Knorpeldefekte (Chondromalazie)

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Knorpeldefekte (Chondromalazie)

1.  Einleitung

a.  Gelenkknorpel

b.  Knorpeldefekte

2.  Symptome

3.  Diagnostik

4.  Behandlung

a.   Mikrofrakturierung/Anbohrung

b.  Knorpel-Knochen Transplantation (OATS®)

c.   Arthroskopische Knorpelzelltransplantation, sog. Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT mit NOVOCART® Inject)

d.  Offene Knorpelzelltransplantation, sog. Matrix gestützte Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT mit NOVOCART® 3D)

5.  Ablauf

6.  Nachbehandlung

7.  Erfolgschancen

 

1.  Einleitung

Gelenkknorpel

Der Gelenkknorpel nimmt eine wichtige Rolle bei der Funktionsfähigkeit von Gelenken ein. Seine Hauptfunktion in den Gelenken ist die Bildung einer glatten Oberfläche, was zu einer „reibungslosen“ Beweglichkeit führt (siehe Abbildung 1). Eine weitere Aufgabe ist die gleichmäßige Verteilung von Druck- und Stoßbelastungen auf den darunterliegenden Knochen um die Überlastung des Knochens zu verhindern.

Für diesen Zweck ist der Gelenkknorpel speziell aufgebaut. Gelenkknorpel setzt sich zusammen aus Knorpelzellen (Chondrozyten) und der Grundsubstanz. Diese Grundsubstanz wird von den Knorpelzellen produziert und ist für die Funktion des Gelenkknorpels wesentlich verantwortlich. Sie sorgt für die Elastizität und Haltbarkeit des Gelenkknorpels.

Abbildung 1: Gesunder Gelenkknorpel

 

Knorpeldefekte

Der Gelenkknorpel kann durch akute Verletzungen oder chronische Fehlbelastungen beschädigt werden, was zu Knorpeldefekten führt. Diese Beschädigungen können lediglich oberflächlich bestehen, oder über die gesamte Dicke des Gelenkknorpels auftreten. Dadurch kann der Gelenkknorpel seine Funktion nicht mehr wahrnehmen, was zu einer eingeschränkten Beweglichkeit des Gelenks mit Schmerzen führt.

Akute Verletzungen des Knorpels treten vor allem bei Sportunfällen auf, was zu einem umschriebenen Knorpeldefekt des Gelenkknorpels führt (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Akuter Knorpeldefekt

 

Knorpeldefekte aufgrund von chronischen Fehlbelastungen entstehen meist über mehrere Jahre. Gründe hierfür können Kniefehlstellungen (O-Bein, X-Bein), sowie ein vorangegangener Bruch des Kniegelenkes (Frakturen), Übergewicht oder Fehlbildungen der Kniescheibe (Patelladysplasie) sein. Dadurch kommt es zu einer ungleichmäßigen Belastungsverteilung mit Überbeanspruchung des Gelenkknorpels. Anders als bei umschriebenen Knorpeldefekten sind chronische Knorpeldefekte nicht „scharf“ vom gesunden Gelenkknorpel abgegrenzt (siehe Abbildung 3). Unbehandelte Knorpeldefekte führen im Verlauf zu einer frühzeitigen Kniegelenksarthrose, was zu einer Zerstörung des Kniegelenkes führt.

Abbildung 3: Chronischer Knorpeldefekt

 

2.  Symptome

Leidet ein Patient an einem Knorpeldefekt des Kniegelenkes, so kommt es zu Beschwerden die abhängig sind von der Lokalisation und dem Ausmaß des Knorpeldefektes. Während oberflächliche Knorpeldefekte meist nicht zu Beschwerden führen, sind große tiefgreifende Knorpeldefekte mit Schmerzen bei Belastung des Kniegelenkes verbunden. Im Verlauf kommt es auch zu Ruheschmerzen. Besonders schmerzhaft sind Knorpeldefekte in der sogenannten Hauptbelastungszone des Kniegelenkes. Dadurch kommt es schon bei leichten Belastungen wie Spazierengehen oder Joggen zu Schmerzen. Zum Teil bestehen nach den Belastungen Schwellungen des Kniegelenkes aufgrund von Ergussbildung.

