.

  • Ohne Therapie führen Knorpelschäden in der Folge zur Arthrose.

  • Die Therapie sollte in Abhängigkeit der Defektgröße, -lokalisation und Klassifikation erfolgen.

  • Frühzeitig therapiert, können gute Ergebnisse erzielt werden.

Notes

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

A. Rauch, E. Rembeck und L. Kohn geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet keine von den Autoren durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren.

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© The Author(s) 2018

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Authors and Affiliations

  1. 1.Sporttraumatologie und Kniechirurgie an der ATOS Klinik MünchenECOM – Excellent Center of MedicineMünchenDeutschland
  2. 2.Klinik für Unfallchirurgie und OrthopädieKrankenhaus Landshut AchdorfLandshutDeutschland

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