Knorpelverletzung

- Knorpel entlastet den subchondralen Knochen und senkt die Reibung
- Aufbau:

• Wasser (65-80 %): Anteil nimmt bei Arthrose zu
• Kollagen (10-20 %): Kollagen 2 macht 90-95% des gesamten Kollagen aus, Stützgerüst des Knorpels
• Proteoglykane (10-15%): verantwortlich für Kompressionseigenschaften, sie werden von Chondrozyten gebildet
• Glukosaminglykane: Chondroitinsulfat und Keratansulfat
• Chondrozyten (5-10%): synthetisieren die Knorpelmatrix
• zonaler Aufbau: oberflächliche Schicht, Übergangszone, Radiärzone, Tidemark

- bei traumatischem Knorpeldefekt oft gleichzeitig Band- und Meniskusverletzung

Einteilung:

Outerbridge:- Grad 1: Aufweichung und Schwellung des Knorpels- Grad 2: Auffaserung der Knorpeloberfläche- Grad 3: Einrisse des Knorpels, die bis zum subchondralen Knochen reichen- Grad 4: kompletter Knorpelverlust bis zum subchondralen Knochen

Interational Cartilage Repair Society (ICRS) Klassifikation:

- Grad 0: kein erkennbarer Defekt

- Grad 1a: intakte Oberfläche, leichte Erweichung und/oder Fibrillation

- Grad 1b: zusätzlich oberflächliche Risse/Fissuren

- Grad 2: Läsionstiefe < 50% der Knorpeldicke

- Grad 3a: > 50% Tiefe der Knorpeldicke, nicht bis zur kalzifizierenden Schicht (schwer abnormaler Knorpel)

- Grad 3b: > 50% Tiefe der Knorpeldicke, bis zur kalzifizierenden Schicht

- Grad 3c: > 50% Tiefe der Knorpeldicke, bis zur subchondralen Platte

- Grad 3d: > 50% Tiefe der Knorpeldicke mit Blasenbildung

- Grad 4a/b: vollständige Knorpelläsion mit Durchbruch der subchondralen Platte

Diagnose / Klinik:

- Anamnese

• Trauma
• Begleitverletzung (Kreuzband)

Abb. 2-55: Knorpelschäden: Stadium 1(A), Stadium 2 (B) und Stadium 4 (C) nach Outerbridge

Orthoforum

- Röntgen: AP, seitlich, Patella tangential, AP in 30 Grad Beugung unter Belastung
- MRT:

• hochauflösende MRT gute Knorpeldarstellung
• 3-D Ausmessung der Knorpeldicke (Noyes-Score für Knorpelqualität)
• Fett unterdrückende Sequenzen zeigen subchondrales Ödem als Hinweis auf einen Knorpeldefekt
• morphologische MRT-Sequenzen (MOCART score)
• biochemische MRT-Verfahren (z.B. T1-dGEMRIC, T2-Mapping)

- Arthroskopie gestattet Beurteilung

• der Defektgröße:
  • klein: <2cm2
  • mittel: 2-10cm2
  • groß: >10cm2
• der Defektumgebung:
  • allseitig von Knorpel umgeben (contained)
  • im Randbereich des Defekts kein intakter Knorpel (uncontained)

Therapie:

- der „natürliche Verlauf“ einer Knorpelverletzung:

• es ist unklar, wie viele Patienten eine Knorpelverletzung erleiden, ohne Symptome zu entwickeln
• wahrscheinlich hängt die Prognose von folgenden Faktoren ab: Defektgröße und Defekttiefe, Alter, Gewicht des Patienten und gleichzeitiger Meniskus- und Bandverletzung mit daraus resultierender Instabilität, Achsenverhältnisse
• Langzeitverlauf nach diagnostischer Arthroskopie: bis zu 78% gut und exzellent nach 14 Jahren

operative Therapie:

Abb. 2-56: Abrasionsarthroplastik im Bereich der Femurkondylen

Orthoforum

- gegenwärtig gibt es keine Daten dafür, dass eines der im folgenden genannten Verfahren den anderen überlegen wäre; aus diesem Grund empfiehlt sich eine umsichtige Indikationsstellung, vor allem bei teuren Verfahren
- Therapiealgorithmus:

• Femurkondylus: <2cm²:
  • Microfracture, ggf. keine Therapie (individuelle Entscheidung)
• Femurkondylus >2cm²:
  • geringe körperliche Belastung: Microfracture (Versager Mosaikplastik)
  • Sportler und bei stärkerer körperlicher Belastung: autologe Knorpeltransplantation (Versager Mosaikplastik)
• Tibia: Microfracture, da schlecht zugängig für andere Verfahren
• Patella: Korrektur des Alignements entscheidend, individuell kann eine Kombination mit einer Microfracture-Therapie oder Knorpeltransplantation sinnvoll sein
• Osteochondrosis dissecans: initial Refixierung, später: <2cm2 Anbohrung, >2cm2
  Mosaikplastik ggf. autologe Knorpeltransplantation