Knorpeldefekte die hinter der Kniescheibe entstanden sind, führen meistens zu Schmerzen beim Treppensteigen, Bergabgehen oder bei knienden Tätigkeiten. Besonders betroffen sind hierbei Patienten die beruflich bedingt häufig knien.

 

3.  Diagnostik

Besteht der Verdacht auf einen Knorpeldefekt erfolgt zunächst eine klinische Untersuchung des Kniegelenkes um den Kniegelenksschmerz näher einzugrenzen und andere Ursachen für die Beschwerden (zum Beispiel Meniskusverletzungen) auszuschließend. Anschließend erfolgt eine Röntgenuntersuchung des Kniegelenkes (siehe Abbildung 4). Mit einer speziellen Untersuchung der Kniescheibe kann eine mögliche Fehlbildung oder Fehlführung der Kniescheibe festgestellt werden. Besteht bei dem Patienten der Verdacht auf eine Kniegelenksfehlstellung (O-Bein, X-Bein) so wird in einer Röntgenuntersuchung des gesamten Beines die Beinachse bestimmt und Fehlstellungen vermessen.

 

Abbildung 4: Röntgen des Kniegelenkes

 

Da in der Röntgenuntersuchung des Kniegelenkes lediglich der Knochen dargestellt wird, ist bei Verdacht auf einen Knorpeldefekt eine weitergehende Untersuchung des Gelenkknorpels notwendig. Um den Gelenkknorpel darzustellen wird eine MRT Untersuchung (sog. Kernspintomographie, oder „Röhre“) des Kniegelenkes durchgeführt. Anhand dieser Untersuchung kann der Knorpeldefekt dargestellt und die Tiefe und Größe ausgemessen werden (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: MRT Untersuchung des Kniegelenkes mit einem Knorpeldefekt (Pfeil).

 

4.    Behandlung

Nachdem ein Knorpeldefekt des Kniegelenkes diagnostiziert wurde, werden mit dem Patienten die Therapiemöglichkeiten besprochen und der Behandlungsplan festgelegt. Mittels einer minimalinvasiven Kniegelenksspiegelung, der sog. Arthroskopie, wird der Knorpeldefekt dargestellt und die genaue Größe bestimmt. Entsprechend der Größe und des Ausmaßes des Knorpeldefektes bestehen mehrere Behandlungsmöglichkeiten, die folgend dargestellt werden:

 

Mikrofrakturierung/Anbohrung

Bei kleineren Knorpeldefekten (≤2,5 cm²) ist es möglich die Selbstregenerationsfähigkeit des Knorpels zu stimulieren. Hierzu wird zunächst der geschädigte Gelenkknorpel entfernt. Anschließend wird mit speziellen Instrumenten der unter dem Knorpel liegende Knochen eröffnet, so dass mehrere Knochenkanäle entstehen (siehe Abbildung 6). Durch diese Kanäle kommt es zu einem Einströmen von kleinen Mengen Blut aus dem Knochen, wobei Stammzellen und Wachstumsfaktoren in den Knorpeldefekt eingeschwemmt werden. Im Verlauf entwickelt sich aus diesem sog. Blutkoagel ein Ersatzknorpel, der den Knorpeldefekt auffüllt. Diese Methode ist jedoch nicht erfolgsversprechend bei größeren Knorpeldefekte (>2,5 cm²).

Abbildung 6: Mikrofrakturierung eines Knorpeldefektes.

 

Knorpel-Knochen Transplantation (OATS®)

Eine alternative Methode zur Behandlung von kleinen Knorpeldefekten (<2,5 cm²) ist die Transplantation von Knorpel-Knochen Zylindern. Hierbei wird der Knorpeldefekt mit einem speziellen Instrumentarium „ausgestanzt“. Anschließend wird ein körpereigener Knorpel-Knochen Zylinder aus nicht belastetem Gelenkanteil entnommen und passgenau in den Knorpeldefekt eingebracht (siehe Abbildung 7). Diese Behandlung wird insbesondere bei unfallbedingten Knorpeldefekten durchgeführt, bei denen der subchondrale Knochen mit geschädigt ist. Zudem ist die Knorpel-Knochen Transplantation ein geeignetes Verfahren zur Behandlung von Patienten mit einer Osteochondrosis dissecans. Bei dieser Erkrankung kommt es zu Knorpelschäden durch eine Durchblutungsstörung und nchfolgende Knochennekrose eines umschriebenen Gelenkareals, hierdurch löst sich die Knorpelschicht ab und es kann ein freier Gelenkkörper zusätzich zum Knorpeldefekt entstehen.

