Arthroskopische Operationen wegen Meniskusverletzungen gehören zu den häufigsten orthopädischen Eingriffen. In den meisten Fällen stellt die Teil- oder Komplettentfernung (Resektion) die einzige Möglichkeit dar, den Meniskusschaden zu beheben. Anfangs klingen die Beschwerden nach der Operation entsprechend ab [1]. Nur ein kleiner Teil der Meniskusschäden lässt sich mittels einer Naht rekonstruieren. Aber auch hier sind die Langzeitergebnisse nicht immer befriedigend [2, 3, 4, 5].

Diesbezüglich sind Alternativen notwendig, um bei Beschwerden nach Meniskusentfernung (seien sie rein subjektiv-schmerzhafter Art oder bei bereits nachvollziehbaren Strukturveränderungen am benachbarten Knorpel) entsprechend therapeutisch tätig zu werden. Hierzu bestehen derzeit mehrere Möglichkeiten.

Meniskustransplantation

Muss der Meniskus bereits im Rahmen eines Ersteingriffs bzw. später im Rahmen eines erneuten Eingriffs wegen Reruptur vollständig entfernt werden, verbleibt kein restliches Meniskusgewebe. In diesem Fall ist ein kompletter Ersatz notwendig, welcher gut mittels einer Meniskustransplantation durchgeführt werden kann. Entsprechende Langzeitergebnisse liegen vor [6, 7].

Biologischer Meniskusersatz

Ist hingegen noch ein durchgehender, vom Hinter- zum Vorderhorn ziehender Meniskusrand verblieben, so eignet sich diese Situation, um ein biologisches Ersatzgewebe einzubringen. Der Sinn besteht darin, die bestehende Randleiste der ehemaligen Meniskusbasis etwas aufzurauen und ein hochporöses Gerüstgewebe in Form eines Meniskus dort zu verankern, so dass aus diesem äußeren Bereich wieder Meniskusgewebe in die vorgegebene Struktur einwachsen kann.

Tissue engineering

In letzter Zeit wurden auch Versuche mit Zellzüchtungen vorangetrieben. Auf Grund der komplexen Struktur ist es bisher jedoch noch zu keinem durchschlagenden Erfolg für klinische Anwendungen gekommen [8].

Aufbau des Meniskus

Der Meniskus setzt sich größtenteils (bis zu 70 %) aus Wasser zusammen [9]. Den Rest (etwa 30 %) machen die organischen Strukturen aus. Hierbei handelt es sich vorwiegend um das kollagene Fasergerüst, Proteoglykane sowie den zellulären Anteil mit großblasigen Chondrozyten. Es sind 6 verschiedene Arten von Kollagen bekannt. Der überwiegende Teil des Meniskuskollagens besteht aus Typ-I-Kollagen. Strukturell wird ein 3‑schichtiger Aufbau beschrieben.

Meniskusscaffolds

Das vordergründige Interesse besteht nun darin, den Faseranteil des Meniskus künstlich aus verschiedenen Materialien nachzubilden und als Struktur für das Einwachsen von verbliebenen Meniskusresten aus der Randleiste vorzugeben. Erste Ansätze mit Zuckern (Polysacchariden, Zellulose) und Proteinen (Kollagen) zeigten gute Erfolge. Von Vorteil sind dabei die gute Bioresorbierbarkeit, die niedrige Toxizität und die günstigen Herstellungskosten. Andererseits passen die physikalischen und mechanischen Eigenschaften nicht optimal zum Originalgewebe. Insbesondere beim Einsetzen des Gewebes bedarf es einer gewissen Rigidität. Andererseits darf eine zu starke Rigidität später nicht zu Knorpelschädigungen führen. Einen Ausweg dafür bietet die Verwendung künstlich hergestellter Polymere, wie Polyester und Polyurethan [10].

