Prevalence of osteoarthritis

In 2020, approximately 595 million people worldwide – about 7.6 % of the total population – were affected by osteo­arthritis. A forecast published in the Lancet (2023) estimates that if current trends continue, around 1 trillion people worldwide could be affected by osteo­arthritis by 2050 [3] due to demographic change [4].

The knee is the most affected joint. The age-standardized prevalence of knee oste­oarthritis (KOA) in 2020 was around 4,307 cases per 100,000 people worldwide. Symptomatic KOA often leads to severe pain, limited mobility and significant limitations in quality of life due to reduced independence in everyday activities [5, 6].

Given the high socio-economic burden of musculoskeletal diseases, the World Health Organization (WHO) launched the Bone and Joint Decade to improve research and address the growing challenges in the healthcare system [4].

Currently, the treatment of OA primarily focuses on symptom control. The development of disease-modifying osteoarthritis drugs is complicated by factors such as the complexity of the disease and the heterogeneity of patient populations. Nevertheless, promising results are being observed in clinical trials involving new combinations of active ingredients targeting cartilage repair, cellular senescence, and homeostasis [7].

Current recommendations

The efficacy of IA-HA remains controversial in scientific literature and requires a differentiated consideration of the existing evidence. International clini­cal guidelines differ considerably regar­ding the recommendations for IA-HA use in KOA [8].

A recent review of ‚current clinical practice guidelines‘ indicates that IA-HA is widely part of the treatment management of KOA in global guidelines [9].

Based on the results of a ‚Delphi consensus process‘, an expert panel of the EUROVISCO group published consensus guidelines for IA-HA in KOA in 2024. The resulting 34 statements include for instance strong recommendations for IA-HA injections [10], can serving as a valuable resource for clinicians deve­-lo­ping individualized treatment algorithms.

The German Society for Orthopedics and Trauma Surgery (DGOU) is expec­ted to publish the S3 guideline “Prevention and treatment of osteoarthritis of the knee” shortly. Until then, the recommendations will continue to be based on the S2k guideline ‘Osteoarthritis of the knee’, which makes the open recommendation “can be considered” for IA-HA.

When selecting a VS, the cost-effectiveness of hyaluronic acid products should also be taken into account, considering factors like biochemical composition, combinations of active ingredients, and different patient populations [2].

Regarding pain outcomes, a network meta-analysis following IA-HA application indicated a minimal clinically important difference (MCID) and an effect size of 0.34 – 0.63 (modest / moderate effects), showing better results than in control groups treated with corticoste­roids and paracetamol [11]. However, other systematic evidence suggests only a slight reduction in pain following IA-HA treatment, leading to concerns about clinical significance [12]. Short-term pain relief after IA-HA was shown in a systematic review of RCTs published in 2024 [13]. A literature analysis from 2024 presents varying data on effect sizes and describes indications of publication bias [14]. Given these findings, clinical relevance should be critically assessed and treatment recom­­mendations individually discussed with the patients.

Properties of HYALURONIC ACID and predictors of response

To enhance the effectiveness of IA-HA injections, it is important to consider several predictors of response, inclu­ding the stage of disease, age, body mass index, comorbidities and radiological findings [10].

Product Overview

Table 1 provides an overview of different HA products (based on the manufacturer’s specifications) for IA use, specifically used in sports medicine to help healthcare professionals select the most appropriate product.

The products are categorized based on their structure and formulation, which includes linear HA, cross-linked HA, and combination types. Each product is categorized by its dosage (mg / ml) in kDa, reflecting the molecular weight of the HA. The origin of the HA is noted, distinguishing between fermented and avian sources, influencing the product’s properties and suitability for different treatments and populations (e.  g., regar­ding intolerances). 

Given HA’s slow-release properties, it is recommended to combine it with supportive components or agents. Currently available combination products can be found in Table 1 (Structure – Combination). 

Summary

IA-HA is an important component of a multimodal approach to OA management [10]. When selecting a product for IA injection, it is crucial to recognize the differences among available products. Further development and optimization of treatment algorithms incorporating orthobiological therapy options (such as PRP, collagen, ACS) are necessary to ensure safe and efficient patient treatment. The following goals should be focused on to advance treatment algorithms in sports medicine:

• Improvement of clinical outcomes.
• Improvement of clinical efficacy through innovative combinations of DMOADs active ingredients – product developments.
• Optimization of the indication-­specific use of HA preparations (differences in active ingredient combinations…) in orthobiological treatment algorithms.
• Review of the necessity for research to address current study limitations and to avoid “research waste”.

Literature

1. Allied Market Research. Viscosupplementation market research, 2031. Verfügbar unter: https://www.alliedmarketresearch.com/viscosupplementation-market.
2. Ferkel E, Manjoo A, Martins D, Bhandari M, Sethi P, Nicholls M. Intra-articular Hyaluronic Acid Treatments for Knee Osteoarthritis: A Systematic Review of Product Properties. Cartilage. Dezember 2023;14(4):424–32.
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13. Migliorini F, Maffulli N, Schäfer L, Kubach J, Betsch M, Pasurka M. Less Pain with Intra-Articular Hyaluronic Acid Injections for Knee Osteoarthritis Compared to Placebo: A Systematic Review and Meta-Analysis of RandomisedControlled Trials. Pharm Basel Switz. 20. November 2024;17(11).
14. Büchter R, Pieper D. Hyaluronsäure bei Kniearthrose – Sinvolle IGeL oder Placebo? Netzw Evidenzbasierte Med. 2024;(06).
15. Passi A, Vigetti D. Hyaluronan as tunable drug delivery system. Adv Drug Deliv Rev. Juni 2019;146:83–96.

Um die Effizienz des Einsatzes von IA-HA zu erhöhen, müssen die Unterschiede von HA-Produkten verstanden und beachtet werden. Hyaluronsäureprodukte in der Sportmedizin: Wissenschaftlicher Diskurs vs. Praxiserfahrungen – der Versuch einer Einordnung

Arthroseprävalenz

Im Jahr 2020 waren weltweit 595 Millionen Menschen – 7,6 % der Gesamtbevölkerung – von Arthrose betroffen. Eine im Lancet (2023) veröffentliche Prognose schätzt, dass bis 2050 rund eine Billion Menschen weltweit von Arthrose betroffen sein könnten, sofern sich der aktuelle Trend fortsetzt [3]. In Deutschland lag die Arthrosepräv­alenz der Erwachsenen 2019 bei 17,1 % [4]. Mit zunehmendem Alter steigt die Häufigkeit deutlich: Ab 65 Jahren waren ca. 48 % der Frauen und 31 % der Männer betroffen. Der demografische Wandel lässt einen weiteren Anstieg der Arthroseprävalenz erwarten [5]. Das Knie ist das am häufigsten betroffene Gelenk. Die altersstandardisierte Prävalenz der Kniearthrose (KOA) lag 2020 weltweit bei ca. 4.307 Fällen pro 100.000 Menschen. Symptomatische KOA führt häufig zu starken Schmerzen, einer limitierten Mobilität und deutlichen Einschränkungen der Lebensqualität durch reduzierte Selbstständigkeit bei Alltagsaktivitäten [6, 7]. Aufgrund der hohen sozio-ökonomischen Belastung durch muskuloskelettale Erkrankungen rief die World Health Organization (WHO) die Bone and Joint Decade ins Leben, um die Forschung und Versorgung zu verbessern und den wachsenden He­rausforderungen im Gesundheitssystems zu begegnen [5].

Aktuelle Empfehlungen

Der Effekt von IA-HA wird in der wissenschaftlichen Fachliteratur kontrovers diskutiert und erfordert eine differenzierte Betrachtung des Evidenzkorpus. Die Empfehlungen internationaler klinischer Leitlinien weichen teils erheblich voneinander ab und geben unterschiedliche Empfehlungen zum Einsatz von IA-HA bei KOA [8]. Die Veröffentlichung der neuen S3-Leitlinie „Prävention und Therapie der Gonarthrose“ der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie e.V. (DGOU) wird in Kürze erwartet. Bis dahin stützen sich die Empfehlungen weiterhin auf die aktualisierte S2k-Leitlinie „Gonarthrose“, die für IA-HA die offene Empfehlung „kann erwogen werden“ ausspricht:

„Bei der Konsensabstimmung hat, vor dem Hintergrund der vorliegenden Evidenz, die offene Empfehlung („kann erwogen werden“) von intraartikulärer HA-Injektion bei Patient*innen, bei denen der Einsatz von NSAR kontraindiziert ist oder bei denen NSAR nicht ausreichend wirksam sind, eine mehrheitliche Zustimmung erreicht (63 %). Die offene Empfehlung („kann erwogen werden“) über kombinierte, simultane Injektion von HA mit Corticosteroiden bei Patient*­innen, bei denen ein entzündlicher Schub im Vordergrund steht, erzielte ebenso eine mehrheitliche Zustimmung (63 %).“ [9]

Laut einer kürzlich veröffentlichen Übersichtsarbeit zu den „current clinical practice guidelines“ ist IA-HA in globalen Leitlinien Bestandteil des Therapiemanagements bei KOA [10]. Basierend auf den Ergebnissen eines „Delphi consensus processes“ veröffentliche ein Expertenpanel der „EUROVISCO group“ 2024 consensus guidelines für IA-HA bei KOA: Die  34 resultierenden Statements mit zum Teil starken Empfehlungen für IA-HA Injektionen [11] können klinisch Tätigen als Grundlage für die Erarbeitung individueller Behandlungsalgorithmen dienen. Bei der Auswahl der VS sollte zudem die Kosten-Nutzen-Effektivität von Hyaluronsäureprodukten im Hinblick auf bspw. deren biochemische Zusammensetzung und Wirkstoffkombinationen sowie unterschiedliche Patientenkollektive beachtet werden [2]. Zum Outcome Schmerz zeigte eine Netzwerkmeta-Analyse nach IA-HA Applikation eine MCID und eine Effektgröße 0,34 – 0,63 und damit bessere Ergebnisse als bei der mit Corticosteroiden und Paracetamol therapierten Kontrollgruppe [12]. Andere systematische Evidenz zeigte hingegen nur eine geringe Schmerz­reduktion nach IA-HA und damit keine klinische Signifikanz [13]. Kurzzeitige Schmerzlinderung nach IA-HA konnte in einer 2024 publizierten systematische Übersichtsarbeit zu RCTs gezeigt werden [14]. Eine 2024 zu diesem Thema veröffentlichte Literaturanalyse verdeutlicht unterschiedliche Angaben zu Effektstärken und beschreibt Hinweise auf vorliegenden Publikationsbias [15]. Folglich sollte die Ableitung der klinischen Relevanz unter Berücksichtigung benannter Aspekte erfolgen.

Eigenschaften und Wirkweise von Hyaluronsäure (Abb. 1)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-­orthopädischen Praxisalltag: Gute Verträglichkeit mit geringer Nebenwirkungsrate (Obligat: Intraartikuläre Injektionen unter aseptischen Bedingungen) ► Ähnlichkeit zur physiolo­gischen Gelenk­situation / Homöostase – Induktion der körpereigenen HA-Synthese; minimalinvasive Behandlungsmöglichkeit; gute Verträglichkeit in Kombination mit anderen Orthobiologischen Präparaten; positive Effekte auf PROMs.

