Gelenkknorpelschäden im Kniegelenk zeigen eine hohe Prävalenz und sind häufig der Grund für Schmerzen und funktionelle Einschränkungen sowohl im Alltag als auch bei sportlichen Aktivitäten [3, 11, 16]. Die Behandlung dieser Gelenkknorpelschäden stellt eine große Herausforderung dar. Dies liegt einerseits am limitierten Selbstheilungspotenzial von artikulärem Knorpelgewebe aufgrund der fehlenden Vaskularisation [1]. Andererseits sind v. a. junge und aktive Patienten von davon betroffen, die sehr hohe Erwartungen an die Kniegelenkfunktion stellen und deren primäres Behandlungsziel die Wiederaufnahme sportlicher Aktivitäten ist [39].

In der Literatur werden zahlreiche operative Möglichkeiten zur Behandlung dieser Schäden beschrieben. Diese reichen von der klassischen Arthroskopie mit Lavage und Reduktion der Entzündungsfaktoren über Mikrofrakturierung (MF) und osteochondrale Transplantation bis hin zur autologen Knorpelzelltransplantation (ACT; [7, 21, 30]). Insbesondere die Mikrofrakturierung und die ACT zeigen bislang sehr gute bis exzellente Ergebnisse in der Behandlung von Knorpelschäden und können auch die Wiederaufnahme der sportlichen Aktivität auf professionellem Niveau ermöglichen [29].

Bei all diesen Methoden ist allerdings die lange postoperative Rehabilitationszeit zu beachten, die notwendig ist, um das Reparatur- bzw. Regenerationsgewebe optimal ausheilen zu lassen. Je nach Operationsmethode empfiehlt die Literatur zwischen 6 und 12 Monaten intensive Rehabilitation vor der Wiederaufnahme von sportlichen Aktivitäten [28, 36]. Obwohl Einigkeit darüber herrscht, dass eine konsequent durchgeführte Rehabilitation wesentlich für die optimale Ausheilung des Reparatur- bzw. Regenerationsgewebes und für die Erlangung einer guten Kniegelenkfunktion ist, fehlt es nach wie vor an guten evidenzbasierten Nachweisen zur Bestätigung dieses Konsensus. Das optimale postoperative Szenario inkludiert ein sicheres, individualisiertes Rehabilitationsprotokoll, das auf evidenzbasierten Ergebnissen aus Grundlagenforschung und klinischer Forschung aufbaut. Dieser Artikel präsentiert Grundlagen der Rehabilitation und mögliche Inhalte eines Rehabilitationsprotokolls nach knorpelchirurgischen Eingriffen am Kniegelenk. Des Weiteren werden mögliche Kriterien diskutiert, die die Entscheidung, wann mit der Wiederaufnahme von sportlichen Aktivitäten begonnen werden kann, erleichtern sollen.

Grundlagen der Rehabilitation

In der Literatur werden mehrere Faktoren beschrieben, die das postoperative Outcome und die Qualität des Reparatur- bzw. Regenerationsgewebes nach knorpelchirurgischen Eingriffen am Kniegelenk beeinflussen. Dazu zählen die richtige Indikation für die entsprechende operative Methode, die Fertigkeit und das praktische Geschick der Chirurgen, die Compliance und Kooperationsfähigkeit der Patienten sowie eine progressive und kontrollierte Rehabilitation [13, 37].

Die World Health Organization (WHO) hat eine Klassifikation zur Beschreibung des funktionalen Gesundheitszustands, die International Classificiation for Functioning, Disability and Health (ICF), erstellt, die aus 3 Ebenen besteht:

  • Ebene 1 ist die Körperebene, die strukturelle und funktionelle Einschränkungen beschreibt und sich auf den menschlichen Organismus als Ganzes bezieht.

  • Ebene 2 ist die Aktivitätsebene und beinhaltet individuelle, für den Alltag notwendige Aktivitäten.

  • Ebene 3 ist die Partizipationsebene, welche die gesellschaftliche Perspektive umfasst [33, 34].

