Transplantatoptionen

Die wichtigsten Autotransplantate für die VKB-Rekonstruktion sind:

Knochen-Patellasehne-Knochen (BPTB „bone patellar tendon bone graft“) Autotransplantat

BPTB-Transplantate ermöglichen eine Knochen-zu-Knochen-Einheilung, was zu einer schnelleren biologischen Inte­gration und damit zu einer früheren und stabileren Einheilung führt. Darüber hinaus ist ein Patellasehnentransplantat mechanisch sehr stabil. Allerdings hat diese Methode eine erhöhte Entnahmemorbidität mit vorderem Knieschmerz, Schmerzen beim Hinknien, sekundärem Patellatiefstand und Streckdefiziten [1 – 6]. Auch sekundäre Patellofemoralarthrosen sind beschrieben. Damit sind BPTB-Transplantate für Sportarten mit regelmäßigem Hinknien oder bei Sprungsportarten nicht immer empfehlenswert [5]. Es wird empfohlen, BPTB-Transplantate bei skelettunreifen Patienten nicht durch­zuführen, um Wachstumsstörungen zu vermeiden [4, 6]. Dennoch bleiben sie bei primären Rekon­struktionen und bestimmten Revisionseingriffen eine bevorzugte Option [4, 6]. Besonders bei jüngeren Patienten und bei Sportlern mit hohen mechanischen Anforderungen, insbesondere bei Sportarten mit häufigen Drehbewegungen [„pivoting sports“], zeigen BPTB-Transplantate niedrigere Versagensraten und eine höhere Wahrscheinlichkeit für den „Return to Sport“ [2, 3, 5, 7 – 10].

Hamstring-Sehnen (HT „hamstring tendon graft“) Autotransplantat

Dieses Transplantat wird in der Regel aus der Sehne des Musculus semiten­dinosus, ggf. auch aus der Sehne des Musculus gracilis entnommen und ist aufgrund der geringeren Entnahme-Morbidität eine häufig gewählte Option [1, 2, 5, 6, 8, 11]. Allerdings kann es zu postoperativer Schwäche der Kniebeuger oder innenseitiger Gelenkinstabilität z. B. bei X-Beinachse (Valgusdeformität) oder Mitverletzung des Innenbandapparates kommen. Die Sehnen-Knochen-Einheilung des Grafts ist langsamer und die Hamstring-Funk­tion ist alteriert [2, 4, 6, 11]. Diese Defizite können insbesondere bei Sportlern nachteilig sein, die eine starke Hamstring-Funktion für Richtungswechsel, Sprinten und Kniestabilität benötigen [5, 7, 8, 12, 13]. Eine gezielte Rehabilitation mit Fokus auf Ham­string-Stärkung ist daher essenziell [6, 12, 13]. Aufgrund ihrer Anatomie wirken die Hamstringsehnen auch als Antagonisten des vorderen Kreuzbandes. Die Entnahme führt zu einer reduzierten posterioren Zugkraft der Hamstrings auf den Tibiakopf und damit zu einer erhöhten anterioren Tibia-Translation, was die Stabilität des Kreuzbandtransplantats beeinträchtigen und sich in einer höheren Re-Rupturrate dieses Grafts widerspiegeln könnte. [1, 2, 5, 11]. Eine aktuelle Metaanalyse bei Patienten ab 16 Jahren zeigte allerdings, dass Ham­string-Transplantate und Quadrizepssehnen-Autotransplantate ähnliche Ergebnisse und Versagerraten aufweisen [14]. Hamstring-Transplantate erlauben auch eine bessere und früher widerkehrende Kraft der Kniestrecker, während Quadrizepssehnen-Autotransplantate insbesondere zur Erhaltung der Ham­stringfunktion oder in Revisionsfällen eingesetzt werden können [14]. HT- und BPTB-Transplantate zeigen ähnliche postoperative Ergebnisse [15]. 

Quadrizeps-Sehnen (QT „quadriceps tendon“) Autotransplantat

Dieses Transplantat bietet eine große Querschnittsfläche und auch eine hohe Zugfestigkeit bei gleichzeitig geringerer Spenderstellenmorbidität mit geringerem vorderem Knieschmerz im Vergleich zu BPTB-Transplantaten [4 – 6]. Nachteile können eine anfängliche oder bleibende Quadrizepsschwäche und eine verzögerte Wiederherstellung der Streckkraft sein [1], wobei die klinischen Ergebnisse insgesamt vergleichbar bleiben [1, 4, 5]. Studien zeigen ein reduziertes Risiko für vordere Knie-Hautnervenverletzungen [Taubheitsgefühl] und Transplantatversagen, jedoch fehlen Langzeitdaten. 

QT-Transplantate sind eine gute Alternative bei unzureichender Hamstring-Sehnenstärke, in Revisionseingriffen oder bei skelettunreifen Patienten mit offenen Wachstumsfugen, da sie mit oder ohne Knochenblock entnommen werden können [5, 6].

Mehrere Studien zeigen keine signifikanten Unterschiede in den Ergebnissen zwischen BPTB-, HT- und QT-Transplantaten. Eine aktuelle systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse randomisierter kontrollierter Studien zeigt, dass QT-Transplantate vergleichbare Ergebnisse wie HT- und BPTB-Transplantate in Bezug auf Transplantatversagen, Gelenkinstabilität und Patient-Reported Outcome Measures [PROMs] liefern, jedoch mit geringerer Spenderstellenmorbidität assoziiert sind [16]. In einer aktuellen randomisierten kli­ni­schen Studie wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den drei Autotransplantatgruppen hinsichtlich postoperativer Befunde, Schmerzen, Bewegungsumfang, Patientenzufriedenheit oder Revisionsraten festgestellt [17]. Eine retrospektive Analyse globaler Registerdaten zeigt, dass bei einer Transplantatgröße von mindestens 9 mm BPTB-, QT- und HT-Transplantate vergleichbare Ergebnisse nach 1 und 2 Jahren liefern, ohne klinisch relevante Unterschiede [18]. Diese Ergebnisse werden durch eine aktuelle Übersichtsarbeit mit Langzeitdaten (Nachbeo­bachtungszeiten bis zu 20 Jahren) gestützt, die über vergleichbare klinische Ergebnisse und PROMs für BPTB-, HT- und QT-Transplantate berichtet [1]. Dabei zeigten BPTB- und QT-Transplantate geringere Re-Rupturraten als HT, allerdings mit höherer Rate an vorderem Knieschmerz und reduzierter Extensionskraft, während HT häufiger Flexionskraftdefizite aufwiesen [1]. Eine aktuelle Bayesian Network Meta-Analyse mit Langzeit-Follow-up zeigte, dass BPTB-Transplantate eine geringere Gelenklaxität und höhere PROMs, jedoch mehr vorderen Knieschmerz und geringere Extensionskraft als HT aufweisen, bei vergleichbarer Versagerrate, während viersträngige HT (4SHT) den schnellsten Return to Sport erzielten [2]. 

Sportarten

Pivoting-Sportarten wie Fußball, Basketball, Handball

Diese Sportarten stellen aufgrund häufiger Richtungswechsel, Drehbewegungen und Stop-and-Go-Bewegungen hohe Anforderungen an die Kniestabilität. Fußballspieler erleiden beispielsweise häufig VKB-Rupturen bei Defen­siv­bewegungen, wobei dynamische Val­gusbelastung und Knie- und Hüftflexion, sowie Fuß-Unterschenkel-Rotation eine entscheidende Rolle spielen [8]. Daher werden Transplantate mit hoher biomechanischer Festigkeit und niedriger Versagensrate bevorzugt. Systematische Übersichtsarbeiten und Metaanalysen zeigen, dass BPTB-Transplantate höhere Rückkehr-zum-Sport-Raten aufweisen als HT-Transplantate in diesen Sportarten, obwohl das Erreichen des Leistungsniveaus vor der Verletzung vergleichbar sein kann [3]. Eine syste­matische Übersichtsarbeit hebt hervor, dass bei Frauen ≤ 25 Jahren BPTB-Transplantate signifikant niedrigere Ausfallraten aufweisen als HT-Transplantate [19]. Darüber hinaus zeigen BPTB-Transplantate höhere Gesamtraten für die Rückkehr zum Sport als HT-Transplantate, obwohl beide ähnliche Re-Rupturraten und Rückkehrniveaus aufweisen [3]. Jedoch bergen BPTB-Transplantate ein höheres Risiko für vorderen Knieschmerz aufgrund der Entnahmestellen-Morbidität [1]. QT-Transplantate haben sich als vielversprechende Alternative erwiesen und zeigen ähnliche Ausfallraten bei geringerer Spenderstellenmorbidität, insbesondere bei Sportlern mit begleitenden medialen Seitenbandverletzungen oder in Pivot-Sportarten [1]. Analysen von Patientenregistern zeigen höhere Revisionsraten für HT-Transplantate im Vergleich zu QT, insbesondere bei Spitzensportlern (11,1 % vs. 5,0 %), was darauf hindeutet, dass QT das Re-Rupturrisiko senken kann [1].

Nicht-Pivoting-Sportarten /Ausdauersportarten wie Laufen, Radfahren, Schwimmen

Diese Sportarten beinhalten überwiegend lineare Bewegungen mit geringerer Rotationsbelastung des Knies, wodurch das Risiko einer VKB-Verletzung geringer ist. Stattdessen entstehen Verletzungen häufig durch Überlastung oder Ermüdungsbedingte Instabilität. Bei diesen Athleten fällt die Wahl des Transplantats oft zugunsten von Ham­string-Transplantaten aus, da diese eine geringere Entnahmemorbidität und adäquate funktionelle Ergebnisse aufweisen, besonders bei älteren oder weniger pivotbelasteten Sportlern [2, 7]. Bei Sportarten mit hoher Beanspruchung der Kniestreckung, wie Skifahren, wird häufig die Hamstring-Sehne bevorzugt [7]. Sie wird auch bei älteren Patienten und weniger aktiven Personen gewählt, da sie weniger vorderen Knieschmerz verursacht und die Quadrizepskraft besser erhält [7]. Patienten <15 Jahren weisen ein höheres Risiko für ein Versagen von HT-Transplantaten auf als ältere [20]. Zudem wird die endgültige Größe des HT-Transplantats durch die Semitendinosus-Sehne bestimmt, deren Dimension individuell variieren kann [21]. Alter und Akti­vitätsniveau beeinflussen also die Transplantatwahl und  HT-Transplantate werden bei älteren oder weniger pivotbelasteten Sportlern bevorzugt [1, 5 – 7]. Allerdings gewinnen QT-Transplantate zunehmend an Bedeutung, da sie Vorteile von BPTB und HT kombinieren und bei Sportarten mit höheren Anforderungen  an die Kniebeugekraft und die mediale Stabilität (Ringer / Judoka / Fußball) oder die Sprintfähigkeit geeigneter sein könnten [5, 7].

Screening-Methoden zur frühzeitigen Identifikation von Risikofaktoren für VKB-Verletzungen

Screeningmethoden und Tests zur Identifizierung früher Risikofaktoren für Verletzungen des VKB sind untersucht worden, wobei mehrere Ansätze klinische Relevanz gezeigt haben. Die laborbasierte dreidimensionale (3D) Bewegungsanalyse gilt nach wie vor als Goldstandard der biomechanischen Beurteilung, da sie detaillierte kinematische und kinetische Daten bei Aufgaben wie Drop-Jumps, Richtungswechseln und einbeinigen Kniebeugen liefert, die mechanisch mit der Belastung des Kreuzbandes verbunden sind [22, 23]. Darüber hinaus haben zweidimensionale (2D) Videoanalysen, das Landing Error Scoring System (LESS), der Functional Movement Screen (FMS) und Echtzeit-Beobachtungsanalysen gute bis exzellente Reliabilität sowie moderate bis hohe prädiktive Validität für das Risiko nicht-kontaktbedingter Kreuzbandverletzungen gezeigt und bieten praktikable Methoden für Kliniker außerhalb des Labors [23]. Besonders das LESS hat sich als starker Prädiktor in Präsaison-Screenings etabliert und ermöglicht in Kombination mit Muskelkraft- und Sprungtests eine effektive Einteilung von Athleten in Hoch- oder Niedrigrisikogruppen für Kreuzbandverletzungen [24]. Darüber hinaus wird die Untersuchung der Gelenkmorphologie, der Breite der femoralen Notch und der Neigung des Tibiaplateaus (slope) mittels Magnetresonanztomographie (MRT) zur Identifizierung anatomischer Risikofaktoren empfohlen, insbesondere bei Sportlerinnen [25]. Funktionelle Tests zur Beurteilung von Muskelkraft, Gleichgewicht und posturaler Kontrolle liefern ebenfalls wertvolle Informationen, wenngleich ihre prädiktive Validität variabel ist und weiterer Forschung bedarf [22, 25].

Insgesamt bietet ein multimodaler Screeningansatz, der biomechanische, anatomische und funktionelle Untersuchungen kombiniert, die umfassendste Strategie zur frühen Identifizierung von Risikofaktoren für Kreuzbandverletzungen bei Athleten. Veröffentlichte Studienergebnisse deuten darauf hin, dass ein umfassendes Screening nicht nur biomechanische (3D Bewegungsanalyse, LESS), anatomische (MRT Morphologie) und funktionelle (Kraft, Gleichgewicht) Untersuchungen beinhalten sollte, sondern auch die Bewertung der neuromuskulären Kontrolle mittels Elektromyographie (EMG) und Analysen der Muskelaktivierungszeiten [25, 26].

Prävention und Risikoreduktion

Präventionsprogramme zur Vermeidung von VKB-Verletzungen haben sich als wirksam erwiesen, insbesondere bei Sportlerinnen. Metaanalysen zeigen, dass neuromuskuläre Trainingsprogramme das Risiko aller VKB-Verletzungen um 50 % und nicht-kontaktbedingter Verletzungen bei Frauen um bis zu 67 % senken können [27, 28]. Diese Programme kombinieren Plyometrie, Krafttraining, Gleichgewichtsübungen und Bewegungsschulung, wobei weiche Landungen auf dem Vorfuß mit kontrollierter Kniegelenksachse betont werden [29,30]. Die Durchführung über mindestens sechs Wochen vor Wettkampfbeginn und während der Saison optimiert die Schutzwirkung [28, 29]. Eine hohe Compliance ist entscheidend, da eine geringe Teilnahme die Wirksamkeit reduziert [30]. Für Jugendliche unter 18 Jahren wird eine frühe Einführung von Präventionsmaßnahmen empfohlen, einschließlich Multisportaktivität und ausreichender Regenerationsphasen [22]. Fußballspieler, die Programme mit Balance-Training absolvieren, berichten von einer Reduktion der Verletzungsraten um 43 – 57 %, besonders bei drei Sitzungen pro Woche mit einer Dauer von je 20 Minuten [31]. Programme wie das Fédération Internationale de Football Association [FIFA] 11+ haben die Raten von VKB-Verletzungen im Amateurfußball um mehr als 50 % gesenkt und verdeutlichen die Bedeutung neuromuskulären Trainings mit Schwerpunkt auf Gelenkbeweglichkeit, Rumpf- und Beinachsenstabilität sowie multidirektionalen Richtungswechseln [8].

