Minced Cartilage Implantation

Die Inzidenz von chondralen und osteochondralen Defekten nimmt aufgrund eines erhöhten Aktivitätsprofil der Bevölkerung sowie moderner und sich stetig weiterentwickelnder Diagnostikverfahren mittels MRI zu. Knorpeldefekte im Knie werden bei Sportlern mit bis zu 36 % angegeben [13]. 

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.

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Autoren

Dr. med. Jakob Hax

ist Assistenzarzt Hüft- und Kniechirurgie an der Schulthess Klinik Zürich.
Seine Forschungstätigkeit liegt in der Hüft- und Kniechirurgie, Gelenkserhalt und Gelenksrekonstruktion. Sein Schwerpunkt in der Sportorthopädie/-traumatologie ist die Knorpelrekonstruktion.

Prof. Dr. med. Gian Salzmann

ist Facharzt für Orthopädie und Unfallchirurgie. Er hat seinen Lehrauftrag an der medizinischen Fakultät der Universität Freiburg im Breisgau. Sein Fachgebiet ist die Kniechirurgie. Er ist Partner am Gelenkzentrum Rhein-Main und Leitender Oberarzt Sektion Kniechirurgie an der Schulthess Klinik in Zürich. Professor Salzmann ist AGA Instruktor und beratender Arzt der Eintracht Frankfurt, Fußball.

PD Dr. med. Armin Runer

ist Assistenzarzt für Unfallchirurgie und Orthopädie an der Sektion Sportorthopädie, Klinikum Rechts der Isar, TU München. Außerdem betreut er die HC Innsbruck – Die Haie (Eishockey) sowie die Italienische Faustball Nationalmannschaft.