Angepasst an diese ICF-Klassifikation verfolgt die Rehabilitation folgende Ziele: Auf der strukturellen und funktionellen Ebene soll die Bildung eines hochqualitativen Reparatur- bzw. Regenerationsgewebes unterstützt werden; die freie Beweglichkeit des Gelenks und ausreichend Muskelkraft soll den Patienten ermöglichen, auf der Aktivitätsebene sämtliche Aktivitäten des täglichen Lebens zu absolvieren. Damit sollte dann gewährleistet sein, dass die Patienten auf der Partizipationseben ihrer Arbeit, ihren sportlichen Aktivitäten sowie ihren sonstigen Freizeitaktivitäten nachgehen können.

Heilungsphasen von Knorpelgewebe

Je nach Operationstechnik werden unterschiedliche postoperative Heilungsphasen des Knorpelgewebes beschrieben, die wichtige Informationen über die Belastbarkeit des Gewebes geben und somit die Dosierung sämtlicher rehabilitativer Maßnahmen bestimmen. Während bei der osteochondralen Transplantation lediglich das Einwachsen der osteochondralen Zylinder abgewartet werden muss, unterliegt das Knorpelgewebe nach einer Mikrofrakturierung bzw. nach einer ACT einem länger andauernden Reifungsprozess [29]. In der Literatur ist beschrieben, dass die Qualität des Reparatur- bzw. des Regenerationsgewebes sehr stark von der Dauer und der Höhe der zugeführten Belastung in der ersten postoperativen Phase (Woche 0–4) abhängig ist [10, 23]. Daher sollte gerade in diesem Zeitraum die Belastung auf das heilende Knorpelgewebe gut dosiert, langsam gesteigert und gefährdende Kräfte, wie Scherkräfte und Scherkräfte unter Kompression, vermieden werden. Sämtliche im Zuge der Rehabilitation durchgeführten Maßnahmen, wie z. B. zur Verbesserung der Beweglichkeit und der neuromuskulären Funktion, sollten an diese reduzierte Belastbarkeit des Knorpelgewebes angepasst werden, um das heilende Knorpelgewebe in seinem Reifungsprozess nicht zu gefährden.

Biomechanik

Um die auf das Gelenk einwirkenden Kräfte abschätzen zu können, ist es erforderlich, sich mit der Arthrokinematik des betroffenen Gelenks auseinanderzusetzen. So können für das heilende Knorpelgewebe schädigende Kräfte, wie v. a. Scherkräfte und Scherkräfte unter Kompression, vermieden werden. Des Weiteren kann der Physiotherapeut das Rehabilitationsprotokoll an die Lokalisation des Knorpelschadens adaptieren und das Übungsprogramm entsprechend gestalten.

Die Hauptbelastung im Tibiofemoralgelenk (TFG) erfolgt v. a. in axialer Richtung d. h. bei Aktivitäten wie Gehen, Laufen und Stiegen steigen. Bewegungen in unbelasteten Positionen (z. B. Sitzen oder Liegen) erzeugen weitaus weniger Belastung im TFG [20]. Hier muss allerdings unterschieden werden, ob diese Bewegungen in einem offenen Bewegungssystem, „open kinetic chain“ (OKC) oder in einem geschlossenen Bewegungssystem, „closed kinetic chain“ (CKC) durchgeführt werden. Nachdem bei Bewegungen in der offenen Kette deutlich mehr Scherkräfte produziert werden, sollten diese v. a. in der ersten postoperativen Phase vermieden werden. Bewegungen in der geschlossenen Kette, unabhängig vom Kniewinkel, reduzieren diese tibiofemoralen Scherkräfte, da es zu vermehrter axialer Kompression und muskulärer Kokontraktion kommt [13].

Die Biomechanik im Patellofemoral- bzw. Tibiofemoralgelenk muss in der Rehabilitation unbedingt berücksichtigt werden

Im Patellofemoralgelenk (PFG) steigt die Belastung mit zunehmender Flexion, während in strecknahen Positionen der retropatellare Druck gering ist [35]. Auch im PFG erzeugen Bewegungen in der OKC unterschiedliche Belastungen verglichen mit Bewegungen in der CKC. Grelsamer [17] beschreibt, dass während CKC-Übungen mit steigendem Flexionswinkel die Belastung im PFG steigt und während OCK-Übungen in Extension die Belastung im PFG sinkt und hohe Quadrizepsaktivität erforderlich ist. Folglich werden CKC-Übungen im Bereich von 0–45° und OCK-Übungen in einem Ausmaß von 90–50° und 20–0° vorgeschlagen.