Die derzeit gebräuchlichsten Materialien sind Nachbildungen aus Tierkollagen und Polyurethan

Die derzeit gebräuchlichsten Materialien in der Meniskuschirurgie sind Nachbildungen aus Tierkollagen und Polyurethan. In der Regel lassen sich beide Implantate im Rahmen einer Arthroskopie einbringen. Primär erfolgt die Vorbereitung durch Glättung und Eröffnung der verbliebenen meniskalen Randleiste. Anschließend wird die entsprechende Länge für das künftige Implantat ausgemessen. Dies sollte eher großzügig erfolgen, da fast immer mit einer Schrumpfung zu rechnen ist.

Kollagen (Menaflex®)

Überlegungen für künstlichen Meniskusersatz aus Kollagen bestehen schon lange [11, 12]. Das Menaflex®-Implantat (vormals CMI®) wurde 1992 eingeführt und steht seit dem Jahr 2002 in der klinischen Praxis zur Verfügung. Der Vertrieb ist u. a. in Europa, aber nicht in den USA gestattet. Das Scaffold besteht aus resorbierbarem Kollagen, welches aus tierischem Kollagen Typ I aus der Achillessehne von Rindern hergestellt wird. Zugesetzt werden Glukosaminglykane (Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat). Das Gewebe wird dann dehydriert, lympholysiert und chemisch vernetzt. Letztlich erfolgt eine Bestrahlung (γ-Irridation) zur Sterilisation [13]. Erhältlich ist es in 2 verschiedenen Formen für den lateralen und medialen Meniskus. Es besitzt einen porösen Aufbau und wird vollständig resorbiert [14]. Der Vertrieb erfolgt über Ivy Sports Medicine in den USA, mit entsprechenden Vertriebspartnern in Europa (früher ReGen Biologics Inc., jetzt Stryker).

Polyurethan (Actifit®)

Actifit® ist ebenfalls eine nachgeformte Meniskusstruktur und wird synthetisch aus hochporösem Polyurethan hergestellt. Der Abbau erfolgt über Jahre durch hydrolytische Spaltung [10]. Von enormer Bedeutung ist die hohe Porosität, um die Möglichkeit eines entsprechenden Durchwanderns von größeren Strukturen (Zellen) zu geben. Die Erzeugung der Porosität dieses Polymers ist auf mehrere Arten möglich: Versetzen mit auswaschbaren Salzemulsionen („particle leaching“), Trennung durch Erhitzen („melt moulding“) etc. Das eingebrachte Material verbleibt bis zu 5 Jahre in situ und wird hydrolytisch in kleinere Bestandteile gespalten. Diese werden dann durch Makrophagen abtransportiert oder in das umliegende Gewebe integriert [15].

Der Vorteil von Polyurethan ist die gute Rigidität

Der Vorteil von Polyurethan ist die gute Rigidität, die sich auch nicht verliert, während das Gewebe mit flüssigem Milieu in Verbindung kommt. Somit eignet es sich sehr gut zum Anheften mit entsprechenden Fadenmaterialien in jeglicher Technik (All-inside, Inside-out).

Vom Produzenten wird Actifit® ebenso wie Menaflex® sowohl für einen größeren Innenmeniskus und einen kleineren Außenmeniskus angeboten. Die Herstellerfirma Orteq®Sports Medicine hat ihren Sitz in London. Seit 2008 besteht eine CE-Zertifizierung.

Diskussion

Seit Längerem sind die Nachteile einer notwendigen Meniskusentfernung bekannt. Dies führte zur Entwicklung spezieller Techniken, mit denen Meniskusgewebe entweder im Sinne einer Transplantation komplett oder durch künstlich hergestelltes Gewebe teilweise rekonstruiert wird. Im Wesentlichen gibt es derzeit beim künstlichen Ersatz ausreichende Erkenntnisse zu 2 verschiedenen Produkten (Tab. 1) mit zunehmender Tendenz (Abb. 1).