Zu beachtende Punkte: Kontraindikationen gegenüber Inhaltsstoffen; Kostenerstattung; Verweildauer im Gelenk – Langzeitwirkung; Qualität der IA-Injektion; Variabilität der Ergebnisse in Abhängigkeit des Arthrosegrades und Patientenkollektivs.

Produktübersicht und Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag

Die folgenden Tabellen bieten einen exemplarischen Überblick über HA-Produkte für IA-Anwendung. Zur Übersichtlichkeit sind die Tabellen nach Struktur und Wirkstoffzusammensetzung der HA-Produkte aufgeteilt, die Inhalte beziehen sich auf die Herstellerangaben.

Quervernetzte Hyaluronasäureprodukte (Tab. 1)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch­orthopädischen Praxisalltag: Quervernetzte Hylauronsäuren zeigten positive Ergebnisse bei älteren Patienten mit fortgeschrittener Arthrose.

Lineare Hyaluronsäure­produkte (Tab. 2)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-­orthopädischen Praxisalltag: Die Kombination von linearen Hyaluronsäureprodukten mit Mannitol oder Sorbitol scheint durch die Wirkstoffkombination die Verweildauer der Hyaluronsäre im Gelenk zu erhöhen. Nach IA-Injektion von linerarer-HA mit Sorbitol bei jungen Sportlern zeigten sich langfristig positive Ergebnisse auf PROMs.

Ein HA-Produkt mit Sobitol wird im Folgenden ausführlicher betrachtet. Zu diesem Produkt liegen neue Studienergebnisse bspw. zum Effekt auf das Outcome Schmerz und auf die Biomechanik von KOA Patienten vor.

Produktvarianten: Synolis VA 40 / 80; 80 / 160

• Viskoelastische, sterile, apyrogene, isotonische, gepufferte 2 %ige Natriumhyluronatlösung
• Natriumhyluronat: Bakterielle Fermentation
• Molekulargewicht: 2000 kDa
• Neutraler pH-Wert (6,8 – 7,4 %) (Ähnlichkeit zur Synovialflüssigkeit)

Hohe 2 % Konzentration & hohes Molekulargewicht des Natriumhyluronats in Kombination mit Polyol (Sorbitol) (Einschränkung der Zersetzung) -> verleiht viskoelastischer Lösung die Fähigkeit, Gelenkschmierungs- und Schockabsorptionseigenschaften wiederherzustellen [17, 18].

In einer Beobachtungsstudie zeigten sich durch die Kombination von HA mit Sorbitol zwei mögliche Eigenschaften: 1. Sorbitol fungiert als „Fänger“ freier Radikale, 2. Sorbitol schützt HA vor freien Radikalen und verlängert dadurch die Wirkstoffverfügbarkeit der HA [19].

In einer einarmigen Interventionsstudie erhielten (n = 33) Probanden mit KOA eine IA-HA und Sorbitol Injektion. Die Evaluation der primären Outcomes Schmerz und Funktion erfolgte nach 1-, 3- und 6 Monaten. Signifikante Ergebnisse bzgl. Schmerzreduktion werden beschrieben [20]. Die positiven Ergebnisse sollten unter Beachtung vorliegender Studienlimitationen (bspw. begrenzte Stichprobe, keine Kontrollgruppe) eingeordnet werden. Eine 2024 publizierte Studie zeigte kurz- und langfristige positive Effekte auf die Biomechanik (kinematische Veränderungen) von Patienten mit fortgeschrittener KOA nach VS [21].

Tab. 2 Lineare Hyaluronsäureprodukte (eigene Abbildung nach Herstellerangaben)

Hybridprodukte (Tab. 3)

Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag: Zu den Hybridprodukten liegen uns aktuell nur vereinzelt Erfahrungen aus dem sportmedizinisch-orthopädischen Praxisalltag vor. Ein ausführlicher Erfahrungsbericht wird im nächsten Update aufgeführt.

Fazit

IA-HA kann als ein „wichtiger“ Bestandteil eines multimodalen Arthrosemana­gements angesehen werden [11]. Die Produktauswahl sollte unter Beachtung der Produktunterschiede erfolgen. Es bedarf einer kontinuierlichen Weiterentwicklung und Optimierung von Behandlungsalgorithmen mit orthobiologischen Therapieoptionen (bspw. PRP, Kollagen, ACS). Weitere Ziele:

• Verbesserung der klinischen Outcomes
• Verbesserung der klinischen Wirksamkeit durch innovative Wirkstoffkombinationen – Produktentwicklungen
• Optimierung des indikationsspezifischen Einsatzes von HA-Präparaten (Unterschiede Wirkstoffkombinationen etc.) im Behandlungsalgorithmus weiterer orthobiologischer Therapieverfahren
• Aufarbeitung des Forschungsbedarfs unter Beachtung aktueller Studien­limitationen (Vermeidung von
  „research waste“)

Literatur

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9. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie Und Unfallchirurgie e.V. Gonarthrose Version 4.0 vom 24.01.2024. 2024; Verfügbar unter: https://register.awmf.org/de/leitlinien/detail/033-004
10. Phillips M, Bhandari M, Grant J, Bedi A, Trojian T, Johnson A, u. a. A Systematic Review of Current Clinical Practice Guidelines on Intra-articular Hyaluronic Acid, Corticosteroid, and Platelet-Rich Plasma Injection for Knee Osteoarthritis: An International Perspective. Orthop J Sports Med. 1. August 2021;9(8):23259671211030272.
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18. APTISSEN S.A. Synolis VA Product Monograph [Internet]. Aptissen Webseite; o.J. Verfügbar unter: https://synolis.com/wp-content/uploads/2022/09/Aptissen-Monograph-V3.0.pdf
19. Heisel J, Kipshoven C. Hyaluronic acid with sorbitol – efficacy and tolerability of intra-articular treatment for osteoarthritis of the knee. 2012; Verfügbar unter: DOI: 10.3238/oup.2012.0261-0266
20. Athokpam A, HD V, Kalaiah K, Reddy P, Kiran S. Efficacy of intra-articular hyaluronic acid with sorbitol injection for pain relief in primary osteoarthritis knee. International Journal of Orthopaedics Sciences. 2024;10(4):170–9.
21. Metsavaht L, Leporace G, Crespo B, Gonzalez F, Pereira MM, Guadagnin EC, u. a. Gait kinematics of osteoarthritic knees after intra-articular viscosupplementation: A double-blinded randomized controlled trial. The Knee. 1. März 2024;47:102–11.

An increasing number of publications within the last few years highlights the growing interest in Orthobiologics and its status in sports medicine, especially for the therapy of overuse-related and regenerative damage (see article by Dr. Dr. Andreas Först „Orthobiologika“ in sportärztezeitung 1/24) (4).

Orthobiologics currently available for typical orthopaedic pathologies include hyaluronic acid (HA), platelet-rich plasma (PRP), autologous conditioned serum (ACS), bone marrow aspirate concentrate (BMAC), bone marrow-derived stem cells (BMSCs), adipose-derived mesenchymal stem cells (AD-MSCs) and synthetic scaffolds, besides others for trauma surgery (5).

With a worldwide prevalence of 22.9% (>40-year-olds) (6) and effects on the quality of life and activities of daily living of those affected, knee osteoarthritis (KOA) leads to considerable social consequences and economic costs (7). Consequently, new preventive and conservative therapy options and treatment approaches, especially in sports medicine, will continue to be of great importance. The advantages of Orthobiologics are their therapeutic potential, minimal invasiveness, and ‚manageable‘ costs compared to surgical therapies (8).

Clinical Guideline Recommendations

The S2k-Gonarthrosis Living Guideline of the German Society for Orthopaedics and Trauma Surgery recommends strength, endurance and mobility training as part of the conservative treatment of KOA. According to the recommendation updated in 2023, intra-articular corticosteroids injections as short-term management can be considered for treating painful KOA if the dose is as low as possible but effective and the application follows clinical guidelines (9).

However, corticosteroid injections should be carefully considered given the current evidence of significant side effects such as inhibition of cartilage metabolism and possible reduction of cartilage mass (see article by Prof. Dr. Götz Welsch „Update Intraartikuläre Injektionen: Eine aktuelle Literatur-Übersicht“ in sportärztezeitung 4/23)  (10–12).

Side effects can be classified either into local or systemic and immediate or delayed effects, which may depend on the target group (e.g., athletes) and should, therefore, be individually considered (13).

Intra-articular HA injections may be considered in patients in whom the use of NSAIDs is contraindicated or not sufficiently effective. No recommendation can currently be made for a specific PRP preparation/development process (9).

The application of collagen in various diseases of the musculoskeletal system is being discussed increasingly. The first positive outcomes have already been reported for example in patients with KOA (14-19).

In a recent RCT, hydrolyzed collagen peptides led to pain relief and improved functional status and quality of life in patients with collateral ligament pain of the knee compared to the control group receiving oral pain medication and corticosteroid injection, without reported intergroup differences. The intervention group reported higher satisfaction compared to the control group, and no adverse events were documented. Thus, collagen may be a promising treatment alternative and/or adjunct, potentially circumventing the side effects of corticosteroid injections (20).

Collagen

Collagen is a fundamental structural element of connective tissue (organic: bones, teeth, cartilage, tendons, ligaments) and makes up >30% of the total protein in humans (21-23). A total of 28 different types of collagens are distinguished, some of whose functions are still unclear (24):

• Collagen type I – fibre-forming in collagen fibres: skin, tendons, bone, dentin, fibrocartilage, cornea
• Collagen type II – fibre-forming: hyaline and elastic cartilage, vitreous body
• Collagen type III – fibre-forming in reticulin fibres: skin, skeletal muscles, blood vessels

Collagen is structurally composed of three long, left-handed amino acid chains (two identical α-1 chains and one α-2 chain) coiled into a compact right-handed triple helix (25). Enzymatic hydrolysis breaks collagen into smaller peptides, affecting bioavailability and absorption in the body. Due to the molecular weight of <3,000 Daltons, collagen peptides have a high biocompatibility (26,27). The mode of action of collagen is based on complex mechanisms that have not yet been understood in detail and require further clinical testing (15).

Cautious positive findings indicate a possible benefit of oral collagen supplementation (type II native or hydrolysate) for osteoarthritis (see article by Prof. Dr. Nadine Berling und Ronny Heldt-Döpel „Kollagene im Sport: Arthroseprävention und -therapie“ in der sportärztezeitung 3/23) (26). Collagen supplementation has provided initial evidence of increased mineral mass and bone density and inhibition of inflammatory cytokines in animal and human studies (28).

In their review, Lin et al. (2023) found a significant reduction in pain in patients with KOA after supplementation with collagen peptides. However, the significance of the results is limited due to possible biases such as small sample sizes and inconsistencies within the included studies. The confidence in the effect estimates for the outcome pain using GRADE is rated as moderate and for ‚adverse effects‘ as very low (29).

Another clinical application of collagen is via local injections, which has already shown positive outcomes in various musculoskeletal conditions, e.g. in patients with KOA (14-19) and tendonitis (30).