Weitere Faktoren

Neben dem verständlichen Wunsch, einem einheitlichen postoperativen Rehabilitationsprotokoll folgen zu können, darf natürlich nicht die Individualität des jeweiligen Patienten vergessen werden. Diese Individualität beginnt auf der strukturellen Ebene bei der Größe und Lokalisation des Knorpelschadens, reicht von personenbezogenen Faktoren wie Alter, Body-Mass-Index (BMI), Anzahl vorangegangener Operationen und Dauer der Symptome bis hin zu unterschiedlichen Aktivitätsniveaus und Ansprüchen an das Kniegelenk. In Tab. 1 sind diese Faktoren und deren Einfluss auf die Rehabilitation beschrieben.

Tab. 1 Faktoren, welche die Rehabilitation beeinflussen können. (Mod. nach [29])
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Phasen und Inhalte der Rehabilitation

Basierend auf den inhärenten Unterschieden der einzelnen knorpelchirurgischen Techniken, gliedert sich die postoperative Rehabilitation und der Prozess „Rückkehr zum Sport“ auf 3 biologischen Phasen:

  1. 1.

    Schutz- und Aktivierungsphase,

  2. 2.

    progressive Belastungs- und funktionelle Wiederherstellungsphase,

  3. 3.

    Aktivitätsphase (Tab. 2).

Tab. 2 Biologische Phasen und Phasen der Rehabilitation nach knorpelchirurgischen Eingriffen am Kniegelenk. (Mod. nach [29])
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Die Inhalte dieser Phasen sind eine progressive Belastungssteigerung, die Wiederherstellung der Gelenkbeweglichkeit und das Wiedererlangen der neuromuskulären Funktion. In Tab. 3 werden mögliche Maßnahmen in den jeweiligen Phasen präsentiert.

Tab. 3 Mögliche Maßnahmen in den einzelnen Phasen der Rehabilitation
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Phase 1

Schutz- und Aktivierungsphase

Diese Phase beginnt eigentlich schon vor der Operation. Um die Patienten sowohl physisch als auch mental auf den operativen Eingriff optimal vorzubereiten, ist eine präoperative Aufklärung und Vorbereitung sehr wichtig [13, 46]. Dabei sollte die geplante Operationstechnik und die folgende Rehabilitation inklusive progressiver Belastungssteigerung und die Konsequenzen für den Alltag erklärt werden. Diese Aufklärung soll es Patienten erleichtern, gefährdende Bewegungen und Belastungen abschätzen zu können. Ein weiteres Ziel der präoperativen Phase ist das Erlernen des Krückengehens sowie jener Übungen, die unmittelbar postoperativ durchgeführt werden. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass eine optimale präoperative Betreuung das postoperative Ergebnis positiv beeinflusst [14, 41, 45].

Aus biologischer Sicht beginnen in dieser Phase die Zellen (mesenchymale Stammzellen nach MF, chondrale Zellen nach ACT), sich zu differenzieren und primitives, knorpelähnliches Ersatzgewebe zu produzieren, das aber biomechanisch sehr minderwertig ist [29]. In den ersten Tagen nach der Operation steht die Reduktion von Schmerz und Schwellung im Vordergrund. Dies ist insofern sehr wichtig, da zahlreiche Studien aufzeigten, dass Schmerz und Schwellung zu einer Inhibierung des Quadrizeps führen sowie zu einer Einschränkung der Beweglichkeit, insbesondere der Extension [44].

