Knorpeltransplantation bei Sprunggelenksarthrose

1. Wie entsteht eine Sprunggelenksarthrose?
2. Welche Formen der autologen Knorpeltransplantationen am Sprunggelenk gibt es?
3. Wie läuft die klassische Knorpeltransplantation des oberen Sprunggelenks ab?
4. Einzeitige Knorpel- bzw. Knorpel-Knochentransplantationen
5. Welche Alternativen gibt es zur autologen Knorpeltransplantation?

Autologe Knorpeltransplantation im Sprunggelenk: Der Knorpeldefekt wird mit körpereigenen Knorpelzellen bedeckt. Die Zellen haften nach wenigen Sekunden am Untergrund. © Gelenk-Klinik

Ursachen für eine schmerzhafte Arthrose des Sprunggelenks mit Sprunggelenkschmerzen sind häufig Verletzungen des Gelenkknorpels. Doch im Gegensatz zu anderen Gelenken resultieren die meisten Knorpelschäden am oberen Sprunggelenk (OSG) aus Unfällen.

Beim Umknicken des Sprunggelenks nach außen kommt es zu einer übermäßigen Scherbelastung des Knorpels am äußeren Sprungbein (Talus). Folge ist eine massive Druckbelastung am inneren Anteil des Sprungbeins mit Quetschung des unter dem Knorpel liegenden Knochens.

Im frühen Stadium des Knorpelschadens kann die Knorpeltransplantation dabei helfen, die Gelenkflächen zu regenerieren und die wichtige Funktion des Sprunggelenks im Abrollvorgang zu erhalten.

Wie entsteht eine Sprunggelenksarthrose?

Arthrose im Sprunggelenk: Die Knochenflächen reiben schmerzhaft aufeinander, sodass ein normales Abrollen unmöglich wird. © Gelenk-Klinik

In den meisten Fällen entsteht eine Arthrose im höheren Lebensalter aufgrund von veränderten Stoffwechselprozessen, Übergewicht, Fehlstellungen der Gelenke und häufig Bewegungsmangel.

Die Sprunggelenksarthrose hat jedoch meist traumatische Ursachen. Das bedeutet, ein Unfall, eine Sprunggelenksfraktur oder ein verrenkter Knöchel verursachen eine Schädigung der Bänder. Dieses Trauma legt die Grundlage für den vorzeitigen Verschleiß des Sprunggelenks.

Weiterhin können Knochensporne (Osteophyten) an der vorderen Schienbeinkante zu Knorpelschäden im Sprunggelenk führen. Auch avaskuläre Osteonekrosen (Knochentod) wie die Osteochondrosis dissecans (OD) sind häufig Auslöser für eine Schädigung der Gelenkfläche. Hierbei stirbt der unter dem Knorpel liegende Knochen aus unbekannter Ursache ab, sodass die Knorpelschicht letztendlich in den entstehenden Knochendefekt einbricht.

Welche Formen der Knorpeltransplantationen am Sprunggelenk gibt es?

Für die knorpelbasierte Behandlung von begrenzten Knorpelschäden im Sprunggelenk stehen bislang drei Methoden zur Verfügung. Sie beruhen alle auf der Verwendung körpereigenen Materials, d.h., es sind autologe Verfahren. Es handelt sich um die

• klassische autologe Chondrozytentransplantation (ACT),
• die osteochondrale autologe Transplantation und
• die einzeitige autologe Knorpelgewebetransplantation (Minced Cartilage).

Wie läuft die klassische Knorpeltransplantation des oberen Sprunggelenks ab?

Die größten Erfahrungen existieren für klassische Knorpeltransplantationen am Kniegelenk. Die Übertragung dieser schonenden Behandlungsmethode auf das obere Sprunggelenk (OSG) war daher die logische Folge. In den letzten Jahren haben die orthopädischen Spezialisten für Fuß- und Sprunggelenkchirurgie intensive Erfahrungen mit Knorpeltransplantationen im Sprunggelenk gesammelt. Heute transplantieren wir die beim Patienten entnommenen Knorpelzellen arthroskopisch und ohne Verwendung von Fremdmaterialien.

Schritte der klassischen autologen Knorpeltransplantation (ACT) im Sprunggelenk

Knorpelverletzung im Sprunggelenk. © Gelenk-Klinik

Die endoskopische Abbildung zeigt im weißen, gesunden Knorpel einen grauen Bereich mit einer Knorpelverletzung im Sprunggelenk. Unbehandelt vergrößert sich diese Knorpelverletzung. Die Läsion ist örtlich begrenzt und eignet sich für eine autologe Knorpelzelltransplantation.

In einem minimalinvasiven Eingriff bringt der Operateur die Knorpelzellen an die Stelle des Knorpelschadens. © Gelenk-Klinik

Minimalinvasiv werden gesunde Knorpelzellen des Patienten gewonnen und außerhalb des Körpers im Labor vermehrt. In einem zweiten Eingriff bringt der Arzt die autologen (körpereigenen) Knorpelzellen in die geschädigte Stelle des Knorpels ein. Die Knorpelverletzung wird mit den Knorpelkügelchen bedeckt, die nach wenigen Sekunden am Untergrund haften.

Die Kügelchen mit körpereigenem Knorpelmaterial bedecken die Läsion. © Gelenk-Klinik

Die Knorpelverletzung ist nach dem ca. 30 Minuten dauernden minimalinvasiven Eingriff mit den haftenden Knorpelzellkügelchen abgedeckt. Nach dem Eingriff ist ein dreitägiger stationärer Krankenhausaufenthalt erforderlich. Nach etwa sechs Wochen kann der Patient das Sprunggelenk teilbelasten und nach drei Monaten voll belasten. Der Langzeiterfolg der Knorpeltransplantation ist in der Regel gut.