Tarantino et al. (2023) categorize intra-articular administration of type I collagen as effective in reducing symptoms and improving function in patients with KOA based on the results of seven studies. In some cases, no side effects occurred, while in other studies, moderate reactions to the injections and pain at the injection sites were reported. Long-term follow-up and further in vitro and in vivo research are advocated to confirm the results so that the effects of type I collagen as an intra-articular treatment for KOA can be understood in detail (31). Due to the risk of bias in the individual studies, the results should be critically scrutinized and consistently placed in the context of the entire literature.

Exemplary Comparison of Collagen Products

Table 1 shows an exemplary comparison of collagen products for the musculoskeletal system using the example of intra-articular injections. Some manufacturers also offer other products in adapted formulations for other indications. This comparison focuses on the products Arthrys®, CHondroGrid® and MD-Knee due to the availability of information. However, a recent review also listed other products such as Cartifill, CartiZol and Fibroquel (23).

The table shows differences between the available products for intra-articular injections, e.g. in terms of origin (bovine/porcine) and molecular weights (<3kDa/300kDa). While Arthrys®5 and MD-Knee are ready-to-use injectables, CHondroGrid® must be mixed with sterile water for injections before administration. Before the respective application, the individual manufacturer’s instructions for the products must be checked and followed strictly.

A comprehensive preparation for the application of Orthobiologics and hygienically correct work under aseptic conditions are mandatory to minimize the risk of complications and infection (see Herstellerangaben, Hygieneleitlinien zu Punktion und Injektion der KRINKO und S-1 Leitlinie Intraartikuläre Punktionen und Injektionen: Hygienemaßnahmen – in Überarbeitung, AWMF) (2,32,33).

Case Report: Knee – Cartilage Damage

First experiences from the practical application of intra-articular collagen injections in sports medicine have been documented. A 60-year-old male patient (former professional athlete) with symptomatic KOA and cartilage damage (femoropatellar III°-IV°) re-introduced himself in our clinic. The patient initially presented with severe knee pain (VAS 6-7/10) after prolonged walking (>3 km) and was severely restricted in his daily activities. After comprehensive initial diagnostics, the patient began intensive medical training therapy to improve the muscular stabilization of the knee joint (personal training by sports scientists – supervised training recommended AAOS – Guideline 2021). Adjuvant therapy with intra-articular injections to improve mobility and joint function, relieve pain and promote regeneration completed the treatment concept.

• Day 0: (diagnostics: joint inflammation -> aspiration of synovial fluid); 1 intra-articular HA injection (high molecular weight) under sonographic guidance
• Day 7: 1 intra-articular HA injection (high molecular weight) under sonographic guidance
• Day 14: (diagnostics: no joint inflammation or joint effusion); 1 intra-articular PRP injection (low leukocyte) under sonographic guidance

Following the first treatment cycle, the patient’s quality of life improved due to significantly reduced pain when walking longer distances.

The patient reported local pain behind the patella at the next appointment following a hiking vacation. Therefore, alternative treatment options were presented.

• Day 28: (diagnostics: no joint inflammation or joint effusion); 1 intra-articular injection of collagen sonographic guidance

The patient received an intra-articular injection of Arthrys® 5mg/2ml. Three days later, the patient reported a significant reduction in pain when walking (VAS 2/10) and was able to resume his normal daily activities. This condition was maintained for three months.

Conclusion

The combination therapy of Orthobiologics may improve conservative treatment options and shows promising effects in enhancing patient outcomes. Treatment algorithms are currently developed to identify possible treatment synergisms and enable the most effective synergisms based on the assumed mode of action and the presumed effects of different available products in combination with the first clinical experiences.

The challenge moving forward to advance Orthobiologics in sports medicine will be identifying and evaluating optimal formulations and combinations of available treatments for the most appropriate clinical indications.

High-quality research is urgently needed to support the current presumptions and treatment ideas. Therefore, it remains essential for clinicians to critically evaluate the treatment options individually and to stay informed about the latest research findings and evidence-based recommendations.

Literature

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30. Uroz NZ. COLLAGEN MEDICAL DEVICE INFILTRATIONS IN SHOULDER PATHOLOGIES. CALCIFIC SUPRASPINATUS TENDINITIS. Physiological Regulating Medicine. 2016;15–7.
31. Tarantino D, Mottola R, Palermi S, Sirico F, Corrado B, Gnasso R. Intra-Articular Collagen Injections for Osteoarthritis: A Narrative Review. Int J Environ Res Public Health. 1. März 2023;20(5).
32. Labmayr V, Eckhart FJ, Smolle M, Klim S, Fischerauer SF, Bernhardt G, u. a. Sterile Punktion großer Gelenke. Oper Orthop Traumatol. 1. Februar 2023;35(1):65–80.
33. Infektionsprävention (KRINKO). Kommentar zur Empfehlung „Anforderungen an die Hygiene bei Punktionen und Injektionen“. Robert Koch-Institut; 2021. S. 13–15.
34. TISS’YOU S.r.l. Arthrys – Regenerative peptides [Internet]. TISS’YOU S.r.l; Verfügbar unter: https://www.tissyou.com/wp-content/uploads/2020/11/Arthrys_brochure_web_pagine-singole-ENG.pdf
35. Bioteck S.p.A. CHondroGrid – The new collagen way. Innovative und progressive Behandlungsmethode bei Chondropathie. Produktinformation SpongioTech; o.A..
36. Guna S.p.a. Manual of Injection Therapy for the Musculoskeletal System. 2022.

liebe Mitstreiter im Bereich der innovativen und regenerativen Orthopädie,

am Samstag, 30. November 2024 dürfen wir Sie herzlich zu einer neu geschaffenen Plattform zum Thema regenerative orthobiologische Orthopädie einladen. Es ist uns gelungen, einen Kongress zu organisieren, in dem wir den Bereich der konservativen und operativen Konzepte sowie Innovationen und Entwicklungen darstellen können. Es erwartet Sie ein Programm mit hochkarätigen Referenten aus dem In- und Ausland. Wir sind sehr gespannt, wohin sich die Reise der Orthopädie in den nächsten Jahren entwickeln wird.

Melden Sie sich am besten gleich an und sichern Sie sich ein Ticket. Die Teilnehmerzahl ist limitiert:

https://www.eventbrite.com/e/orthobiologica-hamburg-tickets-1030140948307.

Zum Programm: ORTHOBIOLOGICAProgramm_HH

Wir würden uns sehr freuen, Sie am 30. November in dieser besonderen Location in der Hafencity begrüßen zu dürfen.

Philip Catala-Lehnen und Johannes Holz

Wissenschaftliche Leitung

Ein Anstieg der Publikationszahlen unterstreicht das wachsende Interesse sowie den Stellenwert von Orthobiologika in der Sportmedizin, insbesondere zur Beschleunigung der Therapie von überlastungsbedingten und degenerativen Schädigungen [4] (siehe dazu Artikel von Dr. Dr. Andreas Först „Orthobiologika“ in der sportärztezeitung 1/24). Zu den zurzeit verfügbaren Orthobiologika für typische orthopädische Pathologien zählen hyaluronic acid (HA), platelet-rich plasma (PRP), autologous conditioned serum (ACS) bzw. blood clot secretom (BCS), bone marrow aspirate concentrate (BMAC), bone marrow-derived stem cells (BMSCs), adipose-derived mesenchymal stem cells (AD-MSCs) und synthetic scaffolds sowie weitere für die Unfallchirurgie [5].

Mit einer weltweiten Prävalenz von 22,9 % (> 40-jährige) [6] und negativen Auswirkungen auf Lebensqualität und Aktivitäten des täglichen Lebens von Betroffenen führt Kniearthrose (knee osteoarthritis – Knie-OA) zu erheblichen sozialen Folgen und wirtschaftlichen Kosten [7]. Demzufolge sind neue präventive und konservative Therapie­optionen und Behandlungsansätze, gerade im Bereich der Sportmedizin, auch zukünftig von großer Bedeutung. Vorteile von Orthobiologika sind neben dem großen Therapiepotenzial auch die minimale Invasivität und die „überschaubaren“ Kosten im Vergleich zu operativen Therapien [8].

Aktuelles aus der Leitlinie

Die S2k-Gonarthrose Living Guideline der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie e. V. empfiehlt im Rahmen der konservativen Therapie von Knie-OA primär Kraft-, Ausdauer- und Beweglichkeitstraining. Als Injektionen können laut 2024 aktualisierter Empfehlung intraartikulär applizierte Corticosteroide kurzzeitig für die Therapie von schmerzhafter Gon­arthrose erwogen werden, wenn diese möglichst niedrig, aber wirksam dosiert sind und die Applikation leitliniengerecht durchgeführt wird [9]. Corticosteroidinjektionen sollten angesichts der aktuell vorliegenden Hinweise auf erhebliche Nebenwirkungen, wie z. B. die Hemmung des Knorpelstoffwechsels und Reduktion der Knorpelmasse sorgfältig abgewogen werden (siehe dazu Artikel von Prof. Dr. Götz Welsch „Update Intraartikuläre Injektionen: Eine aktuelle Literatur-Übersicht“ in der sportärztezeitung 4/23)  [10 – 12]. Nebenwirkungen lassen sich in lokale und systemische sowie sofortige und verzögert auftretende Nebenwirkungen einteilen, die von der Zielgruppe abhängig sein können (z. B. Sportler) und demzufolge individuell betrachtet werden sollten [13]. Intraartikuläre HA-­Injektionen hingegen können bei Patienten erwogen werden, bei denen der Einsatz von NSAR kontraindiziert oder nicht ausreichend wirksam ist. Für ein bestimmtes Herstellungsverfahren von PRP kann derzeit keine Empfehlung gegeben werden [9].

Zurzeit wird vermehrt die Applikation von Kollagen bei verschiedenen Erkrankungen des muskuloskelettalen-Systems diskutiert, z. B. konnten bei Patienten mit Knie-OA bereits erste positive Outcomes berichtet werden [14 – 19]. In einem aktuellen RCT führten hydrolysierte Kollagenpeptide bei Patienten mit Seitenbandschmerzen am Knie im Vergleich zur Kontrollgruppe, die orale Schmerzmedikation und eine Corticosteroidinjektion erhielt, zu einer Schmerzlinderung und Verbesserung des funktionellen Status und der Lebensqualität, ohne Intergruppenunterschiede. Die Interventionsgruppe gab eine höhere Zufriedenheit an und es wurden keine unerwünschten Ereignisse dokumentiert. Demzufolge könnte Kollagen eine vielversprechende Behandlungsalternative und/oder Ergänzung darstellen und möglicherweise Nebenwirkungen von Corticosteroidinjektionen umgehen [20].