In den ersten Tagen nach der Operation steht die Reduktion von Schmerz und Schwellung im Vordergrund

In weiterer Folge soll das Krückengehen mit der erlaubten Belastung instruiert und geübt werden. Die erlaubte Belastung hängt einerseits von der Operationstechnik, andererseits von der Lokalisation des Knorpelschadens ab. Liegt der Knorpelschaden im TFG, ist eine längere Phase der Teilbelastung notwendig, um den Defektbereich zu schonen. Bei Defekten im PFG hingegen kann unter Einschränkung des Bewegungsausmaßes eine frühere Vollbelastung erreicht werden (Tab. 4). Wichtig ist, dass die Belastungssteigerung zwar progressiv, aber auch kontrolliert erfolgt. Studien zeigen, dass sich lange Entlastungsphasen negativ auf die Zusammensetzung von Knorpelgewebe als auch auf die Kniegelenkfunktion auswirken [2, 4, 12].

Tab. 4 Richtlinien zur Belastung
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Um den Heilungsprozess des Knorpelgewebes zu unterstützen, ist eine kontrollierte Steigerung der Beweglichkeit sowohl aktiv als auch passiv indiziert [13]. Zyklische Bewegungen im Kniegelenk erhöhen die intraartikuläre Zirkulation von Gelenkflüssigkeit und fördern somit die lokale Diffusion, während intraartikuläre Verklebungen vermieden werden können [9]. Diese aktiven und passiven Bewegungsübungen sollten vorwiegend in der geschlossenen Bewegungskette durchgeführt werden. Bei Defekten im PFG ist es wichtig, eventuell angeordnete Bewegungslimitierungen zu berücksichtigen.

Das Wiedererlangen der neuromuskulären Kontrolle der kniestabilisierenden Muskulatur ist in dieser Phase von großer Bedeutung. Vor allem die Ansteuerung des Quadrizeps sollte so rasch wie möglich erreicht werden. Inhibierung und mangelnde muskuläre Kontrolle des Quadrizeps haben negative Auswirkungen auf die neuromuskuläre Kontrolle sowie auf die Biomechanik des betroffenen Gelenks, was wiederum zur erhöhter intraartikulärer Belastung und somit zu vermehrter Belastung des Defektbereichs führt [24].

Das Wiedererlangen der neuromuskulären Kontrolle ist in dieser Phase von großer Bedeutung

Neben dem Quadrizeps spielt v. a. die Glutealmuskulatur eine große Rolle für die Funktion des Kniegelenks [6]. Sie bestimmt die Rotationen des Oberschenkels und ist damit sehr wichtig für das Einhalten der dynamischen Beinachse. Dies wiederum ist für die Belastungsverteilung im TFG und PFG essenziell [5, 6]. Das neuromuskuläre Training muss in dieser initialen Phase an die reduzierte Belastbarkeit des heilenden Knorpelgewebes angepasst werden; d. h. es sollte in vorwiegend teilbelasteten Position und in der geschlossenen Kette durchgeführt werden. Isometrische und konzentrische Muskelaktvierung der kniegelenknahen Muskulatur sollte in Kniewinkelstellungen durchgeführt werden, die außerhalb des Defektbereichs liegen. Ebenso sollte bereits in dieser Phase mit dem sensomotorischen Training begonnen werden, um so früh wie möglich an eventuellen propriozeptiven Defizite zu arbeiten. Dies kann in verschiedenen Ausgangsstellungen geschehen, jedoch muss die vorgebebene Belastungslimitierung eingehalten werden.

Phase 2

Progressive Belastungs- und funktionelle Wiederherstellungsphase

Auf biologischer Ebene beginnt sich nun das Knorpelersatzgewebe in knorpelähnliches Gewebe umzuwandeln. Daher ist mechanischer Stimulus wichtig, um die Matrixproduktion und Organisation des Gewebes anzuregen [29].

