Knorpelschäden im Kniegelenk - Knorpelregeneration durch Mikrofracturing Operative Möglichkeiten zum Gelenkerhalt bei Arthrose

Gelenkknorpel

Der menschliche Gelenkknorpel ist ein stabiles Gewebe, welches die Gelenkflächen der Knochen überdeckt und so reibungsarme Bewegungen in den Gelenken trotz hohen Belastungen ermöglicht. Der in gesunden Gelenken vorkommende sogenannte hyaline Knorpel zeichnet sich durch eine hohe Druckfestigkeit und stoßdämpfende Eigenschaften aus. Er enthält nur wenige Knorpelzelle (Chondrozyten) im Gewebe. Der Großteil des Knorpelgewebes besteht aus Strukturproteinen (die sogenannte Matrix) z.B. Kollagenen, Proteoglykanen, Hyaluronsäure und gebundenem Wasser.

Da der Gelenkknorpel im Gegensatz zu den meisten anderen Geweben des Körpers nicht direkt über Blutgefäße versorgt wird, hat er nach Verletzungen oder krankheitsbedingten Veränderungen nur ein sehr geringes Selbstheilungsvermögen.

Knorpelschäden und Ursachen

Knorpelschäden am hyalinen Gelenkknorpel können unterschiedliche Ursachen haben. Zum einen können Schäden am Knorpel akut durch einen Unfall z.B. im Rahmen eines Verdrehtraumas, einer Luxation oder einem direkten Anprall auftreten. Andererseits sieht man Schäden am Gelenkknorpel auch bei lokalen Durchblutungsstörungen mit Untergang von Gewebe ("Ostonekrose", "Osteochondrose").

Eine weitere Ursache für Knorpelschäden können chronische Verschleißerscheinungen (Arthrose) z.B. durch Fehlstellungen und Fehlbelastungen darstellen. Hierunter fallen zum Teil auch posttraumatische Veränderungen des Gelenkknorpels (posttraumatische Arthrose). Akute Ablösungen der Knorpeloberfläche zeigen nach operativer Fixierung gute Chancen wieder anzuheilen.

Bei lokalen Durchblutungsstörungen als Ursache, muss neben der Wiederherstellung der Knorpeloberfläche ebenfalls die zugrundeliegende Störung behandelt werden. Dies wird mittels lokaler Reizung und gegebenenfalls Stabilisierung schon gelöster Knorpel-Knochenanteile vorgenommen. Hierzu wird der minderdurchblutete Knochen z.B. angebohrt, um das einwachsen neuer Gefäße zu ermöglichen und die Heilung des Knochens zu fördern.

Problematisch sind Verschleißschäden, da hier keine spontane Erholung des Knorpels beobachtet wird. Die Einschätzung, dass der menschliche Knorpel überhaupt keine Regenerationsfähigkeit besitzt und Verschleißschäden lediglich durch Gelenkersatz behandelt werden können, hat sich jedoch in den letzten Jahrzehnten immer wieder gewandelt. Inzwischen konnte durch intensive experimentelle Untersuchungen nachgewiesen werden, dass neben einer Regeneration mit minderwertigem Narbenknorpel ("Faserknorpel") auch höherwertiger Ersatzknorpel mit gemischten Anteilen von höherwertigem hyalinen Gelenkknorpel und geringwertigem Faserknorpel erreicht werden kann.

Aufgefaserter Knorpel 2° der Kniescheibenrückfläche; Schwerer Knorpelschaden 4° mit Knorpelverlust

Behandlungsoptionen

Direkte Refixation

Wie zuvor beschrieben eignen sich akut traumatische Verletzungen in gewissen Fällen zur Refixation. Dabei wird das abgelöste Knorpelfragment meist mittels arthroskopischer Verfahren nach Säuberung des ursprünglichen Lageortes mittels winziger Schrauben oder selbstauflösenden Pins am darunterliegenden Knochen fixiert. Durch die korrekte Befestigung und noch intakte Versorgung bestehend dann gute Chancen, dass der zuvor abgelöste Knorpel am korrekten Ort wieder stabil anwächst.