Kollagen

Kollagen ist ein grundlegendes Strukturelement des Bindegewebes (organisch: Knochen, Zähne, Knorpel, Sehnen, Bänder) und macht bei Menschen > 30 % des Gesamtproteins aus [21 – 23]. Insgesamt werden 28 verschiedene Arten von Kollagen unterschieden, bei denen einige Funktionen noch unklar sind [24]:

• Kollagen Typ I – faserbildend in Kollagenfasern: Haut, Sehnen, Knochen, Dentin, Faserknorpel, Hornhaut
• Kollagen Typ II – faserbildend: hyaliner und elastischer Knorpel, Glaskörper
• Kollagen Typ III – faserbildend in Retikulinfasern: Haut, Skelettmuskulatur, Blutgefäße

Kollagen besteht strukturell aus drei langen, linkshändigen Aminosäureketten (zwei identische α1-Ketten und eine α2-Kette), die zu einer kompakten rechtshändigen Dreifachhelix gewickelt sind [25]. Durch enzymatische Hydrolyse wird Kollagen in kleinere Peptide aufgespalten, wodurch die Bioverfügbarkeit und Absorption im Körper beeinflusst werden. Durch das Molekulargewicht von < 3.000 Daltons weisen Kollagenpeptide eine hohe Biokompatibilität auf [26, 27]. Die Wirkweise von Kollagen basiert auf komplexen Mechanismen, die noch nicht im Detail nachvollzogen sind und weiter klinisch geprüft werden müssen [15].

Vorsichtige positive Befunde weisen auf einen Nutzen der Einnahme von Kollagenpräparaten (Typ II nativ oder hydrolysat) bei Arthrose hin (siehe dazu Artikel von Prof. Dr. Nadine Berling und Ronny Heldt-Döpel „Kollagene im Sport: Arthroseprävention und -therapie“ in der sportärztezeitung 3/23) [26]. Durch Kollagensupplementation konnten in einzelnen Tier- und Humanstudien erste Hinweise auf eine Zunahme der Mineralmasse und Knochendichte und Hemmung entzünd­licher Zytokine dokumentiert werden [28]. Lin et al. (2023) fanden in ihrer Übersichtsarbeit eine signifikante Schmerzreduktion bei Patienten mit Knie-OA nach Supplementation von Kollagenpeptiden. Die Aussagekraft der Ergebnisse ist jedoch aufgrund möglicher Verzerrungen, kleiner Stichproben und Inkonsistenzen innerhalb der eingeschlossenen Studien begrenzt. Die Vertrauenswürdigkeit in den Effektschätzer für das Outcome Schmerz mittels GRADE-Beurteilung wird als moderat und für „adverse effects“ als sehr niedrig eingestuft [29].

Eine andere klinische Anwendung von Kollagen ist über lokale Injektionen möglich, die bei verschiedenen Erkrankungen des Muskuloskelettalen-Systems bereits positive Outcomes gezeigt hat, z. B. bei Patienten mit Knie-OA [14 – 19] und Sehnenentzündungen [30]. Tarantino et al. (2023) ordnen die intraartikuläre Verabreichung von Typ-I-Kollagen, basierend auf den Ergebnissen von sieben Studien, als wirksam zur Symptomreduktion und Verbesserung der Funktionsfähigkeit bei Knie-OA ein. Während z. T. keine Nebenwirkungen auftraten, wurden in anderen Studien moderate Reaktionen auf die Injektionen und Schmerzen an den Injektionsstellen berichtet. Zur Bestätigung der Ergebnisse wird sich für Langzeiterhebungen und weitere in-vitro- und in-vivo-­Forschung ausgesprochen, damit die Auswirkungen von Typ-I-Kollagen als intraartikuläre Behandlung für Knie-OA noch umfassender nachvollzogen werden können [31]. Durch Verzerrungsrisiken der Einzelstudien sollten die Ergebnisse kritisch hinterfragt und stets in die gesamte Fachliteratur eingeordnet werden.

Exemplarischer Vergleich von Kollagenprodukten

Die Tabelle zeigt einen exemplarischen Vergleich von Kollagenprodukten für die Anwendung am muskuloskelettalen-­System am Beispiel intraartikulärer Injektionen. Die Hersteller bieten z. T. auch weitere Produkte in angepassten Zusammensetzungen für andere Indikationen an. Der Fokus liegt auf den Produkten Arthrys®5, CHondroGrid® und MD-Knee aufgrund der Verfügbarkeit von Informationen, gleichwohl in einer aktuellen Übersichtsarbeit noch weitere Produkte wie z. B. Cartifill, CartiZol und Fibroquel aufgeführt wurden [23]. Die Tabelle zeigt Unterschiede zwischen den verfügbaren Produkten für intra­artikuläre Injektionen, z. B. bezüglich des Ursprungs (Rind / Schwein) und der Molekulargewichte (< 3 kDa / 300 kDa). Während Arthrys®5 und MD-Knee gebrauchsfertig sind, muss CHondroGrid® vor Verabreichung mit sterilem Wasser für Injektionen angemischt werden. Vor der jeweiligen Applikation sind zwingend die individuellen Herstellerangaben der Produkte zu beachten. Eine umfassende Vorbereitung der Applikation von Orthobiologika und hygienisch korrektes Arbeiten unter aseptischen Bedingungen sind zur Minimierung des Komplikationsrisikos und der Infektionsgefahr obligat (Beachte: Herstellerangaben, Hygieneleitlinien zu Punktion und Injektion der KRINKO und S-1 Leitlinie Intraartikuläre Punktionen und Injektionen: Hygienemaßnahmen – in Überarbeitung, AWMF) [2, 32, 33].

Case-Report: Knorpelschaden Kniegelenk

Erste Erfahrungen aus der praktischen Anwendung von intraartikulären Kollageninjektionen aus der sportmedizinischen Praxis. Wiedervorstellung eines 60-jährigen männlichen Patienten (ehemaliger Profisportler) mit symptomatischer Knie-OA und Knorpelschaden (femoropatellar III° – IV°). Der Patient stellte sich ursprünglich mit starken Schmerzen im Knie (VAS 6 – 7 / 10) nach längeren Gehstrecken (> 3 km) vor und war in seinen Alltagsaktivitäten stark eingeschränkt. Nach einer umfassenden initialen Diagnostik begann der Patient mit einer intensiven medizinischen Trainingstherapie zur Verbesserung der muskulären Stabilisierung des Kniegelenks (personal Training durch Sportwissenschaftler – supervisiertes Training empfohlen AAOS – Guideline 2021). Eine adjuvante Therapie mit intraartikulären Injektionen zur Verbesserung der Beweglichkeit und Gelenkfunktion, Schmerzlinderung und Regenerationsförderung komplettierte das Therapiekonzept.

• Tag 0: (Diagnostik: Gelenkentzündung -> Aspiration der Synovialflüssigkeit); 1 intraartikuläre HA-Injektion (mit hohem Molekulargewicht) unter sonografischer Kontrolle
• Tag 7: 1 intraartikuläre HA-Injektion (hohes Molekulargewicht) unter sonografischer Kontrolle
• Tag 14: (Diagnostik: keine Gelenkentzündung oder Gelenkerguss); 1 intraartikuläre PRP-Injektion (leukozytenarm) unter sonografischer Kontrolle

Dem ersten Behandlungszyklus folgend verbesserte sich die Lebensqualität des Patienten durch eine deutliche Schmerzreduktion bei längeren Gehstrecken.Die Wiedervorstellung des Patienten folgte einem Wanderurlaub aufgrund von lokalen Schmerzen hinter der Patella, woraufhin dem Patienten alternative Behandlungsoptionen vorgestellt wurden.

• Tag 28: (Diagnostik: keine Gelenkentzündung oder Gelenkerguss); 1 intraartikuläre Injektion von Kollagen unter sonografischer Kontrolle

Der Patient erhielt eine intraartikuläre Injektion von Arthrys® 5 mg / 2 ml. Drei Tage später berichtete der Patient von einer deutlichen Schmerzreduktion beim Gehen (VAS 2 / 10) und konnte seinen normalen Alltagsaktivitäten wieder gewohnt nachkommen. Dieser Zustand konnte für drei Monate aufrecht gehalten werden.

Fazit

Orthobiologische Kombinationstherapien zeigen vielversprechende Ergebnisse für patientenrelevante klinische Outcomes. Auf Basis der angenommenen Wirkmechanismen und der klinischen Erfahrungen werden zurzeit unterschiedliche Behandlungsalgorithmen entwickelt, mit dem Ziel, potenzielle Therapiesynergismen möglichst effektiv nutzbar zu machen.

Die Herausforderung bei der (Weiter-) Entwicklung von Kombinationstherapien in der Sportmedizin besteht darin, indikationsspezifisch optimale Kombinationen mit den verfügbaren Produkten zu ermitteln und die potenziellen Effekte zu evaluieren. Dafür sind randomisierte kontrollierte Studien unter standardisierten Bedingungen obligat. Behandlungsoptionen sollten daher zwingend individuell abgewägt und kritisch analysiert werden. Klinisch Tätige sollten sich fortlaufend über die aktuellsten Forschungsergebnisse und evidenzbasierten Empfehlungen informieren.

Literatur

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Elite-Schiedsrichter in der Fußballbundesliga sollen trotz der körperlich anspruchsvollen Belastung viele Saisons auf höchstem Niveau einsatzbereit sein, idealerweise mit möglichst wenig Ausfallzeiten [18]. Damit Schiedsrichter die Einhaltung aller Regeln überprüfen können, müssen sie sich optimal zum Ball positionieren und während des gesamten Spielablaufs, dem Spieltempo folgend eine uneingeschränkte Bewegung über das Spielfeld leisten können [16]. Der DFB umfasst rund 160 Elite-Schiedsrichter in den ersten drei Fußball-Ligen und im DFB-Pokal der Männer. In Teams übernehmen sie die unparteiische Begleitung des Spielbetriebs für rund 1.000 Spiele pro Saison im nationalen Bereich [3, 5]. Die Schiedsrichter sind neben den Fußballspielern auch aktive Teilnehmer auf dem Spielfeld und legen bis zu 11 km Laufstrecke während einer Partie zurück [10, 17]. Damit entspricht die spielspezifische Belastung der Schiedsrichter der Belastung der Profifußballer [6, 9, 17]. Neben den theoretischen Regelkenntnissen müssen also auch passende körperliche und mentale Voraussetzungen sichergestellt werden, weshalb eine jährliche standar­di­sierte Leistungsüberprüfung der Schiedsrichter erfolgt [4]. Dr. Matthias Jöllenbeck ist seit 2020 Schiedsrichter in der Fußballbundesliga und hat dort bereits 44 Spiele begleitet. Hauptberuflich ist er als Arzt im Fachbereich Orthopädie und Unfallchirurgie tätig. Er kennt daher die Herausforderungen, die sich in der adäquaten ärztlichen Betreuung von Elite-Schiedsrichtern stellen, aus beiden Perspektiven. Dr. Matthias Jöllenbeck hat u. a. während der Spielzeit 2020 / 2021 gemeinsam mit Dr. Ulrich Schneider (Sportklinik Hellersen und betreuender Arzt der Elite-Schiedsrichter) und Johannes Egelseer (hauptamtlicher DFB-­Fitnesstrainer der Elite-Schiedsrichter) ein Verletzungs­screening der deutschen Elite-Schiedsrichter (Schiedsrichter (-assistenten) der Bundesliga und 2. Bundesliga) durchgeführt.