In dieser Phase sollte ein freies Bewegungsausmaß erreicht werden sowie ausreichend muskuläre Kontrolle vorhanden sein, um Aktivitäten des täglichen Lebens problemlos absolvieren zu können. Die Verwendung von Krücken kann reduziert und der Defektbereich vermehrt, aber kontrolliert, belastet werden. Die Intensität des neuromuskulären Trainings kann gesteigert werden. Neben isometrischer und konzentrischer Muskelaktivierung kann nun auch exzentrisches Training implementiert werden. Das neuromuskuläre Training kann nun in belasteten Positionen, auch mit Zusatzgewichten, erfolgen. Im Zuge des sensomotorischen Trainings ist ein Übergang von statischer zu dynamischer Durchführung möglich. Funktionelle Bewegungsabläufe mit Hauptaugenmerk auf hohe Qualität in der Durchführung sollten trainiert werden. Schmerz und Schwellung führen durch diese Phasen und stellen optimale Dosierungsparameter dar. Treten Schmerz und Schwellung in zeitlichem Zusammenhang mit dem Übungsprogramm auf, weist dies auf eine Überbelastung des Gelenks hin und die Intensität muss reduziert werden.

Phase 3

Aktivitätsphase

Diese Phase steht voll und ganz im Zeichen der Wiederaufnahme sportlicher Aktivität. In dieser Phase kommt es zu einer weiteren Reifung und Organisation des Gewebes [29]. Eine graduelle Steigerung von hohen Belastungen sowie sportspezifischen Bewegungsmustern ist nun möglich. Die Intensität des neuromuskuläre Trainings muss den sportlichen Ansprüchen angepasst werden, jedoch dienen Schwellung und Schmerzen weiterhin als Dosierungsparameter.

Kriterien zur Rückkehr zum Sport

Die schnelle und erfolgreiche Rückkehr zum Sport ist eines der wichtigsten Ziele für Sportler, unabhängig vom Sportlevel, und wird auch häufig als ein Erfolgsparameter für eine gelungene Behandlung heran gezogen [31]. Wichtig ist jedoch, dass diese Rückkehr sicher erfolgen soll d. h., dass das Risiko einer neuerlichen Verletzung im Sinne von Sekundärprävention minimiert werden und eine Überlastung der betroffenen Struktur (und benachbarten Strukturen) vermieden werden soll [22, 31, 43]. Zusätzlich sollte das Auftreten möglicher eventueller Spätkomplikationen und Folgeerkrankungen der Primärverletzung berücksichtigt werden. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, findet man in der Literatur unterschiedliche Kriterien, die herangezogen werden, um den optimalen Zeitpunkt für die Rückkehrfähigkeit zum Sport zu finden. Während diese Kriterien für Verletzungen des vorderen Kreuzbands (VKB) bereits definiert und evaluiert wurden, fehlen diese für die Rückkehr zum Sport nach knorpelchirurgischen Eingriffen am Kniegelenk. Daher werden im Folgenden mögliche Kriterien beschrieben, die jedoch noch zukünftig für diese spezielle Patientengruppe definiert und evaluiert werden müssen. Um entsprechend des ICF-Modells alle Aspekte des Gesundheitszustands zu erfassen, sollten diese Kriterien alle 3 Ebenen berücksichtigen.

Magnetresonanztomographie

Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet eine optimale Methode, um auf der Körperebene strukturelle Informationen über den morphologischen Zustand des Reparatur-Regenerations-Gewebes zu bekommen. Dies erlaubt Rückschlüsse über die biomechanischen Eigenschaften und die Belastbarkeit des Gewebes, was die Entscheidung „Rückkehr zum Sport“ beeinflussen könnte. Zur Evaluierung der MRT bietet sich der „Magnetic resonance observation of cartilage repair tissue score“ (MOCART-Score) an [27]. Dieser Score umfasst 9 Parameter, welche die Morphologie und Signalintensität im Vergleich zum angrenzenden Knorpelgewebe beschreiben, und zeigt eine gute Reliabilität und Validität [26].

Muskelkraft

Die Messung der Muskelkraft ermöglicht es, auf der Körperebene Informationen über neuromuskuläre und funktionelle Einschränkungen zu gewinnen. Das Wiedererlangen der Muskelkraft des Quadrizeps, der Hamstrings und der Glutealmuskulatur ist nach Verletzungen des Kniegelenks für eine optimale Kniegelenkfunktion und damit für die Rückkehr zum Sport wesentlich [19, 32, 38].