 

Abbildung 7: Behandlung eines Knorpeldefektes mit zwei Knorpel-Knochen Zylindern.

 

Arthroskopische Knorpelzelltransplantation, sog. Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT mit NOVOCART® Inject)

Bei großen Knorpeldefekte (>2,5 cm²) haben die o.g. Methoden geringere Erfolgsaussichten. In diesem Fall wird eine Knochenzelltransplantation, die sog. Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT) durchgeführt. Bei dieser Behandlung werden im Rahmen der diagnostischen Kniegelenksarthroskopie zwei kleine Knorpelstanzen (Durchmesser 3 mm) aus nicht belasteten Gelenkknorpelbereichen entnommen. Aus diesen Knorpelstanzen werden die Knorpelzellen (Chondrozyten) herausgelöst und im Labor vermehrt. Nach etwa drei Wochen ist eine ausreichende Menge an körpereigenen Knorpelzellen entstanden.

In einer zweiten Operation nach ca. 3-4 Wochen erfolgte nun die eigentliche Knorpelzelltransplantation zur Behandlung des Knorpeldefektes. Diese Zellen werden vor der Operation zusammen mit einem Hydrogel präpariert. Bei der sog. ACT Inject kann die Knorpelzelltransplantation arthroskopisch assistiert - also minimal invasiv - durchgeführt werden. Zunächst wird der beschädigte Knorpelrest sorgfältig entfernt (siehe Abbildung 8a). Anschließend werden die körpereigenen Knorpelzellen zusammen mit dem Hydrogel arthroskopisch mit einer Kanüle in den Knorpeldefekt eingebracht bis der Knorpelschaden vollständig ausgefüllt ist (siehe Abbildung 8b). Nach wenigen Minuten gewinnt das zunächst durchsichtige Hydrogel mit den Zellen an Festigkeit und wird milchig (siehe Abbildung 8c).

KN 9a
 

KN 9b

KN 9c

Abbildung 8 a-c: arthroskopische Knorpelzelltransplantation mit NOVOCART® Inject

Nach der Operation entwickelt sich aus dem Knorpelzelltransplantat ein stabiler funktionsfähiger Gelenkknorpel. Dazu wird von den körpereigenen Knorpelzellen die sog. Grundsubstanz gebildet, die für die Funktion des Knorpels äußerst relevant ist.

 

Offene Knorpelzelltransplantation, sog. Matrix gestützte Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT mit NOVOCART® 3D)

In Ausnahmefällen ist die arthroskopische Knorpelzelltransplantation nicht möglich, z.B. wenn der subchondrale Knochen mit geschädigt ist oder keine Randfassung mehr besteht. Bei der Matrix gestützten Knorpelzelltransplantation werden die Knorpelzellen vor der Operation auf ein spezielles Trägermedium, der sog. Matrix aus Kollagen, aufgebracht. (siehe Abbildung 9).

 

Abbildung 9: Knorpelzelltransplantat

In einer offenen Operation erfolgt die Knorpelzelltransplantation mit einem minimal invasiven Zugang. Nach Präparation des Knorpeldefektes wird das Knorpelzelltransplantat passgenau in den vorbereitenden Knorpeldefekt eingebracht. Die Ränder des Knorpelzelltransplantates werden an dem gesunden Gelenkknorpel angenäht, so dass es zu einer stabilen Fixierung des Knorpelzelltransplantates kommt (siehe Abbildung 10).

 

Abbildung 10: Offene Knorpelzelltransplantation mit NOVOCART® 3D und darunter liegender Spongiosaplastik

 

Nach der Operation entwickelt sich aus dem Knorpelzelltransplantat ein stabiler funktionsfähiger Gelenkknorpel. Dazu wird von den körpereigenen Knorpelzellen die sog. Grundsubstanz gebildet, die für die Funktion des Knorpels äußerst relevant ist.

 

5.  Ablauf

Nachdem der Knorpeldefekt diagnostiziert wurde, wird eine Kniegelenksarthroskopie („Gelenkspiegelung“) geplant, die für die weitere Behandlungsplanung notwendig ist. Hierfür erfolgt neben der orthopädischen Aufklärung auch eine Beratung durch die Kollegen der Anästhesiologie (Narkose).