Verletzungen

Schiedsrichter sind einem hohen Maß an körperlicher Belastung und damit einhergehend einem erhöhten Verletzungsrisiko ausgesetzt [14]. Im Fußballsport wurde bereits eine Korrelation zwischen Verletzungen und Ausfall­zeiten mit dem Alter, Trainingsumfang, der Trainingssteuerung und dem Spiellevel gezeigt [2]. Verletzungen von Schiedsrichtern treten in unterschiedlichen Settings auf, bei den Elite-Schiedsrichtern wurden in der Spielsaison 2020 / 2021 63 % aller Verletzungen im Training, 30 % im Spiel und 7 % während Leistungstests dokumentiert [8]. In seinem Rekordspiel zog sich der Elite-Schiedsrichter Dr. Felix Brych vor kurzem einen Kreuzbandriss zu und musste operativ versorgt werden [2]. Viel häufiger treten bei Schiedsrichtern jedoch kontaktlose Verletzungen an der unteren Extremität auf, also weniger akute „gradual-onset injuries“, mit langsam zunehmenden Beschwerden [11, 13]. 52 % der nicht-traumatischen, chronischen Verletzungen der deutschen Elite-Schiedsrichter waren Tendinosen und Tendinitiden (Grafik) [8].

Case-Report 1: Knorpelschaden Kniegelenk

Ein 45-jähriger Schiedsrichter mit symp­tomatischem Knorpelschaden III° – IV° an der medialen Femurkondyle, frustrane konservativer Therapie mittels hochmolekularer Hyaluronsäure (HA), Bandage, Physiotherapie und Analgetika stellte sich bei uns vor. Nach umfassender Diagnostik (Bein- und Fußstatik, Kraftmessung) Start mit orthobiologischer   Kombinationstherapie aus intra­arti­ku­lären PRP- und spezifischer Hyaluron-­Injektionen (Hymovis HYADD®4; Fidia) unter sonografischer Kontrolle mit 2-wöchigem Abstand  (insgesamt drei Infiltrationen: HA-PRP-PRP) und begleitender intensiver medizinischer Trainingstherapie (Fokus auf Stabilisationstraining Knie). Wiedervorstellung zwei Wochen nach Durchführung der letzten Injektion mit Schmerzfreiheit unter Belastung. Als Indiz für die biologische intraartikuläre Regeneration wird die komplette Remission des Reizergusses als latentes Entzündungsäquivalent sono­graphisch festgehalten. Somit ist die belastungsinduzierte Knorpelreizung unter HA und PRP zum Stillstand gekommen und ermöglicht eine vollständige Funktionsbelastung des Gelenkes.

In der Sportmedizin kommen zurzeit unterschiedliche autologe Orthobiologika mit dem Ziel der Beschleunigung und Optimierung der körpereigenen Reparaturmechanismen im Praxisalltag zum Einsatz. Neben Hyaluronsäuren (HA) werden auch Eigenbluttherapien mit plättchenreichem Plasma (PRP) und PRP-Derivaten, wie dem autologen conditioniertem Serum (ACS) / blood cell secretome (BCS) verwendet. Zusätzlich ist auch die Gabe von Cytokinen, Stammzellderivaten, Antikörpern oder Kollagenpräparaten intraartikulär zu diskutieren. Für intraartikulären Viskose­supplementation sind eine Vielzahl an diverser HA verfügbar, die sich in der Wirkweise deutlich unterscheiden. Bei Sportlern haben sich Praxiserfolge bspw. durch spezifische niedrig-molekulare lineare Hyaluronsäuren gezeigt, welches die HA visköser und „stabiler“ macht als quervernetzte HA (siehe dazu auch unseren Artikel zu Hyaluronsäureinjektion bei Gonarthrose in der sportärztezeitung 01/21, Wieber/Catalá Lehnen). Der ehemalige Fußballprofi Stefan Kießling bspw. berichtete in der Ausgabe der sportärztezeitung 01/20 nach 3 HA-Injektionen von einer deutlichen dauer­haften Beschwerdelinderung. Dieses Verfahren nutzen wir auch  bei den Profi-Schiedsrichtern. 

Case-Report 2: Muskelverletzung Oberschenkelrückseite

37-jähriger Schiedsrichter der Bundesliga. Nach Sprinttraining einschießender Schmerz in den linken hinteren Oberschenkel, sofortiger Belastungsabbruch. MR-tomographisch Nachweis eines Mus­kelfaserrisses Typ-IIIa nach Müller-Wohlfahrt des M. Biceps femoris. Nach Diagnosestellung erfolgte bei struktureller Verletzung die initiale Immobilisierung, Kompression- sowie Kryotherapie. An Tag 3, 7 und 12 erfolgte jeweils die lokale PRP-Infiltration (Arthrex ACP®) periläsional unter sonographischer Kontrolle. Am Tag selbst sowie Folgetag der PRP-Infiltration jeweils kein Training der betroffenen Struktur. Zusätzlich zu den Infiltra­tionen der Orthobiologica erfolgte die Anwendung von Stoßwellentherapie 2 – 3 x pro Woche, initial läsionsfern. Unter physiotherapeutischer Anleitung Return-­to-Acitivity noch in Woche 1 (Ergometer, Bewegungstherapie, koordinatives Training). Ab Tag 10 Wiederaufnahme Lauftraining mit sukzessiver Steigerung. Nach erfolgreicher Return-to-­Competition-Testung an Tag 23 Rückkehr auf den Bundesliga-Rasen 26 Tage post-trauma.

Case-Report 3: Überlastung Achillessehne

42-jähriger FIFA-Schiedsrichter mit Beginn der Symptomatik atraumatisch nach Spieleinsatz in der Champions League in Frühphase der Saison (August). In der Folge unter Belastung insbesondere bei Sprint / Antritt sehr starke Schmerzen mit VAS 9/10. Beginn physikalische und manuelle Therapie mit Stoßwellen-Anwendung. Im Saison-Peak mit wöchentlichen, auch internationalen Einsätzen keine längeren Ruhephasen möglich. Unter fortgeführter Spiel- sowie Trainingsbelastung keine Beschwerdelinderung trotz o.g. engmaschiger Behandlung, nun auch mit Ruheschmerz. Bei Beschwerdepersistenz und frustranem Verlauf MR-morphologisch nun Knochenödem am Achillessehnenansatz, Bursitis calacanei mit kleinem Längsriss der Achillessehne über 6 mm. In der Folge sofortige Belastungsreduzierung (Sprintkarenz im Training, Ausdauereinheiten auf Ergometer), lokale mechanische Entlastung (Keileinlage, Weichbettung, Änderung Schuhwerk). Über 14 Tage manualtherapeutische Inten­sivbehandlung begleitet von 3-maliger Infiltration von PRP (Arthrex ACP®) lokal. Unter o. g. Maßnahmen deutlicher Beschwerderückgang unter Belastung von VAS 4 / 10 über zwei Wochen bis hin zur Beschwerdefreiheit (VAS 1 / 10). Wiederaufnahme Lauf- und Sprinttraining, Fortführung Bundesliga-Einsätze.

Fazit

Die Case-Reports zeigen, wie anspruchsvoll die adäquate, an die spielspezifische Belastung der Schiedsrichter angepasste Behandlung ist. Schiedsrichter sollten als besonderes Patientenklientel angesehen werden, da die hohen körperlichen Anforderungen in einem Alter stattfinden, in dem auch im Freizeitsport die Inzidenz für Muskel und Sehnenverletzungen deutlich erhöht ist. Daher sollten Screening-Untersuchungen auf Sehnenpathologien und Präventionsprogramme für Schiedsrichter implementiert werden. Eine Analyse der aktuellen Fachliteratur und die Erfahrungen aus der Praxis verdeutlichen den Forschungsbedarf über Schiedsrichter und deren Belastungen als Hochleistungssportler. Die Ergebnisse des Verletzungsscreenings der Elite-Schiedsrichter von Dr. Jöllenbeck und Kollegen werden zeitnah publiziert und damit einen weiteren wichtigen Beitrag leisten, um die Behandlung dieser besonderen Patientengruppe weiterzuentwickeln.

Literatur

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[18] Yousefian, F. et al. (2023) ‘Intensity demands and peak performance of elite soccer referees during match play.’, Journal of science and medicine in sport, 26(1), pp. 58–62. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jsams.2022.10.006.

Weiterer Autor des Artikels: Dr. med. Ulrich Schneider

Risikofaktoren

Sportlerinnen haben ein höheres Risiko für Stressfrakturen als männliche Athleten. Die Prävalenz ist bei Turnern, Langläufern und Leichtathleten besonders hoch [11]. Für einen problematischen Verlauf des Heilungsprozesses gibt es einige lokale und patientenabhängige Risikofaktoren. Zu den lokalen Risi­ko­faktoren zählen offene Frakturen, Aus­maß der Weichteilschädigung, Infektion der Wunde oder des Knochens, arterielle Verschlusskrankheit, ein falsches Implantat oder unangepasste Osteo­­synthesetechnik. Hinzu kommen die patientenabhängigen Risikofaktoren. Dazu gehört Nikotinkonsum, Erkrankung an Diabetes Mellitus, Immun­supression, Mangel- oder Unterernährung, Alter und Alkoholkrankheit [10]. Pseudarthrose treten an den unteren Extremitäten häufiger auf als an den oberen Extremitäten, was wohl mit einem geringeren Weichteilanteil und dem erhöhten Auftreten von offenen Frakturen zu begründen ist [5, 6]. Bei der Tibia liegt die Pseudarthroserate bei 45 % beim Radius nur bei 5 % [5, 15] (s. auch Artikel „Mittelfußbruch“ – Häusser, Wieber, Catalá-Lehnen, sportärztezeitung 04/20

Therapie

Sowohl bei akuten als auch bei Stressfrakturen können Pseudarthrosen auftreten. Es gibt einige Therapieverfahren, die hier zum Einsatz kommen können, bevor über eine operative Revision nachgedacht werden muss. Man sollte möglichst früh im Heilungsverlauf mit der Therapie beginnen. Zur konservativen Therapie von Frakturen und Pseud­arthrose zählen neben der Physiotherapie, die Stoßwellen-, Magnetfeld- und die Ultra­schalltherapie.

Stoßwellentherapie

Bei der Stoßwellentherapie konnten in Studien bei frischen Frakturen keine verbesserte Knochenheilung beobachtet werden (siehe dazu auch Artikel „ESWT beim Knochenödem“ – Schmitz, Catalá-Lehnen, sportärztezeitung 03/21). Im Bereich der Pseudoarthosen konnten einige nicht-kontrollierte, nicht-randomisierte Studien einen positiven Effekt im Heilungsprozess beobachten [1]. In einer Studie aus dem Jahr 2000 konnte bei 77,5 % eine Heilung der Pseudar­throse nach einmaliger Stoßwellentherapie festgestellt werden [14]. Diese Ergebnisse müssen jedoch durch neue hochwertige RCTs belegt werden [1, 4].