Literatur

1. Runer A, Keeling L, Wagala N, Nugraha H, Özbek EA, Hughes JD, et al. Current trends in graft choice for primary anterior cruciate ligament reconstruction – part II: In-vivo kinematics, patient reported outcomes, re-rupture rates, strength recovery, return to sports and complications. J Exp Orthop. 2023 Apr 4;10(1):40.
2. Migliorini F, Torsiello E, Trivellas A, Eschweiler J, Hildebrand F, Maffulli N. Bone-patellar tendon-bone versus two- and four-strand hamstring tendon autografts for ACL reconstruction in young adults: a Bayesian network meta-analysis. Sci Rep. 2023 Apr 27;13(1):6883.
3. DeFazio MW, Curry EJ, Gustin MJ, Sing DC, Abdul-Rassoul H, Ma R, et al. Return to Sport After ACL Reconstruction With a BTB Versus Hamstring Tendon Autograft: A Systematic Review and Meta-analysis. Orthop J Sports Med. 2020 Dec;8(12):2325967120964919.
4. Buerba RA, Boden SA, Lesniak B. Graft Selection in Contemporary Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. J Am Acad Orthop Surg Glob Res Rev [Internet]. 2021 Oct 25 [cited 2025 Aug 20];5(10):e21.00230. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8547917/
5. Ostojic M, Indelli PF, Lovrekovic B, Volcarenghi J, Juric D, Hakam HT, et al. Graft Selection in Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: A Comprehensive Review of Current Trends. Medicina (Kaunas). 2024 Dec 20;60(12):2090.
6. Lin KM, Boyle C, Marom N, Marx RG. Graft Selection in Anterior Cruciate Ligament Reconstruction. Sports Med Arthrosc Rev. 2020 Jun;28(2):41–8.
7. Reinerink JM, Vendrig T, Keizer MNJ, Hoogeslag R a. G, Brouwer RW. One type of graft for reconstruction of the ACL does not suit all patients based on their characteristics and sports: a scoping review. Musculoskelet Surg. 2025 Jun;109(2):115–25.
8. Krutsch W, Szymski D, Rüther J, Musahl V, Grassi A, Tischer T, et al. Sport-specific differences in ACL injury, treatment and return to sports: Football. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2025 Aug 15;
9. Samuelsen BT, Webster KE, Johnson NR, Hewett TE, Krych AJ. Hamstring Autograft versus Patellar Tendon Autograft for ACL Reconstruction: Is There a Difference in Graft Failure Rate? A Meta-analysis of 47,613 Patients. Clin Orthop Relat Res. 2017 Oct;475(10):2459–68.
10. Kahraman Marasli M, Bøe B. ACL Graft Selection Based on Age and Sport. Video J Sports Med. 2025;5(2):26350254241308584.
11. Cerulli G, Placella G, Sebastiani E, Tei MM, Speziali A, Manfreda F. ACL Reconstruction: Choosing the Graft. Joints. 2013 Mar;1(1):18–24.
12. Issaoui W, Dergaa I, Ghouili H, El Omri A, Guelmami N, Chomier P, et al. A comparative analysis of autograft choices of anterior cruciate ligament reconstruction and their effects on muscle strength and joint biomechanics. Front Sports Act Living. 2024;6:1444465.
13. Homan MD, Braaten JA, Banovetz MT, Monson JK, Kennedy NI, LaPrade RF. Principles for optimizing anterior cruciate ligament reconstruction outcomes in elite athletes: a review of current techniques. Ann Jt. 2024;9:19.
14. Tan TK, Subramaniam AG, Ebert JR, Radic R. Quadriceps Tendon Versus Hamstring Tendon Autografts for Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: A Systematic Review and Meta-analysis. Am J Sports Med. 2022 Dec;50(14):3974–86.
15. Beyer J, Jones R, Igo I, Furyes AR, Liu J, Sohn DH. Comparison of Graft Type and Fixation Method in Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: A Systematic Review and Meta-analysis Based on Randomized Control Studies. JBJS Rev. 2024 Apr 1;12(4).
16. White T, Castro M, Antonio L, Hing W, Tudor F, Sattler L. Quadriceps, hamstring and patella tendon autografts for primary anterior cruciate ligament reconstruction demonstrate similar clinical outcomes, including graft failure, joint laxity and complications: A systematic review with meta-analysis of randomised controlled trials. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2025 Jul 18;
17. Fallah E, Naghshbandi M, Ghafoury R, Hosseini Zare N. Comparison of Clinical Results Using Hamstring Versus Quadriceps Tendon Graft Versus Bone Patella Tendon in Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Surgery: A Randomized Clinical Trial. Med J Islam Repub Iran. 2024;38:79.
18. Medina G, Lowenstein NA, Collins JE, Matzkin EG. No Clinically Significant Differences in Outcomes After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction When Comparing Quadriceps, Bone-Patellar Tendon-Bone, and Hamstring Autografts of 9 mm or Greater. Arthroscopy. 2025 Jun;41(6):1970–6.
19. Cm E, M N, B G, An B, Bd O. Graft Choice for Anterior Cruciate Ligament Reconstruction in Women Aged 25 Years and Younger: A Systematic Review. Sports health [Internet]. 2022 Dec [cited 2025 Aug 20];14(6). Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35343326/
20. Busch M, Murata A, Perkins C, Willimon SC. Graft Choice for Adolescent Athletes Returning to High-Risk Sports: A Matched Cohort Analysis of Patellar Tendon and Hamstring Autografts. Orthop J Sports Med [Internet]. 2020 Jul 31 [cited 2025 Aug 21];8(7 suppl6):2325967120S00502. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7406944/
21. Sim K, Rahardja R, Zhu M, Young SW. Optimal Graft Choice in Athletic Patients with Anterior Cruciate Ligament Injuries: Review and Clinical Insights. Open Access J Sports Med. 2022;13:55–67.
22. Heering T, Lander N, Barnett LM, Duncan MJ. What is needed to reduce the risk of anterior cruciate ligament injuries in children? – Hearing from experts. Phys Ther Sport. 2023 May;61:37–44.
23. Rajakaruna PM, Dempsey AR, Learmonth YC. Reliability, validity, and predictability of screening methods for noncontact anterior cruciate ligament injury- A systematic review. Journal of Science and Medicine in Sport [Internet]. 2023 Oct 1 [cited 2025 Sep 14];26:S110–1. Available from: https://www.jsams.org/article/S1440-2440(23)00321-3/fulltext
24. Tsarbou C, Liveris NI, Xergia SA, Tsekoura M, Fousekis K, Tsepis E. Pre-Season ACL Risk Classification of Professional and Semi-Professional Football Players, via a Proof-of-Concept Test Battery. Applied Sciences [Internet]. 2023 Jan [cited 2025 Sep 14];13(13):7780. Available from: https://www.mdpi.com/2076-3417/13/13/7780
25. Schweizer N, Strutzenberger G, Franchi MV, Farshad M, Scherr J, Spörri J. Screening Tests for Assessing Athletes at Risk of ACL Injury or Reinjury-A Scoping Review. Int J Environ Res Public Health. 2022 Mar 1;19(5):2864.
26. Belozo FL, Belozo RSMN, Ricardo Lopes C, Yamada AK, Silva VRR. Anterior cruciate ligament: A brief narrative review of main risk factors for injury and re-injury. J Bodyw Mov Ther. 2024 Apr;38:92–9.
27. Webster KE, Hewett TE. Meta-analysis of meta-analyses of anterior cruciate ligament injury reduction training programs. J Orthop Res. 2018 Oct;36(10):2696–708.
28. Arundale AJH, Bizzini M, Giordano A, Hewett TE, Logerstedt DS, Mandelbaum B, et al. Exercise-Based Knee and Anterior Cruciate Ligament Injury Prevention. J Orthop Sports Phys Ther. 2018 Sep;48(9):A1–42.
29. Acevedo RJ, Rivera-Vega A, Miranda G, Micheo W. Anterior cruciate ligament injury: identification of risk factors and prevention strategies. Curr Sports Med Rep. 2014;13(3):186–91.
30. Petushek EJ, Sugimoto D, Stoolmiller M, Smith G, Myer GD. Evidence-Based Best-Practice Guidelines for Preventing Anterior Cruciate Ligament Injuries in Young Female Athletes: A Systematic Review and Meta-analysis. Am J Sports Med. 2019 Jun;47(7):1744–53.
31. Su W, Wang J, Ying Y, Lu B, Liu H, Zhou Z, et al. Injury risk reduction programs including balance training reduce the incidence of anterior cruciate ligament injuries in soccer players: a systematic review and meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2025 Mar 7;20(1):248.

In der klinischen Untersuchung zeigt sich eine deutlich tastbare Delle über dem leeren distalen Sehnen-/Muskellager des M. rectus femoris rechts sowie einer deutlichen Schwellung des proximalen Muskelstumpfes bei Anspannung (Abb. 1). Sowohl MR-radiologisch als auch sonographisch zeigt sich ein abgerundetes Stumpfende und ein leeres distales Muskellager (Abb. 2 a+b). Die restliche ventrale Oberschenkelmuskulatur weist im Vergleich zur Gegenseite eine globale Atrophie auf. Verletzungen des M. quadriceps femoris sind häufig bei Schuss- und Sprintsportarten zu finden [1]. Dabei geschehen die meisten Verletzungen im proximalen Muskel-Sehnen Übergang oder als Avulsionsverletzungen. Die operative Versorgung von Ruputuren des M. rectus femoris erfolgt abhängig der Rupturlokalisation in der Regel als direkte Naht des M. rectus femoris mit dem Sehnenstumpf der Quadrizepssehne oder bei proxi­malen Avulsionsfrakturen als Refixation mit Knochenankern im Ausrissbereich [2]. In dem hier vorliegenden Fall war aufgrund der Zeitspanne von fünf Monaten eine direkte Refixation des Muskelbauches mit der Quadrizepssehne auch nach manueller Mobilisation nicht möglich. Aufgrund dessen wurde auf ein Vicryl-Netz als Überbrückungsmedium zurückgegriffen.

Augmentation der M. rectus femoris Sehne mittels Vicryl-Netz und distaler Refixation

Die Operation wird in Allgemeinnarkose und Rückenlage des Patienten durchgeführt. Der Hautschnitt erfolgte ventral über dem rechten Oberschenkel mit einer Länge von ca. 10 cm. Nach Eröffnung der Oberschenkelfaszie zeigte sich ein stark ausgeprägtes Narbengewebe. Der M. rectus femoris war proximal verklebt und vernarbt. Distal am Muskelbauch war ein ca. 1 cm breiter Sehnenanteil verblieben. Der Muskel wurde nach proximal hin über 360° manuell digital gelöst, woraufhin sich dieser nun ca. 6 cm nach distal mobilisieren ließ. Die Darstellung der Quadrizepssehne erfolgte über einen Zugang in der Mittellinie im Bereich des distalen Schnittes. Der Muskelbauch des M. rectus femoris wurde über eine Länge von ca. 5 cm mit einem Vicryl-Netz (Fa. J&J / Ethicon) über 360° eingeschlungen und mit einem resorbierbaren Faden in fortlaufender Technik rundherum am Muskel befestigt. Das Vicryl-Netz wurde nach distal hin wie eine Sehne in das Bett des Muskels gelegt (Abb. 3). Die Vicryl-Netz Technik wurde von Schäfer et al. 2019 zur Deckung eines Hebedefektes in der Faszie des M. rectus femoris beschrieben [3]. Im kaudalen Anteil des Muskels wurden weiterhin 2.0er Vicryl-Nähte in Baseball-stitch-Technik medial und ­lateral angebracht, um zusätzlich im Sinne einer Kirchmayr-Kessler Naht die Stabilität der Rekonstruktion zu erhöhen. Das Vicryl-Netz wurde nun distal mit durchgreifenden Baseball-stitch Nähten an der Quadrizeps­sehne befestigt. Zuletzt wurden die beiden lateralen und medialen Kirchmayr-Kessler-Nähte distal an der Quadri­­zeps­sehne befestigt. Die Fasziennaht erfolgte mit Vicryl-Faden, die Subkutannaht mit resorbierbarem Fadenmaterial und die Hautnaht in Intracutantechnik mit nicht-resorbierbarem Faden. Es erfolgte die Anlage eines sterilen Verbandes und einer elastokompressiven Wickelung sowie einer Oberschenkeltutorschiene.

Weiteres Procedere und klinischer Verlauf

Es erfolgte die Ruhigstellung des Kniegelenks mittels Knieorthese (fixiert in Streckstellung) sowie eine Teilbelastung des rechten Beines mit 20 kg für zwei Wochen. Bei der ersten klinischen Kontrolle nach zwei Wochen wurde das Nahtmaterials entfernt sowie die Freigabe von bis zu 30° Knieflexion in der 4-Punkt-Hartrahmenorthese erteilt. 

Eine Knieflexion von mehr als 20° empfand der Patient zu diesem Zeitpunkt als ziehenden Schmerz im ventralen und proximalen Oberschenkel. Ab der 3. post-operativen Woche wurde mit Physiotherapie begonnen. Nach insgesamt sechs Wochen post-OP wurde eine Knieflexion von bis zu 90° in der Orthese freigegeben sowie die Voll­belastung freigegeben. In der 8. post-OP Woche erfolgte schließlich die Abnahme der Orthese und die Bewegung im Kniegelenk wurde freigegeben. Bei der klinischen Kontrolle zeigte sich nur noch eine diskrete Schwellung über dem proximalen Muskelbauch des M. rectus femoris (Abb. 4). Der Patient gibt an, keine Schmerzen mehr zu haben und möchte die sportliche Belastung steigern. 

Fazit

Der beschriebene Fall zeigt eine Option der operativen Versorgung der seltenen distalen Ruptur des M. rectus femoris. Aufgrund des langen konservativen Therapieansatzes (fünf Monate) war eine direkte Naht des muskulotendinösen Überganges nicht mehr möglich. Die Überbrückung mit dem Vicryl-Netz stellt in diesem Fall eine erfolgreiche Technik dar, die Ruptur verspätet operativ zu versorgen. Die seltene distale M. rectus femoris Ruptur stellt in unseren Augen bei jungen und sportlich aktiven Patienten eine absolute OP-­Indikation dar. 