Die Kniegelenksarthroskopie wird in der Regel ambulant durchgeführt. Hierfür ist es erforderlich, dass der Patient nicht an wesentlichen anderen Erkrankungen leidet und nach der Operation von einem Angehörigen abgeholt werden kann.

Nach der Kniegelenksarthroskopie werden dem Patienten die Befunde anhand von Bildern demonstriert. Wenn bei größeren Knorpeldefekten eine Knorpelzelltransplantation notwendig ist, wird die zweite Operation geplant und terminiert. In diesem Fall ist eine stationäre Aufnahme wegen der Nachblutungsgefahr bei Knorpelzellentnahme nach der Kniegelenksarthroskopie erforderlich und die Patienten können nach einem Tag nach Hause entlassen werden.

 

 

6.  Nachbehandlung

Die Nachbehandlung ist abhängig von der durchgeführten Methode der Knorpeltherapie. Bei kleineren Knorpeldefekten ist eine ambulante Behandlung im ambulanten Operationszentrum möglich, d. h. eine Übernachtung im Krankenhaus ist nicht notwendig.

Da bei der Knorpelzelltransplantation größere Knorpeldefekte behandelt werden, wird die Nachbehandlung entsprechend angepasst. Eine ambulante Behandlung ist daher nicht möglich. Der stationäre Aufenthalt beträgt 2-3 Tage und ist abhängig von den individuellen Beschwerden des Patienten. Eine physiotherapeutische Behandlung wird am ersten Tag nach der Operation auf Station begonnen.

Nach allen oben beschriebenen Behandlungsarten ist es notwendig, dass das Kniegelenk sechs Wochen nach der Operation an Unterarmgehstützen entlastet wird, damit das Gelenkknorpelregenerat einheilen kann. Nach Ablauf der sechswöchigen Entlastung wird die Belastung zunehmend gesteigert und die Muskulatur gestärkt. Hierfür ist eine Fortsetzung der physiotherapeutischen Behandlung notwendig, die von den Patienten ambulant durchgeführt wird. Außerdem wird dem Patienten eine Bewegungstherapie auf der Bewegungsschiene verordnet, die nach dem stationären Aufenthalt zuhause fortgesetzt werden kann.

Bei der Behandlung von Knorpeldefekten hinter der Kniescheibe wird die Kniegelenksbeugung anfangs durch eine Hartrahmenorthese eingeschränkt um den heilenden Gelenkknorpel nicht zu gefährden. Mit der Belastung des Kniegelenkes kann bereits nach etwa zwei Wochen begonnen werden.

 

7.  Erfolgschancen

Ziel der Knorpelbehandlung ist einerseits die Linderung der Beschwerden sowie der Erhalt der Funktion des Kniegelenkes. Da unbehandelte Knorpeldefekte zu einer frühzeitigen Kniegelenksarthrose führen ist es notwendig eine individuelle Therapie des bestehenden Knorpeldefektes durchzuführen. Hierdurch wird das Fortschreiten der Kniegelenksarthrose verhindert oder zumindest gebremst. In Untersuchungen unserer Klinik wurden insbesondere für die Knorpelzelltransplantation (ACT) gute klinische Ergebnisse bei der Behandlung von großen Knorpeldefekten gezeigt. In regelmäßigen MRT Nachuntersuchungen konnte gezeigt werden, dass es nach einer ACT Behandlung zu einer guten Rekonstruktion des Gelenkknorpels kommt, der zu einer Schmerzreduktion und Funktionsverbesserung führt (siehe Abbildung 11).

 

Abbildung 11: MRT Untersuchung des Kniegelenkes mir vollständiger Wiederherstellung des Knorpels nach Knorpelzelltransplantation (ACT) (Pfeil).

 

8. Knorpelregister

Als erfahrenes Zentrum für Knorpeltherapie sind wir seit 2013 als eines der ersten Zentren am Knorpelregisters DGOU beteiligt. Bei Patienten bei denen eine Knorpeltherapie durchgeführt wurde, erfolgt eine Nachverfolgung der Ergebnisse nach einer Knorpeltherapie: Per E-Mail werden die Patienten gebeten Ihre Leistungsfähigkeit bzw. Beschwerden anzugeben. Durch Erhebung der Verlaufsergebnisse kann so die Knorpeltherapie weiterentwickelt und verbessert werden.