Tab. 1 Klinische Studien
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Abb. 1
figure 1

Publikationen zu Meniskusscaffolds aus PubMed zwischen 2000 und 2015

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Klinische Erfahrungen mit dem Menaflex®-Impantat bestehen schon lange. Steadman et al. [13] berichten über 8 Patienten, welche über einen Zeitraum von durchschnittlich 5,8 Jahren verfolgt wurden. Der Lysholm-Score zeigte bereits eine signifikante Verbesserung nach 12 Monaten und nahm dann kaum mehr zu. Genauso verhielt es sich mit dem Tegner-Score. Eine erneute Arthroskopie fand dann 6 bis 12 Monate später statt. Makroskopisch erschien das Implantat ähnlich einem ursprünglichen Meniskusgewebe. Verglichen mit dem Ausgangsbefund der ursprünglich verbliebenen Randleiste zeigte sich eine Vermehrung von Gewebe um 170 %. An 3 Patienten wurde auch eine Biopsie durchgeführt. Hier zeigte sich das Einwachsen von meniskusartigen Fibrochondrozyten, das ursprüngliche Gewebe schien bereits ersetzt zu sein.

Zaffagnini et al. [16] berichten über 8 Patienten, denen bereits im Zeitraum um 1998 aufgrund einer partiellen Meniskektomie ein CMI® implantiert wurde. Auch hier zeigte sich in allen klinisch erhobenen Scores eine deutliche Besserung des Ausgangsbefunds. Durchgeführte MRT-Untersuchungen 2 und 6 Jahre postoperativ zeigten myxoide Degenerationen als Ausdruck einer Resorption. Wiederum erfolgte z. T. auch eine Rearthroskopie, wobei es zu einer teilweisen Absorption bzw. zur Schrumpfung des Implantats gekommen war.

Über den postoperativen Verlauf bezüglich des biologischen Verhaltens berichten Reguzzoni et al. [14] in einer Untersuchung von 4 Patienten, denen im Rahmen einer erneuten Arthroskopie Teile des Implantats 6 Monate postoperativ zur histologischen Untersuchung entnommen wurden. Klinisch zeigte sich eine deutliche Zunahme der entsprechenden Scores (Lysholm, Tegner). Arthroskopisch konnte eine Verbindung mit der Gelenkkapsel bei allen 4 Patienten gesehen werden. Reizzustände zeigten sich keine. Lichtmikroskopisch war die ursprüngliche Kollagenstruktur erhalten. Das Einwachsen von Zellen und Blutgefäßen konnte nachgewiesenen werden. Elektronenmikroskopisch zeigte sich in der oberen und unteren Schicht des Implantats dichtes Bindegewebe, darunter auch Lakunen, deren Wände aus kollagenem Fasern bestanden.

In einer umfassenden Studie [17] mit insgesamt 311 Patienten wurde zwischen der Versorgung von frischen Verletzungen („acute arm“) und länger zurückliegenden Meniskektomien („chronic arm“) unterschieden. In jeder Gruppe gab es zum operativen auch ein konservativ behandeltes Patientenkollektiv. Von wesentlicher Bedeutung ist hier, dass sich bei Patienten mit akuter Versorgung in einem Nachuntersuchungsintervall von 7 Jahren keine Vorteile für den Einsatz eines Meniskusscaffolds zeigten. Somit soll diese Art der Therapie dem chronisch leidenden Patienten vorbehalten bleiben.