Literatur

[1] Krüger-Franke, M. (2010). Traumatische Muskel- und Sehnenrupturen der unteren Extremität beim Sport : Adduktoren, M. biceps femoris und M. rectus femoris. Orthopade, 39(12), 1123–1126. https://doi.org/10.1007/s00132-010-1689-y

[2] García, V. V., Duhrkop, D. C., Seijas, R., Ares, O., & Cugat, R. (2012). Surgical treatment of proximal ruptures of the rectus femoris in professional soccer players. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery, 132(3), 329–333. https://doi.org/10.1007/s00402-011-1372-8

[3] Schäfer, F.P., Sander, V., Pothmann, C.E.M., Allemann, F., Simmen, H.P., Pape, H.C. (2019) Anterior rectus sheath autograft in WRAP augmentation of achilles tendon rupture. The Journal of Foot and Ankle Surgery, 58(3) 562-566. https://doi.org/10.1053/j.jfas.2018.09.021

Vor allem Sportler, egal ob Freizeit- oder Leistungssportler, wollen so schnell als möglich wieder auf das alte Leistungsniveau zurückzukehren. Die schmerzreiche Zeit nach der Verletzung, gefolgt von aufwändigen Operationen und arbeitsintensiven Rehabilitationsphasen hinterlassen jedoch tiefgehende Verunsicherungen beim Patienten. In diesem Artikel sollen moderne Behandlungsmethoden aufgezeigt werden, die es dem Arzt ermöglichen, die Verletzung effektiv zu behandeln und die Verunsicherungen der Patienten zu beseitigen.

Patientenbeispiel

Ein 28-jähriger Fußballer und Tennisspieler (Peter K.) erlitt beim Ausüben dieser Sportarten bereits mehr als zehn Distorsionstraumatas des Sprunggelenkes. Die aufgetretenen Knorpelschäden am Talus und die Sprunggelenksinstabilität wurden in einer komplexen Sprunggelenkoperation wiederhergestellt. Die operativen Behandlungsstrategien werden dabei grob unterteilt in knochenmarkstimulierende, knorpelreparative und knorpelregenerative Maßnahmen. In den letzten Jahren bekommen Injektionen mit Hyaluronsäurepräparaten und plättchenreichem Plasma (Platelet Rich Plasma – PRP) Präparaten eine vermehrte Aufmerksamkeit bei der Behandlung von osteochondralen Läsionen am Talus. 

Plättchenreiches Plasma – PRP

PRP, in der Regel durch Zentrifugation aus Vollblut hergestellt, ist durch eine erhöhte Konzentration an Thrombozyten gekennzeichnet und folglich auch einer erhöhten Konzentration der darin enthaltenen Wachstumsfaktoren. 

Wird PRP in die betroffene Region injiziert, wirkt sich die erhöhte Wachstumsfaktorenkonzentration positiv auf die Zellproliferation, Differenzierung, Chemotaxis, und Angiogenese aus. Beeinträchtigte Heilungsmechanismen kommen wieder in Gang und die Heilung des betroffenen Gewebes wird stimuliert.

Anwendung bei der Knochenregeneration

Wie in anderen Geweben wirkt sich PRP auch bei der Knochenheilung positiv auf die Zellproliferation, Differenzierung, Chemotaxis und Angio­genese aus. Bei einer Lebenszeit der Thrombozyten von 7 – 10 Tagen geht man davon aus, dass PRP eher die frühe Knochenheilung unterstützt, als dass es die späte Knochenformation beeinflusst. Es gibt zunehmend Beweise dafür, dass die thrombozyteninduzierte Entzündung eine tragende Roll bei der Frühphase der Heilung spielt, und dass es ohne sie zu keiner effektiven Regeneration kommen kann. Bei überschießender Entzündung wird die Heilung jedoch negativ beeinflusst. Hier wirkt sich PRP speziell durch die Wachstumsfaktoren TGF-β1, IL-4, HGF und TNF-α positiv, sowohl auf das Ausmaß als auch auf die Dauer der Entzündung aus, sodass die Heilung frühzeitig in die richtigen Bahnen gelenkt wird.

Anwendung bei Knorpel-Läsionen

Wird Knorpel beschädigt, verfügt er aufgrund seiner inhärenten Avaskularität nur über ein sehr eingeschränktes Selbstheilungspotenzial, welches dann zu Knorpelläsionen und Osteoarthritis führt. Zahlreiche Wachstumsfaktoren spielen jedoch bei der Entwicklung und der Homeostase des Knorpels eine zentrale Rolle, was den Einsatz von PRP bei der Knorpelregeneration nahelegt. Anabole Faktoren wie z. B. TGF-ß1 oder IGF-I stimulieren die Chondrozyten Proteoglykane, Aggrekane und Kollagen II zu synthetisieren. Sie induzieren die Proliferation von Synovizyten und mesenchymalen Stammzellen. Gleichzeitig werden die katabolen Effekte von beispielsweise Interleukin 1 (IL-1) oder den Matrixmetalloproteasen (MMPs) verringert.

Chondrale Läsionen und osteochondrale Läsionen des Talus

Therapie

Knorpelläsionen größer als 1,5 cm werden in der Regel durch Autograft Techniken oder wenn möglich durch autologe Chondrozyten Implantation versorgt. Zeigt sich ein intaktes, chondrales Fragment mit mind. 3 mm Dicke, kann eine Refixation mit einer bioresorbierbaren Kompressionsschraube, bioresorbierbaren Darts oder Pins erfolgen. Die Therapie von osteochondralen Läsionen erfordert im Regelfall sowohl einen Aufbau des verletzten Knochenbereiches als auch eine Versorgung des betroffenen Knorpelareals. 

Operatives Vorgehen

Minced Cartilage Prozedur (Autocart Fa. Arthrex). Bei der chondralen Läsion ist darauf zu achten, dass der Knorpeldefekt entsprechend debridiert und vorbereitet wird. Auf steile gesunde Knorpelränder ist zu achten. Knorpelfragmente werden mittels eines 3 mm Shavers aus dem Knorpelrand gewonnen. Alternativ können benötigte Knorpelchips auch von nichtlasttragenden Bereichen am Knie entnommen werden. Gesammelt werden die Fragmente im GraftNet Gewebekollektor und werden anschließend in eine 1 ml Spritze mit Luerlockanschluss überführt. Die Knorpelfragmente werden dann über einen female zu female Adapter mit PRP in einem Verhältnis von 3:1 gemischt. Zum einen entsteht dadurch eine homogene pastöse Masse, zum anderen beinhaltet das ACP das zum Gerinnen notwendige Fibrinogen. Die 1 ml Spritze wird mit der Applikationskanüle verbunden und die Fragmente werden in die Kanüle überführt. Anschließend werden die Fragmente vorsichtig mit dem Trokar der Kanüle zur Kanülenspitze gedrückt, bis sie in der Öffnung erscheinen. Die Arthroskopieflüssigkeit sollte dann aus dem Sprunggelenk abgesaugt werden und die Läsion so gut wie möglich getrocknet werden. Nun wird mit dem Trokar das Fragmentgemisch vorsichtig nach vorne geschoben und in den Defekt appliziert. Die Fragmentpaste wird anschließend vorsichtig tropfenweise mit der parallel hergestellten, autologen Thrombin­lösung überschichtet. Zur Herstellung dieser Thrombinlösung werden lediglich die biochemischen Eigenschaften zentraler Komponenten der Gerinnungskaskade genutzt. Durch die Verbindung des in der Paste enthaltenen Fibrinogen und dem applizierten Thrombin entsteht ein stabiler Klot, der das Gemisch in der Läsion hält. Zur Versiegelung wird zuletzt das PRP mit Thrombin in einem Verhältnis von 1:1 gemischt und zügig, tropfenweise auf die Läsion appliziert. Nach kurzer, ca. 2-minütiger Wartezeit, in der die induzierte Koagulation stattfindet, sollte das Gelenk vorsichtig durch­bewegt werden, um die Kongruenz der Gelenkpartner zu überprüfen. Bei der Versorgung einer osteochondralen Läsion wird nach der Spongiosaplastik der obengenannte stabile Klot, bestehend aus fragmentiertem Knorpel und PRF auf die Spongiosaplastik aufgelegt und fixiert. Auch hier sollte nach dem Einbringen das Gelenk vorsichtig durchbewegt werden, um die Kongruenz der Gelenkpartner zu überprüfen. Der Patient wird postoperativ für sechs Wochen in einem Walker mit 20 kg Teilbelastung versorgt. Eine Bewegungsschiene mit einem Bewegungsausmaß Dorsalfektion/Plantarflexion 20-0-20 wird empfohlen. Lymphdrainage und falls notwendig Schmerzmittel sollten rezeptiert werden. 

Minimalinvasive Rekonstruktion der Bänder am Sprunggelenk

Neben dem Knorpelschaden muss auch der Grund dieser Schäden beachtet werden. Insbesondere Instabilitäten und Achsfehlstellungen müssen berücksichtigt werden, um ein Einwachsen des Knorpels zu gewähren. Sechs Wochen nach der OP war Peter K. wieder in der Lage, nach Vorgaben die Belastung auf sein operiertes Sprunggelenk zu steigern. Nach acht Wochen konnte er wieder normal auf dem Fuß auftreten. In diesem Zeitraum von der OP bis zur Vollbelastung spielt die physiotherapeutische Übungsbehandlung durch erfahrene Krankengymnasten eine wichtige Rolle. Im Regelfall werden direkt nach der OP abschwellende Maßnahmen durchgeführt, dann wird die Beweglichkeit langsam gesteigert und mithilfe des Physiotherapeuten eine Gangschule zunächst mit und dann ohne Krücken durchgeführt. Mit dem Physiotherapeuten werden auch Aufbauübungen für die umgebende Muskulatur durchgeführt, um allzu große Stabilitätsverluste des Gelenkes durch die lange Zeit des Liegens zu vermeiden. Die Frage, die sich im Anschluss stellt, ist: Wann ist der Patient wieder bereit, die Belastung zu steigern oder gar sportartspezifisches Training aufzunehmen? In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass dies ohne objektive Daten nur schwer zu beurteilen ist. Faktoren wie Schmerzfreiheit und ein reizfreies Gelenk verstehen sich von selbst vor Aufnahme eines körperlichen Trainings oder einer längeren Belastung. Wie sieht es aber aus mit der Stabilität der Beinachse, der Stabilität der Lenden-Becken-Hüft­region? Sind muskuläre Dysbalancen vorhanden, bestehen also Kraftdefizite im Seitenvergleich? 

Hierzu bedarf es einer Bewegungsanalyse durch Sportwissenschaftler und Sportphysiotherapeuten, die in der Lage sind, die Gelenke in der Bewegung zu untersuchen und in ihrer natürlichen Bewegung möglichst genau zu beurteilen, um somit das Leistungsprofil des Patienten genau und umfassend zu bestimmen und alle Parameter in Echtzeit, wenn möglich sportartspezifisch zu messen. Gerade in der frühen Rehaphase, vor Beginn des Rehatrainings, ist eine aktuelle und genaue Momentaufnahme des Leistungsstandes von großem Nutzen, denn auf dieser Grundlage lässt sich dann der für den Patienten individuell und sportartspezifisch notwendige Trainings- und Bewegungsplan anpassen, um die bestehenden Defizite gezielt anzugehen. Für Peter K. bedeutete dies, dass er auch nach der OP an hochmodernen Geräten mit speziellen Tests nachbehandelt wurde.

So konnte der aktuelle Leistungsstand seines Gelenkes und der gesamten Bewegungskette des Beins mit wissenschaftlicher Genauigkeit bestimmt werden. Dies folgt anhand moderner Maß­systeme wie z. B. dem Speed Court oder der Kraftanalyse zum Ermitteln von Seitendifferenzen, Kontaktzeiten, Wendezeiten, Explosivkraft und vieles mehr. In den Bewegunganalysen zeigte sich, dass Peter K. aufgrund einer instabilen Lenden-Becken-Hüftregion auf der vorher betroffenen rechten Seite, einen unterschiedlich starken ausgebauten Muskelapparat hatte. Diese muskuläre Dysbalance galt es, vor einer Aufnahme seines Tennistrainings auszugleichen, um nicht wieder den Bandapparat des rechten Sprunggelenks übermäßig zu beanspruchen und ein erneutes Umknicken und die damit einhergehende Gefahr, den reparierten Knorpel erneut zu verletzen, zu vermeiden. 

Fazit

Peter K. konnte aufgrund dieser angepassten Bewegungs- und Trainingspläne nach sechs Monaten wieder zu seinen Tennissport auf ehemaliges Leistungsniveau zurückkehren. Regelmäßige Nachuntersuchungen helfen ihm, evtl. erneut aufgetretene muskuläre Defizite zu erkennen und gegen sie vorzugehen. Das erneute Verletzungsrisiko in Alltag und Beruf ist dadurch verringert. Insbesondere weiß der Patient, was er sich an seinem Gelenk zumuten kann.

Literatur beim Verfasser

Manchmal habe er auch ein plötzliches Stechen an der Innen- oder Außenseite des Kniegelenkes. Selten habe er eine Unsicherheit im rechten Knie, jedoch bemerke er nach sportlicher Belastung ein Spannungsgefühl um die Kniescheibe. Bei der klinischen Untersuchung zeigt sich eine leichte Kapselreizung mit minimalem Erguss und eine leichte Streckhemmung. Außerdem kann eine milde Instabilität bei jedoch festem Anschlag des Lachman-Tests und leichtem Shifting beim Pivot ShiftTest festgestellt werden. Zudem findet sich ein deut­licher Druckschmerz über dem lateralen Gelenkspalt. Die Streckmuskulatur des Oberschenkels weist eine Atrophie im Vergleich zur Gegenseite auf.

Auf dem aktuellen MRT des rechten Kniegelenkes wird ein verdicktes vorderes Kreuzband mit Verdacht auf Vernarbung in der Notch festgestellt. Das Kreuzband erscheint ausgedünnt. Zudem wird eine Degeneration des Außenmeniskus und eine Chondroma­lazie Grad II-III nach Outerbridge im lateralen Kompartiment beschrieben. Nach Abwägung von konservativen versus operativen Therapiemaßnahmen, hat sich der Patient für eine operative Therapie entschieden. Zur Diskussion stehen die Arthroskopie, wie sie seit über 40 Jahren als Standarttechnik benutzt wird oder die so genannte „Nanoskopie“.

Historie

Getrieben von einer Verbesserung der Diagnostik des Kniegelenkes erschien 1913 von Eugen Bircher, einem Schweizer Chirurgen aus Aarau, die erste Veröffentlichung „Zur Diagnostik der Meniskusläsion und des Meniskusabrisses“ mit einem „Zytoskop“. Zur damaligen Zeit waren die Instrumente noch sehr sperrig, hatten keine abgestimmten Stablinsen oder elektrische Kamerasysteme. Durch die Optik wurde mit dem bloßen Auge, wie durch ein Fernrohr geschaut. Bei schlechten Lichtverhältnissen wurde das Gelenkinnere beschrieben. Nur das geübte Auge war in der Lage Pathologien zu erkennen. Die Instrumente haben sich zwischenzeitlich massiv verändert. Bereits 1931 konnte Takagi den Durchmesser um 3,5 mm senken. Sein dünnstes Arthroskop Nr. 11 wies einen Durchmesser von 2,7 mm auf. 1932 entstanden die ersten Schwarz-Weiß Bilder aus dem Inneren des Kniegelenkes und ca. 4 Jahre später folgten die ersten Aufnahmen in Farbe. Im Verlauf wurden auch die Hüft-, Sprung-, Schulter- und Ellenbogengelenke arthroskopiert. Bis in die 70 ger Jahre entwickelte sich die Arthoskopie langsam. Der Grund dafür lag möglicher Weise daran, dass die operativen Konsequenzen arthroskopisch noch nicht gelöst werden konnten und die nicht invasive Diagnostik (z.B. MRT Diagnostik) entwickelte. Schweizer, deutsche und amerikanische Wissenschaftler entwickelten zusammen mit Technikern sukzessive arthroskopische Operationstechniken mit kleinen Instrumenten. 1978 veröffentlichte Hans Rudolf Hensche das erste deutschsprachige Arthroskopiebuch: „Die Arthroskopie des Kniegelenks: Diagnostik und Operationstechniken, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New-York/Paris/Tokio. Erstauflage 1978“. Seit 1990 hat die Arthroskopie und  die arthroskopische Chirurgie eine einzigartige Entwicklung genommen und gilt nun seit vielen Jahren als Standardgelenkeingriff. Diese gering invasiven Operationsmaßnahmen verursachen weniger postoperative Schwierigkeiten und die Patienten können schneller genesen. So ist die arthroskopische Chirurgie auch wegweisend für die ambulante Patientenversorgung.