- Shaving des aufgefaserten Gelenkknorpels: Wirkmechanismus

• Beseitigung mechanischer Symptome durch Abtragen von Auffaserungen und Knorpellappen
• Entfernung von Mediatoren, die eine Synovialitis und den resultierenden Gelenkerguss unterhalten
• kein Hinweis, dass Shaving die Reparaturprozesse anregt, vielmehr führt es zu zunehmender Auffaserung und Untergang des Knorpelgewebes
• Indikation: in Kombination mit einer Umstellungsosteotomie oder bei degenerativen Veränderungen in fortgeschrittenem Alter

- Stimulation mesenchymaler Stammzellen:

• Abrasionsarthroplastik: nach Johnson, mit dem Shaver wird der Knorpeldefekt gesäubert und der subchondrale Knochen eröffnet, Einströmen von Blut in den Defekt (heute zugunsten der Microfracture Technik verlassen worden)
• Pridie-Anbohrung: Eröffnen des subchondralen Knochens durch anterograde Anbohrung, Einströmen von Blut in den Defekt
• Microfracture: Eröffnen des subchondralen Knochens mit einer Ahle, Einströmen von Blut in den Defekt
• Nanofrakturierung: noch kleinere Instrumente und tiefere Penetration in die subchondrale Knochenschicht

Abb. 2-57: Mosaikplastik

Orthoforum

• Mechanismus:
  • undifferenzierte Stammzellen aus dem Blut bilden ein Reparaturgewebe
  • nach 2 Wochen finden sich hier Chondrozyten, die Kollagen 2 und ein hyalinartigen Knorpel bilden
  • später nimmt jedoch der Anteil an Kollagen 1 deutlich zu und der Proteoglykangehalt nimmt ab, es bildet sich mechanisch weniger belastbarer Faserknorpel
  • keine Vernetzung der Kollagenfasern zwischen gesundem Knorpel und Regenerat im Defekt
  • bereits nach 10 Wochen sind erste degenerative Veränderungen erkennbar
  • Prognose ist um so besser, je kleiner der Defekt
  • systematische Therapie mit der CPM Schiene verbessert die Qualität des Reparaturknorpels
  • Microfracture zur Zeit von den genannten Verfahren die Methode der Wahl

- Mosaikplastik: nach Hangody

• Entnahme von autologen Knorpel-Knochen-Zylindern aus weniger belasteten Gelenkanteilen, z. Bsp. dem lateralen Femurkondylus und der interkondylären Notch
• Implantation dieser Zylinder in den Defekt
• die Zwischenräume werden mit der Zeit mit Faserknorpel gefüllt
• optimales Einpassen der Zylinder in den Defekt entscheidend für das Ergebnis
• mittelfristige Ergebnisse:
  • gut und exzellent: 92% Femurkondyle, 88% Tibia, 81% Patella und Trochlea und 94% Talus
  • besten Ergebnisse mit Zylindern von 8-10mm Durchmesser

Abb. 2-58: Fehlgeschlagene Mosaikplastik. Defektstellen wurden mit EndoBone aufgefüllt. Im Verlauf entwickelte sich eine Arthrose (A-C)

Orthoforum

- allogene Knorpel-Knochen Zylinder:

• Vorteil:
  • keine Donor-site-Morbidity
  • es kann Gewebe jüngerer Spender verwendet werden: besseres Reparaturpotential?
  • orthotope Grafts: exakt von derselben Stelle im Knie des Spenders mit optimaler Passform
  • Nachteil: Infektionsrisiko, Knochennekrose mit Einbruch des Knorpels, Vitalität von autologen Chondrozyten besser als von allogenen Chondrozyten, allogener Knorpel zeigt ausgeprägtere degenerative Veränderungen
  • nach 10 Jahren zirka 70% gute und sehr gute Ergebnisse
• Grundlagen:
  • Gelenkknorpel ist kaum immunogen
  • Lagerung bei 4 Grad bis zu 40 Tage möglich
  • Problem: Kühlen führt zu intrazellulärer Eisbildung mit Verletzung der Zellen
    • vermeidbar durch langsames Kühlen bis -20-40 Grad (um Bildung von intrazellulärem Eis zu minimieren), anschließend rasch bis -70-80 Grad
    • Verwendung von knorpelprotektiven Stoffen (Dimethylsulfoxid oder Glycerol) hat nur fraglich einen positiven Effekt