Magnetfeldtherapie

Bei der Magnetfeldtherapie zeigen früh durchgeführte Studien kontroverse Ergebnisse. Bei tierexperimentellen Studien konnte eine signifikante Steigerung der Kallusfestigkeit beobachtet werden. Dieser Effekt konnte beim Patienten noch nicht bestätigt werden [12]. Einige Studien zeigen eine schnellere Knochenheilung bei der Magnetfeldtherapie, andere zeigen keine Unterschiede zwischen Kontroll- und Inter­ven­tionsgruppe. Es fehlen auch in diesem Bereich aktuelle Studien [12, 16]. Eine Studie von 2011 zeigt, dass die Magnetfeldtherapie bei Pseudarthrose nicht wirksam ist [12] (s. auch Artikel Häusser, Wieber, Catalá-Lehnen, sportärztezeitung 04/20).

Niedrig intensiv gepulste Ultraschalltherapie

Wirkmechanismus: Knochen reagieren auf mechanische Reize durch den Auf- und Abbau des Knochengewebes. Diesen Effekt macht sich die niedrig gepulste Ultraschalltherapie zu Nutzen. Das Ultraschallgerät erzeugt eine Schock­welle, die durch den kurzfristigen Druckanstieg und -abfall den Kavitationseffekt hervorruft und auf die Zellen wie ein mechanischer Reiz wirkt. Durch diesen Reiz wird in der Zelle eine Reihe von Prozessen in Gang gesetzt, die zu einer verbesserten Vaskularisierung führen [10]. Durch die Vaskularisierung kann die enchondrale Ossifizierung voranschreiten [7, 9, 10].

Therapie: Die Therapie kann vom Patienten eigenständig nach Anleitung durch den Mediziner durgeführt werden. Dabei wird das Gerät an die, durch Röntgenkontrolle identifizierte Pseudoarthroseregion unter Verwendung eines Kontaktgels angelegt. Die Therapie wird zwischen 90 und 120 Tagen, täglich 20 min durchgeführt. Während der Therapie sollte ein Verrutschen des Gerätes vermieden werden. Bei dieser Therapie ist die Compliance des Patienten von besonderer Bedeutung [7, 1]. Anfängliche Nebenwirkungen wie Wärmeentwicklung und Rötungen wurden durch die gepulsten Ultraschallwellen vermieden [8].

Fallbeispiele

Torwart, 1. Regionalliga, Tibiaschaft(re)fraktur

In einem Freundschaftsspiel zweier Amateurligavereine kam es zwischen Torwart und Gegenspieler im Kampf um den Ball zu einem Frontalzusammenstoß mit offener Sohle. Der Torwart beschrieb, extreme Schmerzen im Bereich der rechten Tibiakante zu haben (NRS 8/10). Er konnte zu demonstra­tiven Zwecken das Bein leicht belasten und hierbei eine unphysiologische Wippbewegung im schmerzhaften Bereich provozieren. Für den Transport ins Krankenhaus wurde die Tibia stabil getaped und mit einem Cryo-Kompressionsverband versorgt. Das Röntgenbild zeigte eine Tibiaschaftfraktur, eine Schrägfraktur mit gerade verlaufender Frakturlinie (Abb. 1).

Der Spieler wurde stationär aufgenommen und erhielt neben Antikoagulations­therapie und Novalgin eine Oberschenkelgipsschiene und Unterarmgehstützen. Mit verschiedenen Ärzten evaluierte der Spieler Pro und Contra operativer und konservativer Therapie. Nach zwei Tagen entschied er sich gegen eine OP und wurde nach Hause entlassen. Voraussetzung hierfür war konsequente Ruhe, Hochlegen des Beines und eine wöchentliche Röntgenkontrolle, um Achsabweichungen im Knochenheilungsprozess erkennen zu können. Ab der 2. Woche begann die Physiotherapie. Um den Abtransport der Schwellung, welche sich deutlich im Sprunggelenk und Fuß abgelagert hatte, zu unterstützen, wurde der Unterschenkel mit Grifftechniken aus der manuellen Lymphdrainage behandelt. Das Bein wurde dabei nicht aus der Schiene bewegt. Außerdem benutzte der Spieler eigenständig ein EMS-Gerät, welches er hauptsachlich auf den Quadriceps applizierte. Nach drei Wochen erhielt der Spieler eine Sarmiento-Brace, welche in einem speziellen Orthopädiefachgeschäft maßangefertigt wurde. Diese sollte er wei­tere drei Wochen tragen. Parallel dazu lag der Fokus weiterhin auf Krafterhaltung der Rumpfmuskulatur und Resorptionsförderung der Schwellung. Nach sechs Wochen konnte der Spieler mit 15 kg die Teilbelastung starten. Als er nach sechseinhalb Wochen mit den Gehstützen auf nassen Badfliesen ausrutschte, kam es zu einer erneuten kurzfristigen Schmerzprovokation und deutlichen Schwellungszunahme in der ven­tralen Tibia. Das Röntgenbild zeigte keine Verschiebung der Fraktur (Abb. 2). Jedoch wurden Zeichen einer Refrakturierung wurden im Röntgenbild zwei Wochen später sichtbar (Abb. 3). Schwellung und Schmerz waren inzwischen wieder deutlich reduziert und es konnte weiter langsam mit der Aufbelastung auf 30 kg Teilbelastung gestartet werden. Zusätzlich erhielt der Spieler ein Exogen Gerät zur Ultraschalltherapie zu Hause, welches er täglich 20 min verwendete. Zehn Wochen post-injury, damit vier Wochen post re-injury, konnte der Spieler die komplette Belastung wieder aufnehmen. Die Verwendung des Gerätes läuft aktuell täglich über 20 min weiter und unterstützt den Spieler nach subjektivem Empfinden deutlich bei der weiteren Behandlung. Zusätzlich zu der Behandlung wurde dem Spieler während des gesamten Verlaufs eine Substitution von Vita­min D + Vitamin K empfohlen.

Handballer, 1 Bundesliga, Mittelfußfraktur

Bei einem Richtungswechsel im Trainingsbetrieb verspürte der Spieler in seinem rechten Fuß ein Knacken auf Höhe der Metatarsalen V. Der Sportler hatte Schmerzen bei Belastung des rechten Fußes mit zusätzlicher Schwellung und provoziertem Druckschmerz. Es fand eine akute Versorgung mit Cryotaping statt. Unter Röntgen und MRT Kontrolle konnte die Diagnose eines partialen Frakturrezidives mit diskreten Knochenmarködembildung und Zerrung der plantaren Gelenkkapsel im Metatarsal V gestellt werden. Nach Anamnese und körperlicher Untersuchung ist eine orientierende Ultraschalldiagnostik des Fußskeletts empfehlenswert. Bei geübtem Untersucher sind Sensitivität und Spezifität ähnlich gut wie in der Röntgendiagnostik [3]. Trotzdem sollte sich bei Frakturverdacht eine Röntgendiagnostik des Fußes in drei Ebenen anschließen [2]. Bei Frakturen der Basis von MFK 1– 4 sollte eine Computertomographie ergänzt werden, da diese mit Lisfranc-Luxationsfrakturen einhergehen können. Bei Stressfrakturen ist das MRT Goldstandard, da Röntgenaufnahmen häufig falsch negativ sind [17].

Neben der akuten Schonung und Entlastung durch Unterarmgehstützen und einem Belastungsverbot des Fußes entschied sich der Spieler für eine operative Osteosynthese. Die Operation fand ein Monat nach Verletzungsereignis statt. Bis dahin wurde er mit Magnetfeldtherapie ab dem zweiten Tag post-injury versorgt. Die nach Entlassung startende Physiotherapie bestand aus Lymphdrainage und Oberkörpertraining. Anteilig wurden die Beinbeuger und -strecker in einem kurzen Hebel mittrainiert. Bereits während der ersten Behandlung gab der Spieler an, keine Schmerzen mehr, sondern ein schnelleres Ermüden des Fußes zu bemerken. Nach der Entfernung der Fäden folgte zusätzlich eine sonokontrollierte Infiltration an die Fraktur Metatarsale V rechts von dorsolateral mit 1ml leukozytenarmen PRP. Ergänzend wurde mit der Ultraschalltherapie mit einem Exogen Gerät zur Beschleunigen der Frakturheilung begonnen. Der Patient wurde in die Handhabung des Gerätes eingewiesen und konnte die Therapie eineinhalb Wochen täglich in der Praxis durchführen. Die Ultraschalltherapie wurde durch eine 2x wöchentliche Applikation mit der Stoßwellentherapie sowie Magnetresonanztherapie unterstützt. Vier Wochen postoperativ wurde die Muskulatur des Hüftgelenks sowie des Kniegelenks in der Seitenlage trainiert und die Wade mit Hilfe Elektrotherapie stimuliert, um einer langsam erkennbaren Atrophie entgegen zu wirken. Der Spieler gab weiterhin keine Schmerzen an. Um die Mobilität zu erhalten und das betroffene Gewebe zu unterstützen, wurden außerdem Weichteiltechniken sowie Mobilisationstechniken im umliegenden Gebiet angewendet. Die weiterlaufende physiotherapeutische Behandlung richtete sich nach dem RTA/S (Return to Aktivity/Sports) Schema

Drei Monate post-operativ erhielt der Spieler, unter erneuter Röntgenkontrolle, eine volle Sportfähigkeit sowie eine Freigabe für die volle Belastung. Der Spieler wurde zusätzlich 14 Wochen post-operativ mit dem Ultraschall-Gerät Zuhause versorgt und verwendet dieses täglich für 20 min. Vier Monate nach der OP zeigte sich nach Teilnahme des Spielers an einem Spiel im Röntgen eine Re-Fraktur. Der Spieler musste nach kurzer Spielzeit aufgrund von Schmerzäußerung ausgewechselt werden. Folge war das erneute Einsetzen der Ultraschall-Behandlung zur Beschleunigung des Heilungsverlaufes, erneutes Sportverbot und weiter physiotherapeutische Behandlung (gesteigerter Belastungsaufbau über 14 Tage für Impacts wie Sprünge vorerst nicht freigegeben). Sobald Impacts wieder ausführbar waren, durfte der Spieler mit leichten Kurzdistanzläufen starten und diese Belastung unter Röntgenkontrolle steigern. Drei Monate nach der Re- Fraktur durfte der Spieler nach erneuter Röntgen- und CT-Kontrolle sowie Schmerzfreiheit am Mannschaftstraining voll teilnehmen (Abb. 4). Mit der Freigabe setzte der Spieler auch Ultraschall-Behandlung ab, die ihn nahezu während der gesamten Heilungsphase begleitet hat. Zusätzlich zu der Behandlung wurde dem Spieler während des gesamten Verlaufs eine Substitution von Vitamin D empfohlen.