Nanoskopie

2019 wurde ein „Mikroarthroskop“ unter dem Namen „NanoScope“ (Fa. Arthrex) auf den Markt gebracht. Inzwischen gibt es mit dem „NanoNeedle Scope“ bereits ein Nachfolgemodell mit verbesserter Technik. Der Durchmesser des Nanoskopes beträgt 1,9 mm. Im Vergleich zum herkömmlichen Arthroskop ist dies eine Reduzierung des Durchmessers von ca. 55 %. In Summe kann die Invasivität bei der Nanoskopie um ca. 80 % reduziert werden. Das Bildgebungssystem für die Nanoarthroskopie besteht aus der Bildschirmkonsole und dem NanoNeedle Scope. Es ist ein all-in-one-Arthroskopiesystem, welche über eine Kamera und Lichtquelle in einem verfügt. Mittels chip-on-tip-Bildsensortechnologie produziert das Einmalinstrument Bilder. Die Optik erlaubt einen von 120° Weitwinkelblick in das Gelenk. Das NanoNeedle Scope ist flexibel. Bei Bedarf kann eine leicht abgekrümmte Hülse verwendet werden, um den Blick zu erweitern.

Unterschiede Nanoskopie vs. Arthoskopie

• Das NanoNeedle Scope wird direkt ohne Hautschnitt per Stichinzision in das Gelenk eingeführt, somit entfällt die Hautnaht und der Fadenzug
• Es handelt sich um „single use“ Instru­mente: höherer Infektionsschutz für den Patienten und weniger Steri-Kosten sowie weniger Organisationsfehler im Prozess (z. B. das Sterilgut ist aus verschiedenen Gründen nicht nutzbar oder es fehlen Instrumente auf dem Sieb etc.)
• Aktuell handelt es sich bei der Nano­skopie nicht um eine GKV Leistung
• Die Instrumente der Nanoskopie sind deutlich kleiner und gewähren damit eine schonendere Operation für den Patienten
• Weniger Spülflüssigkeitsverbrauch bei der Nanoskopie
• Für größere Gelenkkörper muss in bewährter Technik eine Zugangserweiterung erfolgen
• Bei geringer Blutung im Gelenk ist die Sicht nanoskopisch schneller eingeschränkt und der Wasserdruck sollte temporär erhöht werden
• Im Einzelfall kann auch die Nanoskopie nur in Lokalanästhesie durchgeführt werden. Dies spart Narkoseaufwand und erleichtert ggf. weitere Abläufe. Dies gilt insbesondere bei rein diagnostischen Anwendungen mit geringer Intervention, wie bei einer Probeentnahme der Membrana synovialis
• Bei unklarer Diagnosestellung kann der Operateur mittels Nanoskopie die Diagnose sichern und ggf. mittels nanoskopischer Chirurgie direkt lösen

Erfahrung, Ausblick und Indikation zur Nanoskopie

Die Nanoskopie hat das Potenzial, aufgrund der einfachen und filigranen Anwendbarkeit, die klassische Arthroskopie zu ergänzen, erweitern und ggf. in Zukunft möglicherweise zu ersetzen. Technisch werden ständig Verbesserungen vorgenommen. Insbesondere die Bildqualität und das Instrumentarium haben sich in den letzten vier Jahren deutlich verbessert. Zu den aktuellen Nanoskopieindikationen gehören Meniskuschirurgie (z. B. Teilresektion und Refixation), Plicaresektion, Entfernung kleiner Verwachsungen (z. B. nach VKB-Ersatz), „Second look“ z. B. nach Knorpelersatz, Knorpelbeurteilung und kleine Knorpelchirurgie, Probeentnahme, Entfernung kleiner freier Gelenkkörper, nanoskopisch assistierte Infiltrationen, Diagnostik (bildgebende Diagnostik steht nicht im Einklang mit dem klinischen Befund des Patienten), Knie-, Sprung- und Ellenbogengelenke sind nanoskopisch aktuell schon gut zu operieren.

Nachtrag

Der Patient hat sich für die Nanoskopie entschieden. Intraoperativ zeigten sich eingeklemmte Fasern des teilrupturierten Kreuzbandes und eine Außenmeniskusteilruptur. Ebenso zeigte sich eine Chondromalazie IV° des lateralen Tibiaplateaus. Es erfolgte eine Außenmeniskusteilresektion, eine Teilresektion von eingeklemmten Kreuzbandfasern und eine oberflächliche Chondroplastik des lateralen Tibiaplateaus. Die Nachbehandlung wurde entsprechend eingeleitet.

Stoßwellentherapie sowie verschiedene Injektionstechniken (PRP, Prolo, Botox) stellen weitere sinnvolle Maßnahmen dar. Kortikoidinjektionen (KSI) sind weitgehend zu vermeiden. Für das Beispiel der CIT des lateralen Ellenbogens gilt:  die Rezidivrate innerhalb von zwei Jahren beträgt 8,5 % und bleibt konstant im weiteren Verlauf. Die Literatur berichtet über eine Verdreifachung der chirurgischen Interventionsrate in einem Zeitraum von zwei Jahren (2000 – 2002) von 1,1 % auf 3,2 % in einem Zehnjahres-Intervall (2009), p<.00001. Hiernach erhielt 1/10 Patienten mit sechs Monate dauernden Ellenbogenschmerzen einen offenen chirurgischen Eingriff [1]. Die offene chirurgische Lösung steht am Ende der therapeutischen Strategie. Mit guten Erfahrungen wurden neue mikroinvasive Verfahren zur Behandlung der CIT eingeführt. Die Perkutane Ultraschall Tenotomie (PUT) stellt ein sicheres und wirksames Verfahren dar (Abb. 1). Über kurze Distanz wird der Indikation entsprechend die Interventionssonde mit ihrer Spitze ­ultraschall-gestützt an den Zielort platziert. Indikationsbezogen stehen verschiedene Sonden zur Verfügung:

(TENEX-Sondenspitze mit Ultraschall, Irrigation / Saugung und Pendelmesser)

Im Folgenden wird das Verfahren der PUT (Tenex-System)  beschrieben und das klinische Bild am Patientenbeispiel ­erläutert.

Fallbeispiel

Ein 32-jähriger Patient, Hammerwerfer im höheren Leistungsniveau, leidet seit zwei Jahren an einer therapieresistenten CIT des lateralen Extensorenkomplexes am rechten Ellenbogen. Alle o.g. therapeutischen Verfahren kamen mit nur vorübergehender Linderung zum Einsatz. Es wurde die Indikation zur PUT gestellt. MRT und Ultraschall ergaben typische Befunde (lokale Signalanhebung der MRT T2 Sequenz im Extensorenkomplex des rechten Ellenbogens; sonografisch korrespondierende hy­po­echoische Formation am Extensorenansatz) (Abb. 2 a + b). Ein positiver Dopplerbefund bestätigte eine Region auffälliger Hypervaskularisation. Unter sterilen Bedingungen Lokalanästhesie, Stichinzision und Ultraschall geführtes Einbringen der TX2 Sonde in die hypo­echoische Region. Mittels synchronisierter Ultraschall-/Pendelmesseraktivierung und Saugspülung erfolgt die Fragmentation und Entfernung des Insertionsdetritus unter US-Kontrolle (Abb. 3). Zurückziehen der Sonde. Druckwundverband. Interventionszeit zehn Minuten. 

Abb. 3 PUT am Ellenbogen lateral. Re Bild: Sondenposition „in plane“ auf die Insertion des lateralen Extensorenkomplexes (LECx) gerichtet. Li Bild: Simultanes US-Bild der PUT mit der TENEX-SondeDer Patient unterzieht sich einer zwei- bis drei-wöchigen Ruhephase mit leichten Eigenübungen. Nach einem Monat nur dezente Restbeschwerden. Trainingsbeginn nach sechs Wochen mit zunehmend exzentrischen Kraftübungen. Wettkampffähigkeit nach drei bis sechs Monaten. Es wurden keine Nebenwirkungen oder Komplikationen verzeichnet. Der VAS-Score sank von durchschnittlich 4 –  6 auf konstant 2. Die Kontrolle nach einem Jahr zeigte sonografisch eine weitgehende Reorganisation der Gewebestruktur der Insertion des lateralen Extensorenkomplexes ohne pathologisch erhöhten Dopplersignalen (Aufhebung der pathologischen Hypervaskularisation). Der Patient war funktionell und entsprechend der VAS-Skala beschwerdefrei.

Diskussion

Die Behandlung chronischer Insertions­tendinosen stellt eine besondere Herausforderung dar. So liegen bei dieser Krankheitsentität Granulationsgewebe und Nekrosen im Bereich des Knochen-­Sehnen-Ligament-Überganges vor, welche die lokal schmerzhafte Situation des Patienten durch hohe Nozizeptorendichte und Hyperperfusion des umgebenden Gewebes gut erklärt. Anders als bei akuten Entzündungen dieser Lokalisationen sind vor Ort keine erhöhten Entzündungsparameter nachweisbar, weswegen die lokale antiinflammatorische Therapie (z. B. KSI) bei chronischen Tendinosen nur kurzfristige Linderung bringt und bei Langzeitanwendungen die Nachteile überwiegen. Folgerichtig entstand die Idee des sogenannten „Needlings“, um aus eine chronischen -nicht heilenden Situation (hier der Tendinose), eine akute Situ­ation zu kreieren, bei der durch Blutung und Einfluss von Wachstumsfaktoren ein Anfrischungseffekt mit echtem Heilungspotenzial entsteht [4 – 6]. Es folgten verschiedene therapeutische Verfahren mit dieser Zielvorstellung.

Stoßwellentherapie, Radiofrequenzablationen, PRP -Injektionen sowie Prolotherapie, um nur einige zu nennen. Bei allen Verfahren zeigte sich die Überlegenheit der Methodik durch Verwendung von Ultraschall-gestützter Interventionstechnik mit verbesserten Ergebnissen. Die McShane-Studie [7] bestätigte noch einmal den geringen Nutzen von KSI in kombinierter Anwendung mit der transkutanen Mikrotenotomie. Dieser Umstand stellt umso mehr den deutlichen Unterschied zur akuten Tendinitis, also mit inflammatorischer Komponente im Gegensatz zur chronischen Tendinose mit lokaler mukoider Degeneration und nekro­tischen postentzündlichen Komponenten heraus. Interessant wäre in diesem Zusammenhang die kombinierte Verwendung von PRP mit der PUT. Eine sinnvolle, wenngleich kostenintensive Alternative, die durch PUT, jedoch nicht allein durch PRP bei chronischen Tendinosen erreicht wird. In einer Übersicht von Vajapey et al. (2021) wird Sicherheit, Wirksamkeit und Indi­­­ka­tionspektum (Plantarfasziitis, Fersensporn, Haglundferse, Sportlerknie, Trochantertendinose und verschiedene Insertionstendinosen des Ellenbogens) der PUT erörtert [2]. 

Fazit

Die Perkutane Ultraschall Tenotomie (PUT) bietet eine neuartige mikroinvasive Option in der Therapie chronischer Insertionstendinopathien. Das Verfahren ist sicher und wirksam; es schließt eine therapeutische Lücke zwischen konventioneller konservativer Therapie und offener Chirurgie. 

LITERATUR:

1. Sanders Jr, Thomas L., et al. „The epidemiology and health care burden of tennis elbow: a population-based study.“ The American journal of sports medicine5 (2015): 1066-1071.
2. Vajapey, Sravya, et al. „Utility of percutaneous ultrasonic tenotomy for tendinopathies: a systematic review.“ Sports health3 (2021): 258-264.
3. Koh JSB, et al. Fasciotomy and surgical tenotomy for recalcitrant lateral elbow tendinopathy: early clinical experience with a novel device for minimally invasive percutaneous microresection. American Journal of Sports Medicine 2013;41(3):636-644
4. Stover D, Fick B, Chimenti RL, Hall MM. Ultrasound-guided tenotomy improves physical function and decreases pain for tendinopathies of the elbow: a retrospective review. Journal of Shoulder and Elbow Surgery 2019;28(12):2386-2393.
5. Housner, Jeffrey A., Jon A. Jacobson, and Roberta Misko. „Sonographically guided percutaneous needle tenotomy for the treatment of chronic tendinosis.“ Journal of Ultrasound in Medicine9 (2009): 1187-1192.
6. McShane, John M., Levon N. Nazarian, and Marc I. Harwood. „Sonographically guided percutaneous needle tenotomy for treatment of common extensor tendinosis in the elbow.“ Journal of ultrasound in medicine10 (2006): 1281-1289.
7. McShane JM, Shah VN, Nazarian LN. Sonographically guided percutaneous needle tenotomy for treatment of common extensor tendinosis in the elbow: is a corticosteroid necessary? J Ultrasound Med 2008; 27:1137–114

Verschiedene Übersichtsarbeiten haben sich mit dem Auftreten von akuten und chronischen Verletzungen im Boxsport beschäftigt [5 – 8]. Am häufigsten sind dabei die Kopf- bzw. Gesichtsregion betroffen. Ellenbogenverletzungen machen mit 1 – 4 % [6, 9, 10] aller Verletzungen eher einen geringen Anteil aus, wobei die Ausfallzeit pro Verletzung mit im Mittel über 30 Tagen nicht zu verachten ist [5]. Im Folgenden soll der Begriff Boxerellenbogen und deren zugrundeliegende Pathologie erläutert und Diagnose sowie Therapie anhand von zwei Fallbeispielen dargestellt werden.