In den seltensten Fällen ist das objektive Ergebnis durch eine erneute Arthroskopie zu validieren. Bessere Aussagekraft bietet dabei eine MRT-Untersuchung. Entsprechende Kriterien zur Beurteilung des eingebrachten Implantats wurden von Genovese et al. [18] festgelegt (Tab. 2). Anhand von Untersuchungen 6 und 12 Monate nach der Operation wurden entsprechende Strukturtypen bezüglich des erkennbaren Signals festgelegt. Typ I beschreibt ein dichtes, sich von der Umgebung abhebendes Signal als Ausdruck eines komplett resorbierten Implantats. Typ II beschreibt eine leichte Hypertensität als Ausdruck eines noch gering verbliebenen Implantats, während Typ III von isotenser Struktur ist und dem den CMI® regulär in Form und Größe des ursprünglichen Meniskus darstellt. Jedoch wird hier die Einschränkung zur Aussagekraft bezüglich des tatsächlichen Zustands des Implantats deutlich. Im Wesentlichen kommt es nach 6 Monaten zu einer signifikanten Signalzunahme. In der weiteren Folge kommt es bis zum 12. Monat zu einer drastischen Reduktion. Eine meniskusähnliche Signalgebung zeigte sich aber zu diesem Zeitpunkt nicht. Lediglich 26,6 % der Patienten hatten 24 Monate nach der Operation ein meniskusartiges Signal.

Tab. 2 MRT-Aspekt des Meniskusimplantats im MRT: morphologische Einteilung. (Nach [18])
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Die Erfahrungen mit Actifit® sind gut. Bulgheron et al. [19] untersuchten 19 Patienten mit 20 Operationen (16 medial und 4 lateral). Diese wurden über einen Zeitraum von durchschnittlich 2 Jahren nachuntersucht. Ausschlusskriterien waren ein begleitender Knorpelschaden Grad 4 nach Outerbridge, eine Autoimmunerkrankung und ein Alter >60 Jahre. In 17 Fällen erfolgte auch ein zusätzlicher Eingriff unterschiedlicher Art (Umstellungsosteotomie, Kreuzbandplastik). In 10 Fällen wurden 12 und 24 Monate nach dem Eingriff MR-tomographische Untersuchungen durchgeführt. Klinisch zeigte sich nach 24 Monaten eine deutliche Verbesserung des präoperativen Lysholm- und Tegner-Scores von 66,2 auf 90,5 bzw. von 3,8 auf 6. Ein 2 Jahre nach der Operation durchgeführtes MRT zeigte eine unveränderte Meniskusersatzstruktur, die jedoch deutlich hypertenser war als zu Beginn. Aus verschieden Gründen musste bei 9 Patienten eine erneute Arthroskopie durchgeführt werden. Dabei zeigte sich das Implantat gut in das umgebende Gewebe integriert und stabil, aber leicht im Ausmaß reduziert.

An anderer Stelle berichten Efe et al. [20] über einen Verlauf von 12 Monaten bei 10 Patienten. Einschlusskriterien waren ein Alter zwischen 16 und 50 Jahre, ein stabiles Gelenk, eine korrekte Beinachse sowie eine Knorpelsituation ≤ Grad 2 nach ICRS. Als klinischer Maßstab wurden KOOS und KSS herangezogen. Alle Sparten zeigten bereits 6 Monate nach der Operation eine deutliche Verbesserung der Ausgangssituation, welche sich nach weiteren 6 Monaten nicht mehr wesentlich besserte. Eine MRT-Analyse verglich den Zeitraum 6 und 12 Monate postoperativ. In 4 von 10 Fällen zeigte sich noch ein kleiner Spalt zwischen Implantat und verbliebener Randleiste. Kein Implantat zeigte eine Resorption. In 3 Fällen entwickelte sich eine etwas irreguläre Oberfläche, 1 Fall zeigte eine leichte Extrusion, während es bei einem weiteren Fall zu einer kompletten Extrusion kam. Eine Zunahme des anfangs bestandenen Knorpelschadens bestand im gesamten Verlauf nicht. Von wesentlicher Bedeutung ist auch der Zustand des umgebenden Knorpelbelags. Eine Veränderung >2 Grad bringt keinen Nutzen für den Patienten [18, 24].