Fazit

Beide Fallbeispiele verdeutlichen die multifaktorielle Behandlungsweise solcher Frakturen. In der Praxis beobachten wir vor allem positive Ergebnisse hinsichtlich Schmerzskala und Funktionalität, wobei zu berücksichtigen bleibt, dass dies nur subjektive Parameter sind. Eine Reduktion der Schmerzen und Unterstützung der Knochenheilung kann hier auf Ebene der Ernährung, durch Stoßwellentherapie und gegebenenfalls ergänzender Magnetfeldtherapie erreicht werden. Vor allem bei der Ultraschalltherapie berichten die Patienten keinerlei adversen Effekte, wie es teilweise bei der Stoßwelle mit stechenden Schmerzen bei der Behandlung vorkommt. Gegenteilig wird die eigene Handhabbarkeit im Home-Setting als sehr positiv und motivierend empfunden. In beiden Settings konnte eine Ausheilung im multimodalen Therapieansatz beobachtet werden. Bislang fehlen aber weiterhin groß angelegte randomisierte Studien, um den potenziellen Einzeleffekt durch Ultraschalltherapie sicher abschätzen zu können.

Literatur

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HA as well as PRP therapeutic applications show a positive effect regarding effectiveness, pain reduction and improvement of mobility over a period of up to 12 months, whereas HA levels off to a steady state of its positive effects after the first 6 months [12]. Although knee-­replacement surgery provides an effective solution for severe knee osteo­arthritis (OA), for younger and middle-­aged patients with earlier stages of Arthritis, conservative nonsurgical interventions have been proposed [6, 24, 9]. Thus, the International Osteoarthritis Society recommends non-surgical treatment as a first line therapy [33]. Conservative interventions include anal­gesics, non-steroid and steroid anti-­inflammatory drugs, corticosteroid and HA injections. More recently PRP, as a biological therapy, has become an intriguing treatment option to improve the status of the joint [5, 11, 10, 28, 29]. This raises the question whether the effects of HA and PRP is potentiated when a combination therapie of both is used and therefore leads to a possible therapy synergism.

Benefits of Hyaluronan

Currently, there is no evidence regar­ding the intraarticular therapy with PRP or HA, which advises one injection regimen superior to the other. The American Association of Orthopaedic Surgeons (AAOS) does not yet recommend HA in their guidelines for osteoarthritis, but current studies seem to update this recom­mendation [18, 23]. The Society of Orthopaedics and Orthopaedic Chi­rurgy (DGOOC) states in their updated S2k guideline of September 2020, “Intra-articular hyaluronic acid injection may be used in patients in whom the use of NSAIDs is contraindicated or in whom NSAIDs are not sufficiently effective” [27]. HA has viscoelastic as well as anti-­inflammatory and cytoprotective properties, in addition to stimula­ting endogenous HA synthesis [26, 1, 14, 3, 4]. The rheolo­gical and mucoa­dhesive properties are particularly important for artificial joint fluids, as this elastic matter is able to successfully absorb mechanical energy and protect cartilage from damage, tear or abrasion [2]. This properties gain importance especially at high loads such as in competitive sports. The thera­peutic effect and possible side effects of HA depend directly on the molecular weight of the biopolymer, its cross-linking, the dosage and its preperation [1, 26, 23, 17, 19] HA has its peak effect at about 2 months and lasts a total of about 6 months [10, 21]. (For further information please see sportärztezeitung 01/21 and Figure 1).

Benefits of PRP

The last few years, PRP has been used in various indications, including osteo­arthritis and cartilage damage. PRP, as an autologous therapy, releases local growth factors, which in turn stimulate chondrocyte production. This enodgenous effect stimulates the extracellular matrix and could promote cartilage repair [11, 2]. Moreover, PRP has anti-­inflammatory effects by increasing anti-­inflammatory mediators, decreasing proinflammatory mediators and the expression of pro-inflammatory enzy­mes [22]. Further, PRP improves patient reported outcomes in terms of pain, functionality and stiffness, over a period of 6 – 12 months [10, 11, 30, 25, 16, 8, 12]. In some cases, the outcome after additional PRP injection is better than single HA injection therapy [10, 12, 29]. Especially in long-term outcome, PRP seems to be superior to HA  solution [11, 15, 32]. Compared to saline, where significant functional impairment occurs after approximately 6 months, the improvement with PRP is consistently maintained over a 12-month period. This indicates that the improved outcome with PRP is not based on a placebo effect [10]. It was demonstrated in vitro that chondrocytes cultured with growth factors, which are also present in PRP, had higher proliferation rates than the control culture without growth factors [7]. Another topic that remains unclear is whether leukocyte-rich or leukocyte-­poor PRP shows more bene­fits regar­ding functional and pain outcome parameters. However, based on current knowledge, it appears that leukocyte-­rich PRP is more effective [5].

Combination Therapy – Potential for a therapy synergisms?

In case of a combination therapy, it can be differentiated between a direct combination therapy and an injection the­rapy with time intervals of e.g 48 h to 7 days between HA and PRP injection. With both therapy regimes a synergism would be conceivable. This synergism could be due to the anti-inflammatory and visco-elastic properties of action of HA and the additional chondrocyte stimulating and anti-inflammatory effect of PRP [33]. This synergistic effect has been partially demonstrated in experimental in-vitro cell and in-­vivo animal experiments [30]. Increased chondrocyte proliferation and increased gly­cosaminoglycan concentration, decre­ased apoptosis and therefore less cartilage damage were observed [20]. Furthermore, it has been shown that synovial fibroblasts and tendon cells exhibited improved cell mobility in a PRP plus HA solution than in a PRP-­only solution [33]. A current meta-ana­lysis by Zhang et al. (2020) showed that a combined therapy of PRP and HA leads to significantly higher improvments in terms of pain perception and functionality compared to PRP or HA alone (after 6 months). Additionally, the PRP-HA group achieved greater impro­vement in WOMAC function score, WOMAC total score and Lequesne score at 12 months [32]. Gilat et al. (2021) concluded that combination therapy was superior to HA alone in terms of functionality and pain after 6 and 12 months [15]. However, long-term studies (> 12 months) are still lacking. Moreover, combination the­rapy only referred to the simultaneous administration of PRP and HA in one injection session. There is currently no evidence regarding a therapy success in terms of an injection regimen with a 48 h to 7 days interval between injections [33, 16]. The combination therapy of PRP and HA is not to be expected lea­ding to an increased risk, compared to therapy with PRP or HA alone and shows comparable side effects [33]. No significantly increased rate of adverse events was demonstrated in either group [29, 28]. As described before, the pro­perties of PRP would conceivably reduce joint inflammation and stimulate chondrogenesis [5]. Yet only Xu et al. have included examination (Doppler Imaging for Synovium and Cartilage, Synovial fluid for Inflammatory parame­ters) regarding these parameters [30]. A comprehensive pathophysiological concept does not yet exist, but a common thera­peutic effect via the extracellular matrix is conceivable. This is activated by both the hydrophilic properties of HA and platelet growth factors. Future studies should investigate possible effects on various synovial parameters and the extent of cartilage damage on MRI, because evidence is lacking regarding objective parameters.

Limitations

One of the most frequently mentioned limiations is the heterogeneity in the preparation and injection of PRP, but also in the kind of injection of HA [11, 10, 5, 12, 8]. Too short follow-ups and lacking study designs were also criticized [33, 10, 25, 22]. Additionally, there were concerns about patient selection and heterogeneity among patients. The inclusion and exclusion criteria were not evaluated in detail and patients who had knee pain but no knee osteoarthritis were enrolled [8, 10, 33]. Some authors also missed post-injection radiographic or MRI data collected at follow-­up [22, 5, 21].

Conclusion

The current study designs appear to be very heterogeneous. Standardized designs with more homogenous groups will be needed in order to develop evidence-based therapy [12, 31, 10, 5, 20]. Based on the literature PRP seems to be superior to HA alone in terms of pain and functionality in mid- and long-term follow-up [12, 31, 22, 5, 21]. However, recent studies show that the combination therapy of HA and PRP shows promising results (VAS, WOMAC function and total, Lequesne Index) after 12 months than PRP alone [33]. It can be concluded that, at the present time, further high quality RCTs using a standardized method of preparation and injection are needed to establish an evidence-based therapy. As mentioned above, additional examinations of the synovia, as well as cartilage imaging should be included in the study design in order to make solid statements about the influence on inflammation and cartilage repair to refer to more objective parameters. Additionally this would lead to a more valid statement about the influence of the injection therapy on inflammation and cartilage repair.

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Umgekehrt konnte kürzlich einer von uns (P.C.L.) in einer systematischen Übersichtsarbeit zeigen, dass adäquate, auch hochenergetische extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT) für Behandlungen von Erkrankungen des Stütz- und Bewegungsapparates bei Vorlage eines Knochenödems eine effektive und sichere Behandlungsoption darstellt [1]. Der andere von uns (C.S.) konnte in Zusammenarbeit mit Kollegen der Orthopädie an der LMU München schon vor 20 Jahren zeigen, dass bei der Behandlung der Plantarfasziopathie mit ESWT das Vorliegen eines Knochenödems im Kalkaneus ein prognostisch günstiges Zeichen ist [2]. Auch für die Behandlung von Leistenschmerz und der Osteitis pubis (mit Vorliegen eines Knochenödems) mittels ESWT konnte in der bisher einzigen randomisiert kontrollierten Studie zu diesem Thema gegenüber Scheinbehandlung eine deutliche Verbesserung der klinischen Situation erzielt werden [3]. Leider wurden in dieser Studie keine Kontroll-MRTs gezeigt, aus denen man ableiten könnte, wie sich das Knochenödem im Behandlungsverlauf verändert hat (die Autoren schilderten lediglich einen Rückgang des Knochenödems im Zeitverlauf, allerdings auch bei Scheinbehandlung). 

Diese Frage möchten wir am Beispiel der Beteiligung der Schambeinäste bei Leistenschmerzen im Profisport beantworten – ein Krankheitsbild, das sicher jedem Sportmediziner bekannt ist. Die Frage nach der zugrundeliegenden Kausalität und Ursache sowie eine Einordnung in das Beschwerdebild sind individuell sehr unterschiedlich. Bei der Lösung bedarf es vor allem Erfahrung, eines ganzheitlichen Blickes und guten funktionierenden Netzwerkes. In der Planung und Durchführung der Behandlungsstrategie kommen für uns Mannschaftsärzte erschwerende Phänomene, wie der erhöhte Zeitdruck und das fachliche Beurteilungsdefizit des sportlichen Umfeldes, hinzu. Jeder Mannschaftsarzt kennt die Situation, wenn Trainer oder Sportchef mit eigenen Erfahrungen oder Experten „helfen“ wollen und ggf. dadurch den Sportler verunsichern und das Vertrauensverhältnis zu uns und den Physiotherapeuten belasten. Einen besonders wichtigen Aspekt in der multimodalen Therapie der Leisten- und Adduktorenprobleme stellt die Osteitis pubis dar. Aufgrund unserer Expertise und Erfahrung mit Knochenödemen empfehlen wir bei Leisten- und Adduktorenproblemen, bei denen eine Osteitis pubis im MRT gesichert ist (Abb. 1a), die Ergänzung der multimodalen Therapie um die Behandlung der begleitenden Knochenpathologie. Es werden zunächst Nebenpathologien, wie z. B. eine Instabilität der Symphyse mit ggf. dem secondary cleft sign, der weichen Leiste oder lumbalen Einflüssen überprüft. Weitergehend bedeutet dies, dass neben der Grundbehandlung mit Infiltrationen (z. B. PRP, Blutderivate oder LA/Traumeel), der intensiven, strukturierten physiotherapeutischen Behandlung und der Optimierung von muskulären Dysbalancen der ventralen und dorsalen Stabilität, auch eine Optimierung des Knochenstoffwechsels erfolgen sollte. 