Pathomechanismus

Im Jahr 1975 wurde der Begriff Boxer’s Elbow erstmals anhand von zwei Fällen beschrieben [4]. Als Ursache für die von den jungen Boxern beschriebenen Beschwerden wurden repetitive Hyperextensionen des Armes im Rahmen der sportlichen Aktivität vermutet, vor allem, wenn der Schlag den Gegner verfehle. Valkering et al. publizierten 2008 eine Serie von fünf Boxern, in welcher die Theorie von Grenier et al. bestätigt und ein Fehlschlag mit Hyperextension und proniertem Ellenbogen als Ursache ausgemacht wurde. Dabei kommt es zu einem mechanischen Konflikt zwischen der Olecranonspitze und der korrespondierenden Fossa, vor allem im lateralen Anteil (posterolaterales Impingement). Dadurch wird die Entstehung von Osteophyten bzw. freien Gelenkkörpern begünstigt [4, 11]. Im Jahr 2017 veröffentlichten Robinson et al. eine weitere Fallserie mit sieben Boxern. Neben dem beschriebenen Hyperextensionsmechanismus, welches zu einem posterola­teralen Impingement führt, wurden erstmals auch ossäre Veränderungen im ventralen Kompartiment des Ellenbogens festgestellt. Diese wurden auf eine forcierte Hyperflexion während Clinchsituationen bzw. das anschließende Wegschieben des Gegners zurückgeführt. Auch das Abwehren eines gegnerischen Schlages bei gebeugtem Ellenbogen, egal ob in Pro- oder Supinationsstellung, könne zu einer forcierten Hyperflexion und damit einem anterioren Impin­gement zwischen Coronoidspitze und der Fossa führen [12].

Klinisches Erscheinungsbild

Beim Impingement des Boxers beklagen die betroffenen Sportler einen meist dorsalen Ellenbogenschmerz, ein Steifigkeitsgefühl und ein Bewegungsdefizit. Die aktive Extension – und vereinzelt auch aktive Flexion – zeigen sich reduziert und eine forcierte Extension bzw. Flexion gegen Widerstand durch den Untersucher führt zur Provokation von Schmerzen. Ein lokaler Druckschmerz muss nicht zwangsläufig vorhanden sein, kann aber bei Vorliegen meist am posterolateralen Ellenbogen ausgelöst werden. Ebenso wie in der Studie von Robinson et al. war die Umwendbewegung bei unseren beiden Fallbeispielen nicht betroffen [12].

Bildgebung

Nativröntgen

Bei ausgeprägten Befunden sind freie Gelenkkörper und Osteophyten der Olecranon- oder Coronoidspitze bereits im seitlichen Strahlengang ersichtlich (Abb. 1). Die native Röntgenbildgebung in 2 Ebenen bietet sich daher als schnell verfügbare und einfache Untersuchung zur Detektion möglicher knöcherner Veränderungen des Ellenbogens an.

Schnittbildgebung (MRT / CT) 

Aufgrund der Vielzahl möglicher Pathologien am Ellenbogen hat sich die Magnetresonanztomographie (MRT) in den meisten Fällen zur Bildgebung der Wahl entwickelt. Osteophyten und freie Gelenkkörper sind in der Regel gut zu erkennen (Abb. 2). 

Im Vergleich zur Computertomographie (CT) bietet die MRT außerdem die Beurteilungsmöglichkeit der Weichteile. Dazu zählen neben den Kollateralbändern sowie der Trizeps- und Bizepssehne auch synoviale Veränderungen und Vernarbungen in den jeweiligen Fossae. Zusätzlich lässt die MRT eine Einschätzung von Knorpelschäden bzw. subchondraler Knochenreaktionen zu (Abb. 3).

Therapie

Konservativ

Im initialen Stadium ohne größere Bewegungseinschränkung und fehlende Hinweise auf freie Gelenkkörper bzw. Osteophyten hat die konservative Therapie einen Stellenwert. Bei fortgeschrittenen Befunden lässt sich mittels Krankengymnastik, Taping, oraler Analgesie und Infiltrationen allerdings in den meisten Fällen keine ausreichende Beschwerdebesserung erreichen, die ein return to sports ermöglicht. 

Operativ

Für uns hat sich die Arthroskopie als Therapie der Wahl des Boxer’s Elbow entwickelt. Die Vorteile liegen auf der Hand: Alle Gelenkkompartimente können eingesehen, synovialitische Verwach­sungen sowie freie Gelenkkörper entfernt und Knorpelschäden behandelt werden. Additiv lässt sich das Beuge- und Streckdefizit verlässlich mit einer Kapsulektomie beheben, sofern das ossäre Debridement nicht zu einer ausreichenden Rückgewinnung der Beweglichkeit geführt hat (Abb. 4 – 9). Im eigenen Vorgehen wird der Eingriff wie in dem Artikel in der sportärztezeitung Ausgabe 02/22 beschrieben in Seitenlage und Vollnarkose durch­geführt [13]. Bei korrekter Durchführung lassen sich durch das arthroskopische Vorgehen gute klinische Ergebnisse erreichen und erlauben den Patienten eine Rückkehr zum Sport [11, 12]. 

Fazit

Der Boxer’s Elbow oder Boxerellenbogen beschreibt ein internes Impingement, welches sowohl im dorsalen als auch ventralen Kompartiment beobachtet werden kann. Durch Hyperextensions- und Hyperflexionsereignisse im Rahmen von (verfehlten) Schlägen oder dem Abwehren von gegnerischen Attacken kommt es zu weichteiligen und knöchernen Veränderungen der Olecranon- und Coronoidspitze sowie ihrer korrespondierenden Fossae. Betroffene Boxer stellen sich mit Ellenbogenschmerzen und einer schmerzhaften Bewegungseinschränkung vor. Röntgen und MRT bestätigen die Diagnose. Abhängig vom Ausmaß der Veränderungen in der Bildgebung sowie des Leidensdrucks des Patienten bietet sich die Arthroskopie mit Debridement und gegebenenfalls Kapsulektomie an, um den Sportlern ein return to sports zu ermöglichen. 

Literatur

1. Lian OB, Engebretsen L, Bahr R. Prevalence of jumper’s knee among elite athletes from different sports: a cross-sectional study. Am J Sports Med. 2005;33(4):561-7.
2. Gelber JD, Soloff L, Schickendantz MS. The Thrower’s Shoulder. J Am Acad Orthop Surg. 2018;26(6):204-13.
3. Rossy WH, Oh LS. Pitcher’s elbow: medial elbow pain in the overhead-throwing athlete. Curr Rev Musculoskelet Med. 2016;9(2):207-14.
4. Grenier R, Rouleau C. Boxer’s elbow: An extension and hypertension injury. The Journal of Sports Medicine. 1975;3(6):282-7.
5. Loosemore M, Lightfoot J, Palmer-Green D, Gatt I, Bilzon J, Beardsley C. Boxing injury epidemiology in the Great Britain team: a 5-year surveillance study of medically diagnosed injury incidence and outcome. Br J Sports Med. 2015;49(17):1100-7.
6. Timm KE, Wallach JM, Stone JA, Ryan EJ. Fifteen years of amateur boxing injuries/illnesses at the United States olympic training center. J Athl Train. 1993;28(4):330-4.
7. Zazryn TR, Finch CF, McCrory P. A 16 year study of injuries to professional boxers in the state of Victoria, Australia. Br J Sports Med. 2003;37(4):321-4.
8. Zazryn TR, McCrory PR, Cameron PA. Injury rates and risk factors in competitive professional boxing. Clin J Sport Med. 2009;19(1):20-5.
9. Bledsoe GH, Li G, Levy F. Injury risk in professional boxing. South Med J. 2005;98(10):994-8.
10. Zazryn T, Cameron P, McCrory P. A prospective cohort study of injury in amateur and professional boxing. Br J Sports Med. 2006;40(8):670-4.
11. Valkering KP, van der Hoeven H, Pijnenburg BC. Posterolateral elbow impingement in professional boxers. Am J Sports Med. 2008;36(2):328-32.
12. Robinson PM, Loosemore M, Watts AC. Boxer’s elbow: internal impingement of the coronoid and olecranon process. A report of seven cases. J Shoulder Elbow Surg. 2017;26(3):376-81.
13. Nietschke R, Zimmerer A, Schneider M. Ellenbogenarthroskopie – Ablauf, Indikationen, Vorteile und Grenzen der Technik. Sportärztezeitung. 2022; Ausgabe 02/2022.

Untreated lesions cause higher mechani­cal loading of the surrounding intact cartilage [9, 16, 18] and have an effect on the subchondral bone [27] and on the intra-artikular mlieu, with an increase of cytokine concentration [14] and thus a premature onset of osteo­arthritis. This not only limits the patients’ function, but also causes consi­derable costs to the public health system. Thus, suitable cartilage reconstruction techniques with the specific regeneration of hyaline- or hyaline-like cartilage are required. A number of different surgi­cal procedures are already available for the treatment of focal chondral lesions, including techniques like bone marrow stimulation (microfracture (MFx), auto­logous matrix-induced chondrogenesis (AMIC)), osteochondral auto- or allograft transplantation surgery (OATS), and autologous chondrocyte implan­tation (ACI) [5, 11 – 13, 33]. Since each of these techniques has pros and cons, the treatment of chondral lesions has not been standardised and remains a challenge. 

ACI is currently seen as the treatment of choice for moderate to large chondral defects, since this procedure leads to hyaline- or hyaline-like cartilage substance with good long-term clinical outcomes [6, 7, 15, 17, 28]. The disadvantages of ACI are the high labo­ratory costs for cell expansion, limited availability in some cases, and the need for two-step surgical procedures [5, 12, 32]. In order to overcome these disadvantages, one-step procedures such as the implantation of fragmented auto­logous or allogenic cartilage have been deve­loped (Minced Cartilage Implantation (MCI)). The underlying principle was already described in the early 1980s by Albrecht et al. [1, 2] and picked up again by Lu et al. in 2006 [22]. Over the past few years interest in MCI has grown considerably especially due to several advantages, such as being a single stage procedure that can be performed in an arthroscopic or mini-arthrotomy surgical approach and may offer strong biologic potential [5, 32].

Biology

In their in vivo milieu chondrocytes have the potential to proliferate phy­siologically [3, 32]. Furthermore, mechanical stimuli play an important role in chondrocyte proliferation and chondrogenic differentiation [36, 37]. This complex biochemical and biomechanical intra-articular milieu, that can barely be reproduced in vitro, could be a major advantage regarding the biological potential of the MCI procedure. It has been shown that mincing healthy cartilage “activates” the chondrocytes and leads to a physiological reaction with chondrogenic proliferation and the production of extracellular matrix (ECM) [22 – 24, 32]. Mincing can be achieved with a scalpel, specially developed min­cing devices, or arthroscopic shavers [19, 20, 32]. The cartilage is harvested from the margins of the chondral defect or from zones of the joint that are subjected to less loading. The outgrowth of activated chondrycytes is promoted by this enlargement of the tissue surface [4, 5, 20, 22, 32]. Ultimately this leads to the regeneration of hyaline and/or hyaline-like cartilage [22, 32, 35].

Surgical technique

The preoperative planning of a chondro­plasty procedure includes a mandatory MRI and conventional radiographs (whole-leg) [31] to detect and treat any comorbidities such as ligamentous instability, meniscus defects or mecha­nical axial malalignment. The final planning of the chondroplasty is only completed following detailed arthroscopic diagnostic investigation of the defect. The cartilage can then be harvested with osteochondral cylinders from zones that are barely load-bearing (e.g. the intercondylar notch), or using ring curettes and shavers [31, 33]. When using osteochondral cylinders the cartilage must be separated from the bone and then minced with a scalpel or shaver until it has reached a paste-like consis­tency. During arthroscopic cartilage harvesting this is done exclusively with a shaver [33]. After preparing the defect and creating stable cartilage margins the joint is aspirated, the defect zone is dried, and the minced cartilage is introduced into the defect. Depending on the technique being used, autologous thrombin and PRP, fibrin glue and/or a membrane are used for stable fixation of the fragments [25, 26, 31 – 33].  

Clinical data

Clinical evidence on autologous MCI is still limited [8, 10, 25]. In 2015, Christensen et al. [8] treated eight patients with osteochondrosis dissecans of the knee joint with a combination of auto­logous bone graft and autologous cartilage fragments embedded in fibrin glue (autologous dual-tissue transplantation (ADTT)). One year later there was a marked improvement in the MOCART score (Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue) from 22 to 52 points. In 2019, Massen et al. [25] conducted a consecutive two-year study of patients with (osteo-)chondral lesions who had been treated with autologous MCI. At the final follow-­up examination a significant reduction in pain was observed. Moreover, a significant radiological improvement in the MOCART score was seen. In 2020, Cugat et al. [10] treated 15 patients with full-surface (osteo-)chondral lesions using autologous MCI embedded in platelet-poor plasma (PPP) and PRP. After 15 months they also observed statistically significantly better scores on the visual analogue scale (VAS) for pain, the Lysholm score, the subjective International Knee Documentation Committee (IKDC) score, the Western Ontario and the McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) for pain and function, the Lequesne-Index and the Short Form 12 (SF-12). While the above-named clinical studies were conducted on the knee joint, autologous MCI is also used in other joints (hip, shoulder, ankle) [21, 29, 30, 34]. In summary it may be said that the clinical data to date show good results with low complication and revision rates which are comparable to other cartilage repair techniques (ACI). 

Case study

A 37-year-old patient, an active sportsman, consulted us after multiple left knee sprains; first sprain in 2005. Since then intermittent symptoms in the left knee joint, prone to swell. The clinical examination showed articular effusion with pain on pressure over the medial joint space and mild crepitation in the medial compartment when testing movement, ROM extension/flexion 3-0-145° pain-free. Joint with stable ligaments. The Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) for pain was 50 before surgery, the quality of life score for the knee was 25 points, and 44 for activities of daily living (0 = extreme knee problems, 100 = no knee-related impairment). The Marx activity rating scale (MARS) was initially 0 points (0 = lowest physical and sporting acti­vity, 16 = highest physical and sporting activity). The MRI showed grade 4 cartilage damage over the medial femoral condyle (Fig. 1). The preoperative AMADEUS score for the medial cartilage lesion was 60 points. Minced cartilage implantation was indicated. 

The arthroscopic operation with the implantation of minced cartilage in the medial femoral condyle using the pro­duct Autocart (Arthrex) was performed. During the operation we diagnosed a 3 cm² ICRS grade 3B chondral lesion over the medial femoral condyle (Fig. 2). The postoperative course was complication-free. Follow-up treatment consisted of six weeks’ partial 15 kg weight-­bearing on the left. The range of motion was limited to 60° for weeks one, two and three, and to 90° for weeks four, five and six. The patient was initially splinted with a Mecron brace, which was replaced with a rigid frame brace in the later course. He had physiotherapy for three months after surgery. At the check-up two months after surgery he still had some residual symptoms with a ROM in extension/flexion of 0-0-90° and his quadriceps muscles were still weakened.

Fig. 2 Intra-operative arthroscopic images showing the untreated cartilage damage (a)
and the lesion after preparation of stable cartilage margins (b) and implantation of the minced cartilage (c).

After eight months the patient then reported a satisfactory surgical outcome with improved movement and a clinically irritation-free knee joint. One year after surgery the patient was still satisfied and was able to re-initiate low-impact sporting activities (cycling). After two years the patient had reached his regular everyday level, and inten­si­fi­cation of sporting activities in the low-­impact range was possible. The clinical outcome parameters showed an improvement in the KOOS score for pain (from 50 to 53 points), knee-related quality of life (from 25 to 38 points) and activities of daily living (from 44 to 71 points). The MARS had also increased from 0 points before the operation to 6 points afterwards. The MRI two years after surgery showed a corresponding satisfactory outcome with a MOCART score of 95 points (Fig. 3).