- Perichondriumplastik:

• Perichondrium der Rippe ist zur Chondrogenese fähig, bildet vermehrt Kollagen 2
• nach Abtragung des zerstörten Knorpelrests und Anfrischen des subchondralen Knorpels wird ein Stück Rippenperichondrium in den Defekt eingepasst und mit Fibrinkleber eingeklebt
• Ergebnisse:
  • 90% Einheilungsrate nach 12 Monaten
  • nach 10 Jahren kein Unterschied zu Débridement & Anbohrung

- Periostlappenplastik:

• Periost hat das Potential zur Knorpel- und Knochenbildung: bei hohem Sauerstoffpartialdruck eher Knochenbildung, bei geringerem Sauerstoffpartialdruck eher Knorpelbildung
• continous passive motion (CPM) hat positiven Effekt auf Chondrogenese und Kollagen 2 Bildung
• Periost hat bei jüngeren Patienten höheren Anteil an Kollagen 2
• Débridement des Defekts bis Blutung aus subchondralem Knochen, dann Einkleben des Periostlappens mit Fibrin
• Ergebnisse:
  • bis zu 96% gute und exzellente mittelfristige Ergebnisse
  • Verknöcherung des Reparaturgewebes beschrieben

- klassische autologe Knorpeltransplantation: ACT autologe Chondrocytentransplantation

• nach der Entnahme von Knorpel wird dieser für mehrere Wochen kultiviert und anschließend re-implantiert
• der Defekt wird, ohne den subchondralen Knochen zu verletzen, mit einer Kürette von Knorpelresten befreit
• anschließend werden die Knorpelzellen unter einen Periostlappen oder auf einem Trägermedium in den Defekt eingebracht
• neuere Verfahren ohne Abdeckung bzw. als matrix-gekoppelte Verfahren umgehen Problem der Periostlappenhypertrophie
• Ergebnisse:
  • nach 3 Monaten ist der Defekt ausgefüllt, jedoch zeigen sich noch wellenförmige Bewegungen des neuen Knorpels als Hinweis auf fehlende Verbindung zum subchondralen Knochen
  • nach 2 Jahren gleichartiges Aussehen wie der umgebende Knorpel
  • klinische Studien: >90% gute und exzellente Ergebnisse
  • aber viele ungeklärte Probleme:
    • Kollagen-Zusammensetzung des Reparaturknorpels ist unklar
    • in Studien häufig kleine Knorpeldefekte versorgt, die auch ohne Therapie ein gutes Outcome haben
    • wenige randomisierte Studien zeigen durchaus vergleichbare Ergebnisse mit der wesentlich billigeren Microfracture Technik nach Steadman

- mesenchymale Stammzellen:

• lassen sich aus Periosteum und Knochenmark isolieren
• Vorteil:
  • weniger differenziert als reife Chondrozyten und in der Lage, verschiedenartige Typen von Chondrozyten zu bilden; sind evtl. besser geeignet, die zonale Anordnung des Knorpels wiederherzustellen
  • Mediatoren des Knorpeldefekts, die nach der Verletzung ausgeschüttet werden, sind eher in der Lage, Stammzellen als Chondrozyten zu stimulieren
  • erste Versuche zeigen gute Verbindung zum Knochen und exzellente mechanische Eigenschaften

- Matrix für Knorpelregeneration:

• Ziel ist es heute, eine Trägersubstanz für Chondrozyten oder Stammzellen zu entwickeln, die deren optimale Anordnung ermöglicht und als Gerüst im Defekt fungiert
• so könnten größere Knorpeldefekte mit einer formangepassten Matrix abgedeckt werden
• die Matrix könnte aus Kollagen, Fibrinogen, Kohlenstofffasern, Polylaktat etc. aufgebaut sein
• erste klinische Anwendungen, jedoch noch keine Langzeitdaten

- post-OP:

• CPM-Bewegungsschiene über 6 Stunden/Tag für 8 Wochen hat entscheidenden Einfluss auf die Bildung hyalinartigen Knorpels bei allen Reparaturtechniken

• Komplikationen / Prognose:

- gute Prognose:

• oberflächliche Läsion
• Defekte <2cm2 (grosse Defekte besser mit autologer Knorpeltransplantation)
• intakte Umgebung
• keine knöcherne Fehlstellung
• keine Bandinstabilität

- persistierende Funktionseinschränkung
- posttraumatische Arthrose

- Kissing Lesion (Knorpeldefekte an gegenüberliegendem Knorpel) schlechte Prognose