Mikrofrakturierung

Bei der Mikrofrakturierung wird die verhärtete freiliegende Knochenoberflächen arthroskopisch von den zerstörten Knorpelresten befreit und mit einem spitzen Instrument oberflächlich eröffnet. Die kleinen, bewusst herbeigeführten Verletzungen der Oberfläche führen zu sternförmigen Haarrissen der verhärteten Knochenoberfläche (daher "Mikrofrakturierung").

Einsatz der Mikrofracturing-Ahle mit sternförmigem Harriß um die kleine Knochenöffnung

Als Effekt wird durch die entstehende Heilung der punktförmigen Knocheneröffnungen mit der sternförmigen Haarrissbildung ein Narbengewebe erzeugt, das neue Durchblutung an die Knochenoberfläche heranführt, da die Ernährungsstörung der Knochenfläche unter dem Knorpel als eine Ursache des Knorpelverschleißes angesehen wird. Besonderer Bedeutung wird seit jüngster Zeit auch der Freisetzung von Stammzellen (also jungen, noch nicht komplett differenzierten Zellen) durch die Mikroverletzungen an der Oberfläche zugeschrieben, die dann eine höhere Qualität des Narbenknorpels mit einem größeren Anteil hyaliner Knorpelzellen erwarten lassen, welcher somit belastungsfähiger und langlebiger eingeschätzt werden. Aus diesem Grund wird in jüngster Zeit auf eine Drainageneinlage soweit möglich in das Kniegelenk nach der Mikrofrakturierung verzichtet, um den förderlichen Stammzellenaustritt an der mikrofrakturierten Knochenoberfläche nicht zu verringern.

Autologe Chondrozyten-Transplantation (ACT, z.B. Novocart inject ®)

Für eine Autologen Chondrozytentransplantation (ACT) wird in einer ersten Operation arthroskopisch Knorpelgewebe entnommen. Dieses wird anschließend in Speziallaboren gereinigt und die enthaltenen Knorpelzellen in vitro vermehrt. Nach einigen Wochen haben sich diese Zellen ausreichend vermehrt und werden anschließend mit einem Trägermaterial gekoppelt.

In einer zweiten Operation wird dann zunächst die schadhafte Knorpelstelle von erkranktem Restknorpelgewebe befreit. In den Defektbereich werden nun die körpereigenen Knorpelzellen samt Trägermaterial eingefügt. Die Knorpelzellen (Chondrocyten) in dem Trägermaterial beginnen dann mit der Produktion von Knorpelgrundsubstanz im Bereich der Defektzone.

In den kommenden Wochen und Monaten produzieren die Knorpelzellen weiter Knorpelsubstanz, die sogenannte Matrix. Die Reifung der Matrix dauert etwa 12 Monate, dann ist ein hyalinartiger Knorpel entstanden. Das für die Transplantation verwendete Trägermaterial, der Gewebekleber und die ggf. zur Refixation genutzten Minipins lösen sich im Gelenk im Laufe mehrerer Wochen vollständig auf.

Dieses Verfahren bietet sich auch zur Therapie größerer Defektzonen an. Es gibt jedoch auch Einschränkungen in der Nutzung. So kann dieses Verfahren nur eingeschränkt bei sehr jungen Patienten aufgrund noch bestehender Selbstheilungsfähigkeit des Knorpels genutzt werden. Auch bei älteren Patienten gibt es Einschränkungen einerseits wegen verminderter Einheilungswahrscheinlichkeiten, andererseits dadurch, dass bei lang bestehende degenerative Defekten eine Einheilung der Knorpelzellen mit einem höheren Versagensrisiko behaftet ist.

Nachbehandlung

Die postoperative Nachbehandlung richtet sich einerseits nach der Lage der geschädigten Knorpelregion im Gelenk und andererseits nach dem gewählten Therapieverfahren. Generell gilt es eine Belastung der therapierten Knorpelregion zunächst zu entlasten, um eine ausreichende Einheilung und Regeneration des Knorpels zu ermöglichen. Dies kann entweder eine Teilbelastung für bis zu 12 Wochen oder Bewegungseinschränkungen beinhalten. Besonders belastende Situationen (z.B. Sprung- oder Kontaktsportarten) sollten jedoch für etwas 12 Monate nicht durchgeführt werden. Genauere Anweisungen erhalten sie bei uns nach der Operation individuell an ihre Situation angepasst.