Summary and outlook

On the basis of the available in vitro and in vivo data, autologous MCI is a pro­mising one-step chondral repair pro­cedure with great biological and clinical potential. Further medium- to long-term comparative studies on large patient cohorts with clinical, functional and radiological data are required to determine the optimal defect size for MCI and the durability of the repair cartilage, and to enable comparison with other, established chondral repair procedures.

Literature

1. Albrecht F, Roessner A, Zimmermann E (1983) Closure of osteochondral lesions using chondral fragments and fibrin adhesive. Arch Orthop Trauma Surg (1978) 101:213-217
2. Albrecht FH (1983) [Closure of joint cartilage defects using cartilage fragments and fibrin glue]. Fortschr Med 101:1650-1652
3. Barry F, Murphy M (2013) Mesenchymal stem cells in joint disease and repair. Nat Rev Rheumatol 9:584-594
4. Bonasia DE, Marmotti A, Mattia S, Cosentino A, Spolaore S, Governale G, et al. (2015) The Degree of Chondral Fragmentation Affects Extracellular Matrix Production in Cartilage Autograft Implantation: An In Vitro Study. Arthroscopy 31:2335-2341
5. Bonasia DE, Marmotti A, Rosso F, Collo G, Rossi R (2015) Use of chondral fragments for one stage cartilage repair: A systematic review. World J Orthop 6:1006-1011
6. Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L (1994) Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med 331:889-895
7. Chimutengwende-Gordon M, Donaldson J, Bentley G (2020) Current solutions for the treatment of chronic articular cartilage defects in the knee. EFORT Open Rev 5:156-163
8. Christensen BB, Foldager CB, Jensen J, Lind M (2015) Autologous Dual-Tissue Transplantation for Osteochondral Repair: Early Clinical and Radiological Results. Cartilage 6:166-173
9. Coetzee JC, Giza E, Schon LC, Berlet GC, Neufeld S, Stone RM, et al. (2013) Treatment of osteochondral lesions of the talus with particulated juvenile cartilage. Foot Ankle Int 34:1205-1211
10. Cugat R, Alentorn-Geli E, Navarro J, Cusco X, Steinbacher G, Seijas R, et al. (2020) A novel autologous-made matrix using hyaline cartilage chips and platelet-rich growth factors for the treatment of full-thickness cartilage or osteochondral defects: Preliminary results. J Orthop Surg (Hong Kong) 28:2309499019887547
11. Dekker TJ, Aman ZS, DePhillipo NN, Dickens JF, Anz AW, LaPrade RF (2021) Chondral Lesions of the Knee: An Evidence-Based Approach. J Bone Joint Surg Am 103:629-645
12. Evenbratt H, Andreasson L, Bicknell V, Brittberg M, Mobini R, Simonsson S (2022) Insights into the present and future of cartilage regeneration and joint repair. Cell Regen 11:3
13. Flanigan DC, Harris JD, Trinh TQ, Siston RA, Brophy RH (2010) Prevalence of chondral defects in athletes‘ knees: a systematic review. Med Sci Sports Exerc 42:1795-1801
14. Fraser A, Fearon U, Billinghurst RC, Ionescu M, Reece R, Barwick T, et al. (2003) Turnover of type II collagen and aggrecan in cartilage matrix at the onset of inflammatory arthritis in humans: relationship to mediators of systemic and local inflammation. Arthritis Rheum 48:3085-3095
15. Gikas PD, Bayliss L, Bentley G, Briggs TW (2009) An overview of autologous chondrocyte implantation. J Bone Joint Surg Br 91:997-1006
16. Gratz KR, Wong BL, Bae WC, Sah RL (2009) The effects of focal articular defects on cartilage contact mechanics. J Orthop Res 27:584-592
17. Grevenstein D, Mamilos A, Schmitt VH, Niedermair T, Wagner W, Kirkpatrick CJ, et al. (2021) Excellent histological results in terms of articular cartilage regeneration after spheroid-based autologous chondrocyte implantation (ACI). Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 29:417-421
18. Guettler JH, Demetropoulos CK, Yang KH, Jurist KA (2004) Osteochondral defects in the human knee: influence of defect size on cartilage rim stress and load redistribution to surrounding cartilage. Am J Sports Med 32:1451-1458
19. Hunziker EB, Quinn TM, Hauselmann HJ (2002) Quantitative structural organization of normal adult human articular cartilage. Osteoarthritis Cartilage 10:564-572
20. Levinson C, Cavalli E, Sindi DM, Kessel B, Zenobi-Wong M, Preiss S, et al. (2019) Chondrocytes From Device-Minced Articular Cartilage Show Potent Outgrowth Into Fibrin and Collagen Hydrogels. Orthop J Sports Med 7:2325967119867618
21. Lorenz CJ, Freislederer F, Salzmann GM, Scheibel M (2021) Minced Cartilage Procedure for One-Stage Arthroscopic Repair of Chondral Defects at the Glenohumeral Joint. Arthrosc Tech 10:e1677-e1684
22. Lu Y, Dhanaraj S, Wang Z, Bradley DM, Bowman SM, Cole BJ, et al. (2006) Minced cartilage without cell culture serves as an effective intraoperative cell source for cartilage repair. J Orthop Res 24:1261-1270
23. Marmotti A, Bruzzone M, Bonasia DE, Castoldi F, Rossi R, Piras L, et al. (2012) One-step osteochondral repair with cartilage fragments in a composite scaffold. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 20:2590-2601
24. Marmotti A, Bruzzone M, Bonasia DE, Castoldi F, Von Degerfeld MM, Bignardi C, et al. (2013) Autologous cartilage fragments in a composite scaffold for one stage osteochondral repair in a goat model. Eur Cell Mater 26:15-31; discussion 31-12
25. Massen FK, Inauen CR, Harder LP, Runer A, Preiss S, Salzmann GM (2019) One-Step Autologous Minced Cartilage Procedure for the Treatment of Knee Joint Chondral and Osteochondral Lesions: A Series of 27 Patients With 2-Year Follow-up. Orthop J Sports Med 7:2325967119853773
26. Matsushita R, Nakasa T, Ishikawa M, Tsuyuguchi Y, Matsubara N, Miyaki S, et al. (2019) Repair of an Osteochondral Defect With Minced Cartilage Embedded in Atelocollagen Gel: A Rabbit Model. Am J Sports Med 47:2216-2224
27. Minas T, Nehrer S (1997) Current concepts in the treatment of articular cartilage defects. Orthopedics 20:525-538
28. Riboh JC, Cvetanovich GL, Cole BJ, Yanke AB (2017) Comparative efficacy of cartilage repair procedures in the knee: a network meta-analysis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 25:3786-3799
29. Roth KE, Klos K, Simons P, Ossendorff R, Drees P, Maier GS, et al. (2021) [Cartilage chip transplantation for cartilage defects of the first metatarsophalangeal joint]. Oper Orthop Traumatol 33:480-486
30. Roth KE, Ossendorff R, Klos K, Simons P, Drees P, Salzmann GM (2021) Arthroscopic Minced Cartilage Implantation for Chondral Lesions at the Talus: A Technical Note. Arthrosc Tech 10:e1149-e1154
31. Salzmann GM, Calek AK, Preiss S (2017) Second-Generation Autologous Minced Cartilage Repair Technique. Arthrosc Tech 6:e127-e131
32. Salzmann GM, Ossendorff R, Gilat R, Cole BJ (2021) Autologous Minced Cartilage Implantation for Treatment of Chondral and Osteochondral Lesions in the Knee Joint: An Overview. Cartilage 13:1124S-1136S
33. Schneider S, Ossendorff R, Holz J, Salzmann GM (2021) Arthroscopic Minced Cartilage Implantation (MCI): A Technical Note. Arthrosc Tech 10:e97-e101
34. Schumann J, Salzmann G, Leunig M, Rudiger H (2021) Minced Cartilage Implantation for a Cystic Defect on the Femoral Head-Technical Note. Arthrosc Tech 10:e2331-e2336
35. Tseng TH, Jiang CC, Lan HH, Chen CN, Chiang H (2020) The five year outcome of a clinical feasibility study using a biphasic construct with minced autologous cartilage to repair osteochondral defects in the knee. Int Orthop 44:1745-1754
36. Tsuyuguchi Y, Nakasa T, Ishikawa M, Miyaki S, Matsushita R, Kanemitsu M, et al. (2021) The Benefit of Minced Cartilage Over Isolated Chondrocytes in Atelocollagen Gel on Chondrocyte Proliferation and Migration. Cartilage 12:93-101
37. Wang N, Grad S, Stoddart MJ, Niemeyer P, Reising K, Schmal H, et al. (2014) Particulate cartilage under bioreactor-induced compression and shear. Int Orthop 38:1105-1111

Unbehandelte Läsionen verursachen eine höhere mechanische Belastung auf den umliegenden intakten Knorpel [9, 16, 18], haben Einfluss auf den subchondralen Knochen [27] sowie auf das intraartikuläre Milieu mit Erhöhung der Zytokinkonzentration [14] und können somit zu einer verfrüht einsetzenden Arthrose führen. Dies stellt nicht nur eine funktionelle Einschränkung für den Patienten dar, sondern verursacht auch erhebliche Kosten im Gesundheitssystem. Daher sind geeignete Knorpelrekonstruktionstechniken mit dem gezielten Aufbau von hyaliner bzw. hyalinähnlicher Knorpelsubstanz erforderlich. Zur Behandlung fokaler Knorpelläsionen stehen bereits unterschiedliche chirurgische Verfahren zur Verfügung, darunter Techniken zur Knochenmarkstimulation (Mikrofrakturierung (MFX), autologe matrixinduzierte Chondrogenese (AMIC)), osteochondrale Auto- oder Allotransplantation (OATS) sowie die autologe Chondrozytenimplantation (ACI) [5, 11 – 13, 33]. Jede dieser Techniken hat Vor- und Nachteile, sodass die Behandlung von Knorpelläsionen nicht standardisiert ist und herausfordernd bleibt. 

Heutzutage gilt die ACI bei mittleren bis großen Knorpeldefekten als Therapie der Wahl, da dieses Verfahren zu hyaliner bzw. hylainähnlicher Knorpelsubstanz mit langfristig guten klinischen Ergebnissen führt [6, 7, 15, 17, 28]. Nachteile der ACI sind die hohen Kosten für die Zellexpansion im Labor, die teils eingeschränkte Verfügbarkeit und die Notwendigkeit eines zweizeitigen chirurgischen Eingriffes [5, 12, 32]. Um diese Nachteile zu überwinden, wurden einzeitige Verfahren wie die Implantation von fragmentiertem autologen oder allogenem Knorpel entwickelt (Minced Cartilage Implantation (MCI)). Das zugrunde liegende Prinzip wurde bereits in den frühen 1980er Jahren von Albrecht et al. beschrieben [1, 2] und von Lu et al. im Jahr 2006 erneut aufgegriffen [22]. In den vergangenen Jahren hat die MCI deutlich an Interesse gewonnen, vor allem aufgrund des einzeitigen, teils rein arthroskopischen Vorgehens sowie einem großen biologischen Potenzial zur Bildung von mechanisch stabiler Knorpelsubstanz [5, 32].

Biologie

Chondrozyten haben in ihrer in vivo Umgebung das Potenzial, sich physiologisch zu vermehren [3, 32]. Darüber hinaus stellen mechanische Reize eine wichtige Rolle bei der Förderung der Chondrozytenproliferation und chondrogenen Differenzierung dar [36, 37]. Dieses komplexe und in vitro kaum reproduzierbare biochemische und biomechanische intraartikuläre Milieu könnte ein großer Vorteil im Hinblick auf das biologische Potenzial des MCI Verfahren sein. Es hat sich gezeigt, dass das Zerkleinern von gesundem Knorpel die Chondrozyten „aktiviert“ und zu einer physiologischen Reaktion mit chondrogener Proliferation sowie einer Produktion von extrazellulärer Matrix (ECM) führt [22-24, 32]. Die Fragmentierung kann mit einem Skalpell, speziell entwickelten Fragmentierungsgeräten oder arthroskopischen Shavern durchgeführt werden [19, 20, 32]. Die Knorpelentnahme erfolgt dabei aus dem Randbereich des Knorpeldefektes oder aus wenig belasteten Zonen des Gelenkes. Das Wachstum aktivierter Chondrozyten wird durch eine derartige Vergrösserung der Gewebeoberfläche gefördert [4, 5, 20, 22, 32]. Dies führt schließlich zur Wiederherstellung von hyalinem bzw. hyalinartigem Knorpel [22, 32, 35].

Chirurgische Technik

Die präoperative Planung einer Knorpelplastik umfasst obligatorisch eine MRT sowie konventionelle (Ganzbein-)Röntgenaufnahmen [31], um etwaige Begleitpathologien wie Bandinstabilitäten, Meniskusdefekte oder mechanische Achsfehlstellungen zu detektieren und zu behandeln. Die endgültige Planung der Knorpelplastik erfolgt erst nach detaillierter arthroskopischer Diagnostik des Defektes. Anschließend kann die Knorpelentnahme entweder über osteochondrale Zylinder aus wenig belasteten Zonen (z. B. interkondyläre Notch) oder mittels Ringküretten und Shaver erfolgen [31, 33]. Bei der Verwendung von osteochondralen Zylindern muss der Knorpel vom Knochen getrennt und dann mit einem Skalpell oder Shaver fragmentiert werden, bis eine pastenähnliche Konsistenz erreicht ist. Bei der arthroskopischen Knorpelgewinnung erfolgt dies ausschließlich mittels Shaver [33]. Nach der Defektpräparation und Schaffung von stabilen Knorpelgrenzen wird das Gelenk abgesaugt, die Defektzone getrocknet und der fragmentierte Knorpel in den Defekt eingebracht. Je nach Technik können autologes Thrombin und PRP, Fibrinkleber und/oder eine Membran für eine stabile Fixierung der Fragmente verwendet werden [25, 26, 31 – 33].   