Am LANS Medicum Hamburg wird das Knochenödem als eine Pathologie erfasst, dessen Ursprung in einer biomechanischen Störung der Statik mit oft einhergehender Fehlbelastung und/oder einer defizitären Stoffwechselsituation zu suchen ist. Der oben genannte multimodale therapeutische Ansatz ist denkbar einfach und sollte als ein Stand­ard ab der ersten Minute mit in das Gesamtkonzept integriert werden. Konkret wird nach Kontrolle des spezifischen Knochenlabors und der Knochendichtemessung der Knochenstoffwechsel mit Hochdosis Vitamin D-Gabe (Zielwert mind. 40 ng/ml) optimiert. (Anmerkung der Redaktion: Eine Kombination D3 und K2 wird in einer Working-Group Nutrition der sportärztezeitung gerade geprüft. Weitere Infos dazu finden Sie auch in dem Artikel “Vitamin K2 – Kombination mit D3“, Dr. Klaus Pöttgen, sportärztezeitung 01/21). Sollte eine katabole Situation bestehen (crosslaps erhöht), kann der zweimalige Einsatz eines Antiresorptivums in 4-wöchigem Abstand diskutiert werden (z. B. Bisphosphonat oder einmalig Prolia als off-label Gabe). Anschließend setzen wir die fokussierte ESWT 2-3-mal wöchentlich ein; die radiale ESWT ist (bei geringerer Eindringtiefe) alternativ möglich. Dieses Procedere wird über einen Zeitraum von 4 Wochen beibehalten. Eine deutliche Schmerzreduktion sollte im Verlauf vom Sportler angegeben werden. Der Rückschluss auf die positiven Therapieeffekte am Schambein kann dann im Kontroll-MRT nachgewiesen werden. Hier ist jedoch eine komplette Remission frühestens erst nach 6 – 7 Wochen aufgrund der Knochenbiologie feststellbar (Abb. 1b). Leitsymptom der positiven Wirkung der Therapie ist der Rückgang des Belastungs- und Druckschmerzes über den Schambeinen. Am LANS Medicum Hamburg setzten wir begleitend die Magnetfeldtherapie ein. 

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Symptoms

Whereas in acute fractures sudden onset of pain is typically a cardinal symptom, in metatarsal stress fractures it generally develops gradually. Reduced loading capacity is associated with fractures irrespective of aetiology. Adequate early diagnosis and identification of risk factors are particularly detraining important in competitive sports to avoid long periods without training or competition. 

Risk factors

It is crucial to identify any predisposing factors. For example, stress fractures are more common in ballet dancers due to repeated maximum plantar flexion [36, 27]. Athletes in sports with high running or jumping loads are also at risk. As retiring from the sport is not an option for competitive athletes, it is essential to identify other possible causes. These may include changes in loading, such as increased training volumes, changes in surface, new shoes, special shoe inserts or biomechanical compensation mechanisms following prior injury [7, 21]. Systemic causes should also be considered. These include changes in hormone balance, eating disorders and malabsorption syndrome [1, 2]. The female athlete triad is a common example [33, 1]. It is therefore important to check intake of protein, calcium and vitamins D and K₂, as well as use of alcohol, opioids and tobacco [28, 10]. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) in particular can have a negative impact on fracture healing. Use of NSAIDs has caused a significant decrease in trabecular bone mass in ectopic ossification areas due to the decreased number and activity of osteoblasts. This is caused by interference with the bone morphogenetic protein-7 (BMP-7) signalling pathway. Although trauma is the direct cause in acute fractures, the other above factors can predispose to fracture and should therefore also be considered even if the immediate cause is apparent. [32] 

Diet

Diet can have both a positive and negative effect on fracture healing. First, it is essential to avoid any toxins. Smoking and heavy drinking are associated with loss of bone mass (osteo­penia) and increased risk of fracture [28]. The available data on moderate drinking is still inconclusive [38]. In general, a fully nutritious diet is essential in any injury to ensure an adequate supply of energy and protein. In this case, 2 – 2.5 g protein / kg body weight are recommended. It is especially important to prevent micronutrient deficiencies. Vitamins D and K₂, magnesium and boron are parti­cularly important in promoting bone healing.

Vitamin D deficiency

Vitamin D plays an important role in calcium and phosphate homeostasis. Particularly in combination with calcium it helps maintain a balanced bone metabolism [18, 19]. It is therefore essential to rule out vitamin D deficiency (< 25 nmol/L) [9] and any possibility of resulting secondary hyperparathyroidism (sHPT). Prolonged sHPT is associated with impaired bone turnover [23, 17] and can also lead to loss of mineral salts [26, 17]. Guidelines reco­mmend measurement of 25-hydroxy vitamin D serum levels in all patients with sHPT [22].

Osteopenia

Osteopenia can occur alone or as a result of ­vitamin D deficiency [17]. Diagnosis mostly involves dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). A new procedure will allow bone density to be determined without the need for exposure to radiation based on calcium homeostasis in the skeleton [9].

Biomechanical compensation mechanisms

If the above mentioned risk factors have been ruled out or recurrent metatarsal injuries occur, structural compensation mechanisms should also be considered [8]. These mechanisms can result in an imbalance in the loading and unloading of bones and soft tissue structures, resulting in fracture [21]. From a biomechanical perspective, chan­ges in movement vectors and the resulting force vectors lead to incorrect loading e.g overloading [31]. A picture of the movement pattern and the resulting loading vectors can be gained using gait/running analysis, which allows the kinematics and kinetics of the lower extremity to be observed [5]. Use can also be made of dynamic procedures such as foot pressure measurement and gait analysis [7, 5, 11]. These allow observation of, for example, running and foot roll behaviour. 

Based on the findings, it is possible to counteract incorrect biomechanical and compensation loading with the choice of individual shoe inserts and foot muscle training

Diagnosis

Following medical history and physical examination, it is advisable to perform diagnostic ultrasound of the foot to gain a more better understanding of the fracture. In the hands of an experienced investigator, diagnostic ultrasound is just as sensitive and specific as diagnostic X-ray [4]. However, if a fracture is suspected, this should be followed by diagnostic X-ray of the foot in three planes [3]. In fractures of the base of metatarsals 1 – 4, computer tomography should also be perfor­med, as such fractures may be associated with Lisfranc dislocation fractures. In the case of stress fractures, MRI is the gold standard, as X-ray images are often falsely negative [36].

Treatment

Conservative or surgical treatment

Shaft fractures of metatarsals 2 – 5 with no or slight dislocation can be treated conservatively. Dislocations of up to 3 mm and plantar malalignment up to 10° are amenable to conservative treatment [3]. In such cases, immobilisation in a short walker with full weight bearing adjusted according to pain level is sufficient. This treatment when combined with a change of shoe to one with a rigid sole after 4 – 6 weeks has the advantage of a better functional outcome compared with immobilisation in a lower leg plaster cast [4]. Provision with a carbon sole is also a primary consideration. Fractures of the first metatarsal with dislo­cation should be surgically stabilised, as this bone plays a central role in carrying body weight and in the foot arch [4]. Fractures of more than one meta­tarsal, even with slight dislocation, require surgery [3]. In subcapital and metatarsal head fractures, axial deviations up to 10^o are similarly amenable to conservative treatment. 

Conservative treatment consists of unloading the forefoot by means of a rigid sole with full weight bearing adjusted according to the pain level. For fractures with greater dislocation and extra-articular fractures, intramedullary wires are the fracture-fixation procedure of choice [3]. Surgery should also be indicated for shortened metatarsals or rotation defects of the toes [12].

Special features of stress fractures

Stress fractures commonly involve the neck of the second and third metatarsal and the shaft of the fifth metatarsal. A very pronounced foot arch increases the risk of stress fractures of the fifth metatarsal due to increased loading [12]. It can take 3 – 6 months for the fracture to heal. As with traumatic fractures, treatment consists of initial unloading with gradual restoration of weight bearing as the bone heals [15]. Stress fractures of the fourth and fifth metatarsal in particular are more prone to non-union [36]. In a case series, 11 athletes with stress fractures of the base of the fourth metatarsal were therefore treated with plate fixation and autologous bone grafting from the calcaneus. On average, all athletes were able to return to sports after 12 weeks [30].

Procedures to promote bone healing

Non-union may occur with both acute and stress fractures. There are various treatment procedures that may be used before surgical revision needs to be considered. It is essential not to delay their use until it is too late but to initiate application as early as possible in the healing process.

Shock wave therapy

Shock waves ensure increased production of growth factors, nitrogen oxides and free radicals, which trigger the healing process. This can be exploited to treat stress fractures [15]. Shock wave therapy induces angiogenesis, and mesenchymal stem cells differentiate to osteoblasts. The periosteum is also stimulated, which plays a major role in callus formation [15]. There are a number of case series that report positive outcomes for stress fractures. These involved the use of focused medium to high energy shock waves. 

In most cases the same doses were used as for non-union. The best outcomes were achieved with 2000 impulses at 0.2 mJ/mm² in 2 sessions. For non-union, there are individual rando­mised, controlled studies as well as case series. The healing rates with shock wave therapy do not differ from those following surgery. In the studies 4000 impulses were applied at an energy flow density of 0.09 – 0.7 mJ/mm² in each of generally 3 or 4 sessions.

Pulsating electromagnetic field therapy (PEMF)

PEMF is another procedure being advocated for non-union and delayed healing. Studies have demonstrated good healing of Jones fractures with non-union, particularly when the devices have been used for more than 9 hours a day [24]. Fracture healing was more quickly achieved following surgery in the treatment group than in the group receiving placebo magnetic field therapy [34]. The evidence of the results, however, is problematic because a control group was part of the study design in only one of the studies.

Ultrasound

Studies point to improved healing in non-union, but in some there was no control group [35, 14]. Good healing rates were achieved, and individual studies indicate greater cost effectiveness compared with surgical revision [14].

Platelet rich plasma (PRP)

Animal studies have shown positive effects of PRP on fracture healing [13]. In view of these results a beneficial effect is also conceivable in humans. Clinical experience shows that additional treatment with PRP does lead to a positive course in a protracted course of fracture healing. Overall, the evidence for PRP promoting fracture healing is scarce [29]. On the other hand, injection of PRP has been successful in alleviating pain and in associated biomechanical compensation mechanisms as well as protective guarding and movement avoidance [25, 37]. However, further evidence-based studies are required for a more evidence-based and conclusive assessment [16].

Summary

The first important step in the treatment of meta­­tarsal stress fractures is to figure out the cause and identify any risk factors. It can help prevent secondary injury. This should be followed by multimodal treatment comprising modified weight bearing and optimised bone healing. The pain experienced by the patient plays a central role particularly with regard to modi­fying weight bearing. However, due to their negative effect on fracture healing, administration of NSAIDs should be avoided. Pain can be reduced, and bone healing promoted by diet, shock wave therapy and, when applicable, supplementary electromagnetic field therapy.