Wann ist die Knorpelzelltransplantation erfolgversprechend?

Die autologe Knorpeltransplantation bietet eine vielversprechende Methode, im Labor gezüchtete Knorpelzellen zu transplantieren und die Arthrose im Sprunggelenk zu behandeln.

Da das implantierte körpereigene Material über ähnliche biomechanische Eigenschaften wie der natürliche Knorpel verfügt, betrachtet der Organismus es nicht als Fremdkörper. Die lebenden Knorpelzellen (Chondrozyten) sind in der Lage, eine funktionierende Schicht aus Reparaturknorpel aufzubauen. In der Regel hat sich beim Patienten bereits nach wenigen Wochen neues Knorpelgewebe im Sprunggelenk gebildet. Um dieses Gewebe langfristig zu erhalten, therapiert der Arzt parallel Begleitverletzungen und Fehlbelastungen durch Achsfehlstellungen.

Wer eignet sich für die klassische autologe Knorpeltransplantation?

Für die autologe Knorpelzelltransplantation werden in einem ersten Eingriff Knorpelzellen beim Patienten entnommen und in einem Speziallabor vermehrt. Nach einem Zeitraum von 6–8 Wochen können die Knorpelzellen in einer zweiten Sitzung implantiert werden.

Bestens geeignet ist die Methode bei:

• Patienten unter 40 Jahren
• lokal begrenzten (fokalen) Knorpelschäden des Sprunggelenks
• weniger als 1,5 cm² großen Knorpeldefekten

Von besonderer Bedeutung ist es, Überbeweglichkeiten im Sprunggelenk (Sprunggelenksinstabilität) oder Achsfehlstellungen des Beins zu berücksichtigen. Diese muss der Orthopäde zeitgleich behandeln, damit die Knorpelzellen optimal einheilen können. Ansonsten werden die neu eingebrachten Knorpelzellen wieder abgetragen.

Einzeitige Knorpel- bzw. Knorpel-Knochentransplantationen

Neben der klassischen zweizeitigen autologen Knorpeltransplantation gibt es zur Behandlung von Knorpelschäden noch zwei einzeitige autologe Verfahren, die mit nur einem Eingriff auskommen: Die Transplantation von zerkleinerten Knorpelfragmenten (Minced Cartilage) und die von Zylindern aus Knorpel und subchondralem Knochen, die autologe osteochondrale Transplantation (OATS).

Wie funktioniert die einzeitige Knorpeltransplantation (Minced Cartilage)?

Während der Arthroskopie oder einer offenen Operation entnimmt der Operateur eine kleine Menge gesunden Knorpels aus dem Rand des Knorpeldefekts oder aus einem wenig belasteten Gelenkbereich. Dieser Knorpel wird in kleinste Fragmente zerkleinert und mit plättchenreichem Plasma (PRP) beziehungsweise autolog konditioniertem Plasma (ACP) vermischt, das zuvor aus einer kleinen Menge des patienteneigenen Blutes gewonnen wird. Anschließend wird das Gemisch zusammen mit einem biologischen Trägermaterial in den vorbereiteten Knorpeldefekt eingebracht und sicher fixiert. Die lebenden Knorpelzellen wandern danach aus den Knorpelfragmenten aus, vermehren sich direkt im Defekt und bilden dort neues Knorpelgewebe. Dadurch kann sich der Knorpel direkt an der geschädigten Stelle regenerieren. Allerdings besitzt der neu gebildete Reparaturknorpel wie bei der ACT nicht die gleiche Qualität wie der ursprüngliche hyaline Knorpel. Klinisch kann dies jedoch dennoch mit guten funktionellen Ergebnissen einhergehen.

Die einzeitige Knorpeltransplantation eignet sich für ausgewählte Patienten mit umschriebenen Knorpel- oder osteochondralen Defekten des Sprunggelenks. Voraussetzung für ein dauerhaft gutes Ergebnis sind ein stabiles Sprunggelenk, eine normale Beinachse sowie die gleichzeitige Behandlung möglicher Begleitverletzungen wie Bandinstabilitäten oder Fehlstellungen. Dadurch werden optimale Voraussetzungen für die Einheilung und Regeneration des neuen Knorpelgewebes geschaffen.

Was passiert bei der osteochondralen autologen Transplantation (OATS)?

Auch die osteochondrale Transplantation ist einzeitig. Dabei werden aus gesunden Bereichen Zylinder aus Knorpel und subchondralem Knochen entnommen und in den Defekt eingesetzt. Es wird also sowohl Knochen- als auch Knorpelgewebe transplantiert. Geeignet sind für diese Methode kleine, klar begrenzte osteochondrale Läsionen.

Welche Alternativen gibt es zur autologen Knorpeltransplantation?

Knorpelschäden im oberen Sprunggelenk können nur begrenzt mit knochenmarkstimulierenden Methoden wie Knochenanbohrung oder Mikrofrakturierung (Microfracturing) behandelt werden. Im oberen Sprunggelenk eignen sich diese Methoden bei Defekten unter 1 cm² und mittiger Lage im Sprungbein. Das Ersatzgewebe aus Faserknorpel ist allerdings weniger haltbar gegenüber mechanischen Belastungen.

Man verwendet für die Mikrofrakturierung einen speziellen Knochenbohrer, um die Knochenheilung unter dem geschädigten Knorpel zu aktivieren. Ziel des Verfahrens ist es, durch die stimulierte Heilungsreaktion die Bildung von Ersatzknorpel, meist Faserknorpel, anzuregen. Bei der Anbohrung kann durch Reibung Wärme entstehen, die den Knochen schädigt. Eine solche thermische Schädigung lässt sich vermeiden, indem man intermittierend und nicht dauerhaft bohrt und einen scharfen Bohrer verwendet.

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