Klinische Daten

Die klinische Evidenz zu der autologen MCI ist noch begrenzt [8, 10, 25]. Christensen et al. [8] behandelten 2015 acht Patienten mit Osteochondrosis dissecans im Kniegelenk mit einer Kombination aus autologem Knochentransplantat sowie in Fibrinkleber eingebetteten autologen Knorpelfragmenten (autologe Dual-Tissue-Transplantation (ADTT)). Ein Jahr postoperativ zeigte sich eine deutliche Verbesserung im MOCART-Score (Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue) von 22 auf 52 Punkte. Massen et al. [25] führten 2019 bei Patienten mit (osteo-)chondralen Läsionen eine konsekutive Zwei-Jahres-Untersuchung nach autologer MCI durch. Bei der abschließenden Nachuntersuchung wurde ein signi­fikanter Rückgang der Schmerzen beobachtet. Darüber hinaus wurde eine signifikante radiologische Verbesserung des MOCART-Scores festgestellt. Im Jahr 2020 haben Cugat et al. [10] 15 Patienten mit vollflächigen (osteo-)chondralen Läsionen mittels autologer MCI in plättchenarmes Plasma (PPP) und PRP eingebettet behandelt. Nach 15 Monaten zeigten sich ebenfalls statistisch signifikant bessere Werte in Bezug auf die visuelle Analogskala (VAS) für Schmerzen, den Lysholm-Score, den subjektiven IKDC, den Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) für Schmerzen und Funktion, den Lequesne-­Index und den Short-Form 12 (SF-12). Während die oben genannten klinischen Studien am Kniegelenk durchgeführt worden sind, kommt die autologe MCI auch an anderen Gelenken (Hüfte, Schulter, Sprunggelenk) zum Einsatz [21, 29, 30, 34]. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die bisherigen klinischen Daten gute Ergebnisse mit niedrigen Komplikations- und Revisionsraten zeigen, welche mit anderen Knorpelreparaturtechniken (ACI) vergleichbar sind. 

Fallbeispiel

37-jähriger sportlich aktiver Patient. Vorstellung in der Sprechstunde nach wiederholter Kniedistorsion links, erstmalige Distorsion im Jahr 2005. Seither intermittierende Beschwerden im linken Kniegelenk mit Schwellneigung. In der klinischen Untersuchung zeigt sich ein Gelenkserguss mit Druckdolenz über dem medialen Gelenkspalt sowie leichtem Krepitieren im medialen Kompartiment bei der Bewegungsprüfung, ROM Extension/Flexion 3-0-145° schmerzfrei. Bandstabiles Gelenk. 

Der Knee Injury and Osteoarthritis Out­come Score (KOOS) für Schmerzen lag präoperativ bei 50, für die kniebe­zogene Lebensqualität bei 25 sowie für die Aktivitäten des täglichen Lebens bei 44 Punkten (0 = extreme Knieprobleme; 100 = keine kniebezogenen Einschränkungen). Die Marx activity rating scale (MARS) lag initial bei 0 Punkten (0 = niedrigste physikalische und sportliche Aktivität; 16 = höchste physikalische und sportliche Aktivität). In der MRT zeigte sich ein Knorpelschaden Grad IV am medialen Femurkondylus (Abb. 1). Der präoperative AMADEUS Score der medialen Knorpelläsion lag bei 60 Punkten. Die Indikation zur Knorpelchipplastik wurde gestellt. 

Abb. 1 MRI Knie links präoperativ mit sichtbarem Knorpelschaden an der medialen Femurkondyle in der Koronarebene (a) und Sagitalebene (b).Die arthroskopische Operation mit Durchführung einer Knorpelchipplastik an der medialen Femurkondyle unter der Verwendung des Produktes Autocart (Arthrex) wurde durchgeführt. Intraoperativ wurde die Diagnose eines 3 cm² ICRS Grad 3B Knorpelschadens an der medialen Femurkondyle gestellt (Abb. 2).

Es zeigte sich ein kompli­kationsloser postoperativer Verlauf. Die Nachbehandlung erfolgte mit einer sechs-wöchigen Teilbelastung von 15 kg links. Beweglichkeitslimitierung bis 60° für die Wochen eins, zwei und drei ­sowie bis 90° für die Wochen vier, fünf und sechs. Initial wurde eine Mecron-Schiene angelegt, dann im Verlauf Wechsel auf eine Hartrahmenorthese. Durchführung von Physiotherapie über drei Monate postoperativ. In der Nachuntersuchung zwei Monate postoperativ zeigten sich noch leichte Restbeschwerden mit einer Beweglichkeit von Extension/Flexion 0-0-90° bei noch geschwächter Quadrizepsmuskulatur. Nach acht Monaten berichtete der Patient dann über ein zufriedenstellendes Operationsergebnis mit Verbesserung der Beweglichkeit bei klinisch reizlosem Kniegelenk. Ein Jahr postoperativ war der Patient weiterhin zufrieden und konnte bereits wieder mit leichteren sportlichen Aktivitäten starten (Fahrrad fahren). Nach zwei Jahren hat der Patient sein reguläres Alltagsniveau wieder erreicht, ein Aufbau der sport­lichen Aktivitäten im low-impact Bereich war möglich. Die klinischen Outcomeparameter zeigten eine Verbes­serung beim KOOS hinsichtlich der Schmerzen (von 50 auf 53 Punkte), hinsichtlich der kniebezogenen Lebensqualität (von 25 auf 38 Punkte) sowie hinsichtlich der Aktivitäten des täglichen Lebens (von 44 auf 71 Punkte). Der MARS konnte ebenfalls von präoperativ 0 Punkten auf 6 Punkte postoperativ gesteigert werden. Im MRT zeigte sich zwei Jahre postoperativ passend dazu ein zufriedenstellendes Ergebnis mit einem MOCART Score von 95 Punkten (Abb. 3).

Fazit und Ausblick

Auf der Grundlage der verfügbaren in vitro und in vivo Daten ist die autologe MCI ein vielversprechendes einzeitiges Knorpelreparaturverfahren mit großem biologischen und klinischen Potenzial. Weitere mittel- bis langfristige Vergleichsstudien in großen Patienten­kohorten mit klinischen, funktionellen und radiologischen Daten sind erforderlich, um die optimale Defektgröße für die MCI sowie die Haltbarkeit des Reparaturknorpels zu bestimmen und einen Vergleich mit anderen, etablierteren Knorpelreparaturverfahren zu ermöglichen.

Literatur

1. Albrecht F, Roessner A, Zimmermann E (1983) Closure of osteochondral lesions using chondral fragments and fibrin adhesive. Arch Orthop Trauma Surg (1978) 101:213-217
2. Albrecht FH (1983) [Closure of joint cartilage defects using cartilage fragments and fibrin glue]. Fortschr Med 101:1650-1652
3. Barry F, Murphy M (2013) Mesenchymal stem cells in joint disease and repair. Nat Rev Rheumatol 9:584-594
4. Bonasia DE, Marmotti A, Mattia S, Cosentino A, Spolaore S, Governale G, et al. (2015) The Degree of Chondral Fragmentation Affects Extracellular Matrix Production in Cartilage Autograft Implantation: An In Vitro Study. Arthroscopy 31:2335-2341
5. Bonasia DE, Marmotti A, Rosso F, Collo G, Rossi R (2015) Use of chondral fragments for one stage cartilage repair: A systematic review. World J Orthop 6:1006-1011
6. Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A, Ohlsson C, Isaksson O, Peterson L (1994) Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med 331:889-895
7. Chimutengwende-Gordon M, Donaldson J, Bentley G (2020) Current solutions for the treatment of chronic articular cartilage defects in the knee. EFORT Open Rev 5:156-163
8. Christensen BB, Foldager CB, Jensen J, Lind M (2015) Autologous Dual-Tissue Transplantation for Osteochondral Repair: Early Clinical and Radiological Results. Cartilage 6:166-173
9. Coetzee JC, Giza E, Schon LC, Berlet GC, Neufeld S, Stone RM, et al. (2013) Treatment of osteochondral lesions of the talus with particulated juvenile cartilage. Foot Ankle Int 34:1205-1211
10. Cugat R, Alentorn-Geli E, Navarro J, Cusco X, Steinbacher G, Seijas R, et al. (2020) A novel autologous-made matrix using hyaline cartilage chips and platelet-rich growth factors for the treatment of full-thickness cartilage or osteochondral defects: Preliminary results. J Orthop Surg (Hong Kong) 28:2309499019887547
11. Dekker TJ, Aman ZS, DePhillipo NN, Dickens JF, Anz AW, LaPrade RF (2021) Chondral Lesions of the Knee: An Evidence-Based Approach. J Bone Joint Surg Am 103:629-645
12. Evenbratt H, Andreasson L, Bicknell V, Brittberg M, Mobini R, Simonsson S (2022) Insights into the present and future of cartilage regeneration and joint repair. Cell Regen 11:3
13. Flanigan DC, Harris JD, Trinh TQ, Siston RA, Brophy RH (2010) Prevalence of chondral defects in athletes‘ knees: a systematic review. Med Sci Sports Exerc 42:1795-1801
14. Fraser A, Fearon U, Billinghurst RC, Ionescu M, Reece R, Barwick T, et al. (2003) Turnover of type II collagen and aggrecan in cartilage matrix at the onset of inflammatory arthritis in humans: relationship to mediators of systemic and local inflammation. Arthritis Rheum 48:3085-3095
15. Gikas PD, Bayliss L, Bentley G, Briggs TW (2009) An overview of autologous chondrocyte implantation. J Bone Joint Surg Br 91:997-1006
16. Gratz KR, Wong BL, Bae WC, Sah RL (2009) The effects of focal articular defects on cartilage contact mechanics. J Orthop Res 27:584-592
17. Grevenstein D, Mamilos A, Schmitt VH, Niedermair T, Wagner W, Kirkpatrick CJ, et al. (2021) Excellent histological results in terms of articular cartilage regeneration after spheroid-based autologous chondrocyte implantation (ACI). Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 29:417-421
18. Guettler JH, Demetropoulos CK, Yang KH, Jurist KA (2004) Osteochondral defects in the human knee: influence of defect size on cartilage rim stress and load redistribution to surrounding cartilage. Am J Sports Med 32:1451-1458
19. Hunziker EB, Quinn TM, Hauselmann HJ (2002) Quantitative structural organization of normal adult human articular cartilage. Osteoarthritis Cartilage 10:564-572
20. Levinson C, Cavalli E, Sindi DM, Kessel B, Zenobi-Wong M, Preiss S, et al. (2019) Chondrocytes From Device-Minced Articular Cartilage Show Potent Outgrowth Into Fibrin and Collagen Hydrogels. Orthop J Sports Med 7:2325967119867618
21. Lorenz CJ, Freislederer F, Salzmann GM, Scheibel M (2021) Minced Cartilage Procedure for One-Stage Arthroscopic Repair of Chondral Defects at the Glenohumeral Joint. Arthrosc Tech 10:e1677-e1684
22. Lu Y, Dhanaraj S, Wang Z, Bradley DM, Bowman SM, Cole BJ, et al. (2006) Minced cartilage without cell culture serves as an effective intraoperative cell source for cartilage repair. J Orthop Res 24:1261-1270
23. Marmotti A, Bruzzone M, Bonasia DE, Castoldi F, Rossi R, Piras L, et al. (2012) One-step osteochondral repair with cartilage fragments in a composite scaffold. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 20:2590-2601
24. Marmotti A, Bruzzone M, Bonasia DE, Castoldi F, Von Degerfeld MM, Bignardi C, et al. (2013) Autologous cartilage fragments in a composite scaffold for one stage osteochondral repair in a goat model. Eur Cell Mater 26:15-31; discussion 31-12
25. Massen FK, Inauen CR, Harder LP, Runer A, Preiss S, Salzmann GM (2019) One-Step Autologous Minced Cartilage Procedure for the Treatment of Knee Joint Chondral and Osteochondral Lesions: A Series of 27 Patients With 2-Year Follow-up. Orthop J Sports Med 7:2325967119853773
26. Matsushita R, Nakasa T, Ishikawa M, Tsuyuguchi Y, Matsubara N, Miyaki S, et al. (2019) Repair of an Osteochondral Defect With Minced Cartilage Embedded in Atelocollagen Gel: A Rabbit Model. Am J Sports Med 47:2216-2224
27. Minas T, Nehrer S (1997) Current concepts in the treatment of articular cartilage defects. Orthopedics 20:525-538
28. Riboh JC, Cvetanovich GL, Cole BJ, Yanke AB (2017) Comparative efficacy of cartilage repair procedures in the knee: a network meta-analysis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 25:3786-3799
29. Roth KE, Klos K, Simons P, Ossendorff R, Drees P, Maier GS, et al. (2021) [Cartilage chip transplantation for cartilage defects of the first metatarsophalangeal joint]. Oper Orthop Traumatol 33:480-486
30. Roth KE, Ossendorff R, Klos K, Simons P, Drees P, Salzmann GM (2021) Arthroscopic Minced Cartilage Implantation for Chondral Lesions at the Talus: A Technical Note. Arthrosc Tech 10:e1149-e1154
31. Salzmann GM, Calek AK, Preiss S (2017) Second-Generation Autologous Minced Cartilage Repair Technique. Arthrosc Tech 6:e127-e131
32. Salzmann GM, Ossendorff R, Gilat R, Cole BJ (2021) Autologous Minced Cartilage Implantation for Treatment of Chondral and Osteochondral Lesions in the Knee Joint: An Overview. Cartilage 13:1124S-1136S
33. Schneider S, Ossendorff R, Holz J, Salzmann GM (2021) Arthroscopic Minced Cartilage Implantation (MCI): A Technical Note. Arthrosc Tech 10:e97-e101
34. Schumann J, Salzmann G, Leunig M, Rudiger H (2021) Minced Cartilage Implantation for a Cystic Defect on the Femoral Head-Technical Note. Arthrosc Tech 10:e2331-e2336
35. Tseng TH, Jiang CC, Lan HH, Chen CN, Chiang H (2020) The five year outcome of a clinical feasibility study using a biphasic construct with minced autologous cartilage to repair osteochondral defects in the knee. Int Orthop 44:1745-1754
36. Tsuyuguchi Y, Nakasa T, Ishikawa M, Miyaki S, Matsushita R, Kanemitsu M, et al. (2021) The Benefit of Minced Cartilage Over Isolated Chondrocytes in Atelocollagen Gel on Chondrocyte Proliferation and Migration. Cartilage 12:93-101
37. Wang N, Grad S, Stoddart MJ, Niemeyer P, Reising K, Schmal H, et al. (2014) Particulate cartilage under bioreactor-induced compression and shear. Int Orthop 38:1105-1111

als neuer Leiter der Fuß- und Sprunggelenkchirurgie freue ich mich sehr, die Tradition des Sprunggelenksymposiums an der ARCUS Klinik mittlerweile in ihrer 6. Auflage fortführen zu dürfen. Hierzu möchte ich Sie herzlich einladen.

Wir haben dieses Jahr einen Tag voller interessanter Beiträge zum Thema Fuß und Sprunggelenk. Es erwarten Sie spannende Vorträge von ausgewiesenen Experten, ein intraoperatives Video einer Sprunggelenksprothesen-Implantation und ein chirurgischer Workshop. Sowohl chirurgische, physiotherapeutische als auch schuh- orthopädische Aspekte werden beleuchtet. Die Problematik der Sehnenpathologien, sowie die stadiengerechte Behandlung der Sprunggelenksarthrose von der Knorpeltherapie über die Umstellungsosteotomie bis hin zur
Sprunggelenksprothese werden ausführlich dargelegt. Der Tag wird durch einen interaktiven, chirurgischen Workshop abgerundet. Unsere praktischen Tipps sollen Ihnen die Osteotomien sowohl offen als auch minimalinvasiv am Vor- und Rückfuß näherbringen. Das erlernte Wissen können Sie am Kunstknochen sofort selbst anwenden.

Ich hoffe auf ein persönliches Kennenlernen und freue mich, Sie in Pforzheim begrüßen zu dürfen.