Verdonk et al. [21] berichten von einer Multizenterstudie an 9 Orten in Europa. Hauptaugenmerk wurde dabei auf das Einwachsungsverhalten 12 Monate nach der Operation mittels eines Dynamic-contrased-enhanced-MRT (DCE-MRT) und Entnahme einer Biopsie (während einer Kontrollarthroskopie) gelegt. Dabei wurden zwischen 2007 und 2008 insgesamt 47 Patienten in die Studie eingeschlossen. Im Nativ-MRT zeigten alle Patienten eine reguläre Form des Implantats, eine Lockerung war nicht zu verzeichnen. Bei einer Kontrollarthroskopie zeigte sich in 97,7 % der Fälle eine komplette Einheilung. Im DCE-MRT 3 Monate nach der Operation konnte in 81,4 % der Fälle ein Signal-Enhancement als Ausdruck einer Einsprossung von Blutgefäßen gesehen werden. Die histologische Untersuchung erfolgte im Rahmen der Rearthroskopie bei 44 Patienten; es wurde ein kleines Stück des freien Rands entnommen. Alle Proben zeigten vitales Gewebe ohne Zellnekrosen. Insgesamt bestand dieser Rand aus 3 Lagen, die äußere Schicht zeigte deutliche Vaskularisation mit Zelleinwachsung, die mittlere Schicht zeigte eine Hyperzellularität ohne Gefäßbestand, die innerste Schicht zeigte eine fibrinreiche Konsistenz ohne Zellen und Gefäße. Wie zuvor [20] konnte auch hier eine stabile Knorpelsituation festgestellt werden. Zudem muss auch dem stark belasteten äußeren Gelenkteil Rechnung getragen werden [25, 26].

In gleicher Weise reihen sich auch die Ergebnisse von Filardo et al. [22] ein. Bei 11 Patienten wurde am Ende des Untersuchungszeitraums (72 Monate postoperativ) ein hochauflösendes MRT durchgeführt, wobei die Kriterien von Genovese et al. [18] auch für das Actifit®-Implantat angewendet wurden. Ein Signal Typ III konnte noch in einem Fall gesehen werden, ein Typ-II-Signal bei 6 Patienten und ein Typ-III-Signal (komplette Resorption) bei 4 Patienten. Auch zeigten sich deutliche Extrusionen bei 7 von 11 Patienten; 3 Patienten entwickelten ein Knochenmarködem (Tab. 3).

Tab. 3 Meniskusimplantat im MRT: Ergebnisse. (Nach [18])
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Ein direkter Vergleich beider Implantate existiert kaum [27]. In dieser Übersichtsarbeit wie auch in anderen Arbeiten wird aber bei Durchsicht der verfügbaren Studien stets eine zelluläre Integration unterschiedlichen Ausmaßes gesehen. Es konnte lediglich eine Arbeit [23] gefunden werden, die beide Implantate an Hand von wenigen Patienten vergleicht. Wesentliche Unterschiede in den klinischen Scores ergaben sich nicht. Zudem war auch das geringe Patientenkollektiv zu inhomogen (mehrere zusätzliche operative Eingriffe). Eine Priorisierung für eines der beiden Implantate wurde von den Autoren nicht getroffen.

Scaffolds mit einer weiteren neueren Gewebegrundlage oder anderer Grundlage befinden sich noch im Laborstadium [28, 17]. Ähnlich verhält es sich mit der Verwendung von Wachstumsfaktoren [29] bzw. mit zellbenetzten Scaffolds [8, 17, 30].

Fazit für die Praxis

  • Arthroskopische Eingriffe wegen Meniskusverletzungen werden häufig durchgeführt.

  • Nach kompletter Resektion des Meniskus ist eine Meniskustransplantation möglich.

  • Steht noch eine stabile Meniskusbasis, können Meniskusscaffolds zum Einsatz kommen.

  • Heute stehen Implantate auf Kollagenbasis (Menaflex®) oder aus Polyurethan (Actifit®) als Meniskusersatz zur Verfügung.

  • Der Einheilungsprozess kann mittels MRT-Untersuchungen gut verfolgt werden.