Eine objektive und häufig angewandte Messmethode zur Bestimmung der Muskelkraft bei Verletzungen an der unteren Extremität ist die isokinetische Kraftmessung [15]. Hierbei wird die dynamische Kraftentwicklung des untersuchten Muskels bei gleichbleibender Geschwindigkeit über einen definierten Bewegungsbereich gemessen und in Form einer Kraftverlaufskurve dargestellt. Damit können die momentane maximale Kraft der entsprechenden Muskelgruppe sowie Seitenunterschiede bestimmt werden. Zusätzlich ist es möglich, das Verhältnis zwischen Agonisten und Antagonisten – im Fall des Kniegelenks zwischen Quadrizeps und Hamstrings – zu analysieren und den Kraftverlauf in verschiedenen Gelenkwinkelstellungen zu beurteilen [40]. Studien zeigen, dass isokinetische Kraftmessung des Quadrizeps und der Hamstrings eine valide und reliable Messmethode für Patienten nach Verletzungen des Kniegelenks ist [8].

Sprungtest

Neben isokinetischen Krafttests werden einbeinige Sprungtests herangezogen, um die Kniegelenkfunktion nach Verletzungen zu evaluieren [18, 19, 25]. Einbeinige Sprungtests geben Information über Muskelkraft und neuromuskulärer Kontrolle sowie über das vorhandene Vertrauen in das betroffene Bein und die Fähigkeit, hohe Belastungen zu tolerieren. Die folgenden 4 Sprungtests werden am häufigsten zur Evaluierung der Kniegelenkfunktion verwendet und zeigen eine hohe Validität und Reliabilität für Patienten nach Kniegelenkverletzungen (Abb. 1):

  • Einbeinsprung – Distanz,

  • dreifacher Einbeinsprung – Distanz,

  • dreifacher überkreuzter Einbeinsprung – Distanz,

  • 6-Meter-Einbeinsprung auf Zeit.

Abb. 1
figure 1

Sprungtests

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Fragebögen

Ein weiteres, sehr wichtiges Kriterium, das in den Entscheidungsprozess mit einbezogen werden sollte, ist die Selbsteinschätzung der Kniegelenkfunktion. Dies geschieht mittels patientenbezogenen Fragebögen. Für Patienten nach Verletzungen des Kniegelenks werden meist der „Knee Injury and Osteoarthrits Outcome Score“ (KOOS), der „Knee Outcome Survey“ (KOS) und der „International Knee Documentation Committee 2000“ (IKDC 2000) verwendet, da diese Fragebögen für diese Patientengruppe eine hohe Validität und Reliabilität aufweisen [42]. Diese Fragebögen evaluieren die Funktion des Kniegelenks auf der strukturellen Ebene, der Aktivitätsebene und der Partizipationsebene aus der Sicht der Patienten. In den letzten Jahren entwickelten sich diese Fragebögen zu einem wesentlichen Bestandteil der Evaluierung verschiedener Behandlungsstrategien nach Verletzungen des Kniegelenks. Verglichen mit der Testung von Muskelkraft und Sprungleistung, differenzieren diese Fragebögen nicht zwischen betroffenem und nichtbetroffenem Bein, sondern sie liefern wichtige Information über die Einschätzung der Kniegelenkfunktion aus der Sicht der Patienten.

Fazit für die Praxis

  • Für eine erfolgreiche Rehabilitation nach knorpelchirurgischen Eingriffen am Kniegelenk ist es wichtig, die Heilungsphasen des Knorpelgewebes sowie die Biomechanik des betroffenen Gelenkabschnitts zu berücksichtigen.

  • Darauf basierend können die Modalitäten der Rehabilitation (Wiedererlangen der Beweglichkeit, Krafttraining und Wiederherstellung der neuromuskulären Kontrolle) ausgewählt werden.

  • Der Zeitpunkt der Rückkehr zum Sport sollte neben den postoperativen Heilungsphasen des Knorpelgewebes auch Kriterien wie MRT, Muskelkraft, Sprungtests und Fragebögen zur Selbsteinschätzung der Kniegelenkfunktion berücksichtigen.