Mit herzlichen Grüßen
Dr. med. Norbert Heim

Leitender Arzt Fuß- und Sprunggelenkchirurgie
ARCUS Kliniken

Vollständiges Programm

Online-Anmeldung

Aus bionischer und ingenieurstechnischer Sicht ist dabei äußerst erstaunlich, dass diese hohen Lasten bei derartigen fibrokartilaginären Enthesen auch noch aus verschiedenen Winkelstellungen zwischen Sehne und Knochen übertragen werden können, ohne nach mehrfachen Lastwechseln an der Kontaktstelle zu reißen (Abb. 1), obwohl beide „Werkstoffe“ extrem unterschiedliche Materialeigenschaften haben. So unterscheiden sich beispielsweise die Elastizitätswerte erheblich mit einem 40-fach (!) unterschiedlichem Young‘s Modulus für die Sehne (0,45 GPa) gegenüber dem Knochen (20 GPa) [1, 2]. Umso erstaunlicher ist es, dass wir aus unserer klinischen Erfahrung wissen, dass diese Interfaceregion in der Regel nicht direkt am Übergang von Sehne zu Knochen versagt, sondern bei Kindern eher ein Teil der ossären Verankerung ausreißt und beim Erwachsenen in der Regel die Sehne mehrere Millimeter entfernt von der Knochenin­sertion rupturiert [3, 4].

Andererseits haben Läsionen im Bereich der Sehnenansätze, beispielsweise der Rotatorenmanschette, eine hohe Inzidenz und werden heutzutage nicht selten operativ versorgt mit dem Ziel, das distale Sehnenende im Knochen zu refixieren. Diese Eingriffe haben eine relativ hohe Versagensrate mit entsprechenden Rerupturen und machen oft Revisions­eingriffe nötig [5]. Einer der Gründe für diese relativ hohen Versagensraten liegt an dem bisher noch unzureichend Verständnis des komplexen physiologischen Aufbaus und der dadurch bedingten spezifischen biomechanischen Eigenschaften der Enthese. Um diesen außergewöhnlichen Hart-Weichübergang sowohl für neue Therapieoptionen als auch unter dem Aspekt potenziell neuer biomimetisch-technischer Lösungsansätze besser zu verstehen, wurde im Rahmen eines DFG geförderten Projektes systematisch die geometrische Mikrostruktur, die lastabhängige Deformation des Interface-Sehnengewebes sowie die molekularbiologische Zusammensetzung am Beispiel der porcinen Achillessehne untersucht. In enger Kooperation innerhalb der Technischen Universität München mit der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, der Lehrstühle für Zelluläre Biophysik, Organische Chemie II, Biomedizinische Physik sowie des Lehrstuhls für Computational Mechanics [1, 6] konnten dabei wichtige neue Erkenntnisse dieses Knochen-Sehnenüberganges gewonnen werden. Im Folgenden sollen die  neuen grundlagenorientierten Erkenntnisse dieses hochkomplexen Sehnen- Knochenübergangs in kursorischer Form dargestellt werden. 

Struktureller Aufbau

Um den mikrostrukturellen Aufbau zu charakterisieren, wurden die Proben mittels konfokaler Multiskalen-Bildgebung, Elektronenmikroskopie und hochauflösender Mikrocom­putertomographie untersucht. Bei den Untersuchungen zur Mikrostruktur zeigte sich auf Basis dieses neuartigen µ-CT-Verfahrens und konfokaler Fluoreszenzmikroskopie, dass in der ca. 500 µm breiten Interfacezone (Abb. 2) sowohl die Faserstärke als auch deren biomolekulare Zusammensetzung gegenüber dem Sehnengewebe erhebliche Unterschiede aufweist. Im Gegensatz zu Knochen und Sehne, bei der Kollagen Typ I die Hauptkomponente darstellt, ist im Bereich der Enthese vorwiegend Kollagen Typ II nachweisbar (Abb. 3 und 4). Außerdem ändert sich der Faserdurchmesser im Sehnengewebe von 105 µm im Mittel (± 21 µm) auf deutlich dünnere mittlere Faserdurchmesser von ca. 13 µm (± 4 µm) (Abb. 2 und 3). Gleichzeitig fächern sich diese Interfacefasern mit Winkelwerten von bis zu 15° auf, bevor sie am Knochen ansetzen (Abb. 5). 

Die Anheftung an den Knochen erfolgt dabei entlang einer ossären Oberfläche, deren Kontaktzone auf Grund der rauen, lakunenartigen Strukturierung erheblich vergrößert wird und die Interface-Fasern sich so mit dem Knochen regelrecht verzahnen. Die Spreizung der Interface-Fasern und die Verzahnung im Bereich der Kontaktzonen vergrößern die Fläche zusätzlich, über die die Kräfte übertragen werden, wodurch die Befestigungen belastbarer und resilienter werden auf Grund der damit verbundenen Reduktion der Spannungskonzentrationen [8]. Eine weitere wichtige Folge der Spreizung und Auffächerung der Fasern ist, dass die Kräfte in verschiedenen, z. T. vergleichsweise flachen Winkeln übertragen werden können und damit eine weitere Reduktion der Spannungsspitzen erfolgt. Entsprechend stellt die Spreizung und Auf­fächerung der Interfacefasern im Bereich der Knochenkontaktzone ein essentielles Schlüsselmerkmal dar, das die hohe Belastbarkeit und Resilienz der Enthese erklärt und entsprechend Rupturen im Bereich des Interfaces durch Minimierung von kritischen Spannungsspitzen verhindert werden.

3D Mikromechanik

Im Rahmen der mikromechanischen Untersuchungen, bei denen gezielt mittels konfokalen Mikroskops das Deformationsverhalten unter verschiedenen Lasten analysiert wurde, konnte gezeigt werden, dass es zu heterogenen, winkel- und lastabhängigen Dehnungsverteilungen in dem Sehnenanteil kommt, während die Interfaceregion sich relativ homogen verhält und erheblich nachgiebiger als der Knochen, aber auch um das 10-fache nachgiebiger als die Sehne ist (Abb. 6). Dabei konnte die deutlich höhere Compliance der Interfacefasern gegenüber dem benachbarten Sehnengewebe – neben der Faserauffächerung – als ein wichtiges Element identifiziert werden, um die entsprechende Lastverteilung und Energiedissipation zu ermöglichen und damit die biomechanische Robustheit dieses Biomaterials zusätzlich zu steigern. Um das mikromechanische Verhalten der Enthese auch unter dem Aspekt unterschied­licher Krafteinleitungsrichtungen exakt erfassen zu können, wurde der experimentelle Messaufbau unter dem konfokalen Mikroskop so ausgelegt, dass die Sehne aus verschiedenen Winkeln gegenüber der knöchernen Insertion positioniert werden konnte (Abb. 6 a und b). Dabei zeigte sich ein entsprechender Lastverteilungsmechanismus, bei dem verschiedene Fasergruppen zur Lastübertragung rekrutiert werden je nach Winkel der Lastapplikation. Die molekularen Mechanismen sind derzeit noch unklar, aber es ist wahrscheinlich, dass die Kopplung zwischen den Fasern auf der Mikroskala in Kombination mit verschiedenen bekannten Quervernetzungen auf der Nanoskala eine wichtige Rolle spielen [10, 11].

Molekularbiologische Zusammensetzung 

Weitergehende Untersuchungen mit Analyse des Proteoms und Transkriptoms dieser Interfaceregion mittels Liquid Chromatography Tandem Mass Spectroscopy respektive Next Generation Sequencing zeigten schließlich, dass diese Region auch erhebliche Unterschiede der Proteine und Biomarker gegenüber dem Sehnengewebe aufweist und damit deutlich macht, wie hochspezialisiert und adaptiert diese vergleichsweise dünne 500 µm Zone ist [1, 6]. So konnten diese Untersuchungen mehr als 400 Interfaceproteine identifizieren, von denen 22 Eiweiße hochsignifikant angereichert in der Enthese gegenüber der Sehne sind.  Dabei zeigten sich im Interface 4 bis 10-fach höhere Konzentrationen von großen Chondroitinsulfat-Proteoglykanen – sog. Hyalektane – wie Versican und Aggrecan, die vor allem in Geweben den starken Kompressionen ausgesetzt sind, wie Knorpel- und Bandscheibengewebe vorkommen [12]. Außerdem konnten wir gegenüber dem benachbarten Sehnengewebe deutlich erhöhte Konzentration von sog. small leucine-rich repeat proteoglycans (SLRP) nachweisen, die insbesondere die Funktion haben, die Fibrillenbreite zu regulieren und die – über die ebenfalls nachgewiesenen ­FACIT Kollagene IX – an Kollagen Typ II Fasern anhaften und so Strukturen höherer Ordnung maßgeblich stabilisieren, was die molekulare Ursache für die dargestellte Faserauffächerung und –spreizung sein könnte. Außerdem beeinflussen die SLRP´s die Fasergleit­fähigkeit und dadurch wichtige viskoelastische Gewebeeigenschaften [13]. Im Rahmen der durchgeführten Transkriptomanalyse [6] zeigte sich schließlich, dass das Interfacegewebe eine deutlich höhere Ähnlichkeit zu artikulärem Knorpel aufwies als zum benachbarten Sehnengewebe. Dies erklärt – neben den mikrostrukturellen und biomechanischen Besonderheiten des Enthesengewebes – dessen ausgeprägte Fähigkeit, den hohen Kompressions- und Scherkräften – wie sie durch die veränder­lichen Krafteinleitungsrichtungen verursacht werden – standzuhalten. In diesem Zusammenhang konnten 10 Biomarker identifiziert werden, die statistisch signifikant und mindestens zweifach angereichert im Enthesengewebe vs. Sehne sowohl im Proteom als auch Transkriptom vorlagen. Für das Sehnengewebe konnten – im Gegenzug – 6 Biomarker identifiziert werden, die statistisch signifikant höher exprimiert waren als in der Enthese. Diese weltweit neuen Erkenntnisse können beispielsweise zukünftig sehr hilfreich sein bei der zielgenauen Evaluation bzw. Überprüfung von Tissue-Engineering Ansätzen des Sehnen-Knochenüberganges z. B. im Bereich der Rotatorenmanschette.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die vorgestellten Untersuchungen wichtige neue Einblicke und ein deutlich tieferes Verständnis der Enthese als komplexer, evolutionär-hochoptimierter Hart-Weichübergang der Natur ermöglichen. Diese Erkenntnisse liefern neue wichtige Erklärungsansätze, warum Enthesen trotz extremer biomechanischer Belastungen mit oftmals dem Mehr­fachen des Körpergewichtes derart ­widerstandsfähig und resilient sind. Auf Grund der hohen Ähnlichkeit dieses Interfacebereiches zum artikulären Knorpel sowohl bzgl. dem vorherrschenden Kollagen Typ II als auch vieler identischer Proteine bzw. Proteoglykanzusammensetzungen wird allerdings auch verständlich, warum das regenerative Potenzial dieser Übergangszone vergleichbar gering ist, wie beim Gelenkknorpel. Entsprechend ist es überlegenswert, bei der Refixation von Sehnen an den Knochen – wie z. B. bei Rotatorenmanschettenrupturen – die am Knochen verbleibenden Enthesen­anteile, die derzeit oftmals operativ komplett entfernt werden, zu schonen, um dadurch bessere Regenerations­bedingungen zu schaffen und so potenziell Versagensraten zu minimieren. Hierfür sind aber weiterführende Studien notwendig. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die vorgestellten Ergebnisse [1, 6] zukünftig eine essentielle Basis für innovative Ansätze darstellen können, die sowohl im Bereich biologisch-medizinischer Therapieverfahren als auch für biomimetisch-­technische Designs für neuartige Hart-­Weich-Komponenten hilfreich sein können.

Acknowledgements

Die Forschung wurde im Rahmen der DFG-Exzellenzinitiative durch die International Graduate School of Science and Engineering der TUM gefördert und war nur möglich durch die enge interdisziplinäre Kooperation innerhalb der TUM mit der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie, der Lehrstühle für Zelluläre Biophysik, Organische Chemie II, Biomedizinische Physik sowie des Lehrstuhls für Computational Mechanics [s. 1].

Literatur

[1] Rossetti L, Kuntz LA, Kunold E, Schock J, Müller KW, Grabmayr H, Stolberg-Stolberg J, Pfeiffer F, Sieber SA, Burgkart R*, Bausch AR*. The microstructure and micromechanics of the tendon-bone insertion. Nat Mater. 2017 Jun;16(6):664-670 (*equally contributed)

[2] Genin, G. M. et al. Functional grading of mineral and collagen in the attachment of tendon to bone. Biophys. J. 97, 976-985 (2009).

 [3] Thomopoulos, S., Birman, V. & Genin, G. in Structural Interfaces and Attachments in Biology (Hrsg. Thomopoulos, S., Birman, V. & Genin, G.) 3-17 (Springer, 2013).

[4] Plaaß C, Weisskopf L (Hrsg.). Die Sehne – Leitfaden zur Behandlung von Sehnenpathologien. De Gruyter, Berlin 2017

 [5]  Apostolakos J, Durant TJ, Dwyer CR, Russell RP, Weinreb JH, Alaee F, Beitzel K, McCarthy MB, Cote MP, Mazzocca AD. The enthesis: a review of the tendon-to-bone insertion. Muscles Ligaments Tendons J. 2014 Nov 17;4(3):333-42.

 [6]  Kuntz LA, Rossetti L, Kunold E, Schmitt A, von Eisenhart-Rothe R, Bausch AR, Burgkart RH. Biomarkers for tissue engineering of the tendon-bone interface. PLoS One. 2018 Jan 3;13(1)

  [7]  Kuntz LA. The enthesis: nature´s solution to a hard-soft interface. Dissertationsschrift, Lehrstuhl für Orthopädie und Sportorthopädie (Prof. Dr. R. Burgkart), Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München 2017

 [8]  Hu, Y. et al. Stochastic interdigitation as a toughening mechanism at the interface between tendon and bone. Biophys. J. 108, 431437 (2015).

 [9]  Rosetti L. The micromechanical and microstructural characterisation of the structurale interface at tendon-bone attachment. Dissertationsschrift, Lehrstuhl für Zellbiophysik (Prof. A. Bausch), Technische Universität München 2017

 [10]  Buehler, M. J. & Yung, Y. C. Deformation and failure of protein materials in physiologically extreme conditions and disease. Nat. Mater. 8, 175-188 (2009).

[11]  Zhang, L. et al. A coupled fiber-matrix model demonstrates highly inhomogeneous microstructural interactions in soft tissues under tensile load. J. Biomech. Eng 135, 011008 (2013)

[12]  Yoon, J. H. & Halper, J. Tendon proteoglycans: biochemistry and function. J. Musculoskelet. Neuronal. Interact. 5, 22-34 (2005).

[13]  Thorpe, C. T., Birch, H. L., Clegg, P. D. & Screen, H. R. The role of the non-collagenous matrix in tendon function. Int. J. Exp. Pathol. 94, 248-259 (2013).