Trotz des Fortschritts der arthroskopischen Chirurgie kann nicht jeder Meniskusriss Gewebe erhaltend versorgt werden. Besonders bei Kindern und jugendlichen, aktiven Patienten stellen die subtotale und/oder totale Meniskektomie eine präarthrotische Deformität dar, die innerhalb kurzer Zeit zu einer fortgeschrittenen Chondromalazie führt (Abb. 1).

Abb. 1
figure 1

a a.-p., b seitliches MRT einer 18-jährigen Patientin mit subtotalem Verlust des Außenmeniskus im Alter von 14 Jahren, c ausgeprägte Knorpelschäden im lateralen Gelenkkompartment (Pfeil)

Die ersten europäischen Therapieansätze zum Ersatz des Meniskusgewebes mit Fremdmeniskus kamen in den 1980er Jahren aus Deutschland [68]. Die Erfahrungen nach Transplantation von allogenen Menisken waren ermutigend, wurden aber v. a. aufgrund der bestehenden Infektionsgefahr durch virale Erreger nur in wenigen Zentren in Europa weiterverfolgt. Einen anderen Verlauf nahm die Entwicklung in den letzten 10 Jahren in Nordamerika. Hier kam es, insbesondere durch die Einführung von besseren diagnostischen Testverfahren zur Detektion von Erregern im Fremdgewebe und von kommerziell geführten Gewebebanken, zu einer zunehmenden Popularität von Meniskustransplantationen.

Ziel des vorliegenden Beitrags ist es, den derzeitigen Stand der Möglichkeiten zum Meniskusersatz wiederzugeben. Spricht man von Meniskusersatz, muss man einerseits sowohl die Meniskustransplantation, andererseits aber auch den Ersatz mit körpereigenem (erprobt wurde Sehnen- und Fettgewebe) oder künstlichem Meniskusgewebe, wie Prothesen oder Kollagengerüsten, miteinbeziehen.

Indikationen

Der Meniskusersatz verfolgt im Wesentlichen 3 Ziele:

  1. 1.

    Schmerzlinderung beim meniskektomierten Patienten

  2. 2.

    Arthroseprävention

  3. 3.

    Wiederherstellung der Gelenkbiomechanik

Zielgruppe ist also der junge Patient mit einer unikompartmentellen symptomatischen Früharthrose, welche v. a. das laterale Kompartment betrifft. Obwohl in den USA auch viele Meniskustransplantationen bei Früharthrosen im medialen Kompartment durchgeführt werden, sind wir der Auffassung, dass bei dieser Indikation die valgisierende Tibiakopfumstellungsosteotomie ihren Nutzen bewiesen hat. Deshalb sollte sie zurzeit dem in unseren Augen noch experimentellen Meniskusersatz vorgezogen werden. Von einem prophylaktischen Meniskusersatz am symptomlosen Knie nach frühzeitigem Meniskusverlust ist u. E. derzeit ebenfalls noch abzuraten. Möglicherweise wird es in der Zukunft Verfahren geben, die eine Knorpeldegenerationen frühzeitig erkennen lassen (sei es über biologische Faktoren oder verbesserte Bild gebende Verfahren), sodass die Indikation zum Meniskusersatz früher zu stellen ist [52].

Unabhängig vom Zeitpunkt der Transplantation ist die Tatsache, dass ein Meniskusersatz nur in einem stabilen Kniegelenk ohne Achsabweichung Erfolg versprechend ist. Daher sollten ein instabiles Knie vor oder bei der Meniskusersatzoperation stabilisiert und eine Achsabweichung korrigiert werden [30].

Hochrechnungen zufolge dürfte die Inzidenz der Meniskustransplantation bei etwa 10/1.000.000 Einwohner/Jahr liegen [6].

Biomechanik

Wichtige Voraussetzung für einen erfolgreichen Meniskusersatz ist die Wiederherstellung der Gelenkmechanik. Bei stabiler Bandführung beruht sie auf folgenden Punkten:

  1. 1.

    einem optimalen Kontakt zwischen dem Transplantat und dem Femur bzw. der Tibia [2, 3]

    Dies verdeutlicht die Bedeutung der exakten Größenbestimmung des Transplantats oder des Ersatzgewebes.

  2. 2.

    der stabilen und exakten Reinsertion des Vorder- und Hinterhorns

    Nur sie erlaubt es, die ringähnliche Form des Meniskus wiederherzustellen und ihm seine Funktion als dynamischer Puffer und „Bremsklotz“ wiederzugeben. Experimentelle Studien haben gezeigt, dass eine Desinsertion der knöchernen Fixationen von Vorder- und Hinterhorn die meniskofemorale Kontaktzone um etwa 50% verringert und die femorotibialen Druckspannungen im betroffenen Kompartment um etwa 200–300% erhöht [50]. Voraussetzung für die Funktion des Meniskusersatzes ist eine möglichst anatomische Fixation des Vorder- und Hinterhorns. Lazovic et al. [37, 38] zeigten, dass bereits geringe Abweichungen vom ursprünglichen Insertionsareal ausreichend sind, um das Meniskustransplantat und den Gelenkknorpel entscheidend zu schädigen.

  3. 3.

    den mechanischen Eigenschaften des Gewebes

    Noch unklar ist, inwieweit die mechanischen Eigenschaften des Transplantats mit denen eines normalen Meniskus zu vergleichen sind. Ebenfalls ungeklärt ist die Frage der Mobilität der transplantierten Menisken.

Meniskustransplantationen

Sie wurden erstmals bereits zu Beginn der 1970er Jahre in Nordamerika durchgeführt [69]. Ziel dieser Eingriffe war v. a. der Erhalt des Kniegelenks nach traumatischen Substanzverlusten bzw. osteolytischen Prozessen, sodass das Meniskusgewebe zusammen mit Anteilen des Tibiaplateaus transplantiert wurde. Die Technik der isolierten Meniskustransplantation wurde zuerst an der orthopädischen Klinik der Ludwig-Maximilians-Universität in München entwickelt, wo Prof. C.J. Wirth den ersten Eingriff dieser Art im Jahr 1984 durchführte.

Benutzt wurden bisher allogene und autologe Transplantate. Bei Allografts handelt es sich um Spendermenisken, die von einer Gewebebank erworben werden können. Sie werden unterschiedlich aufbewahrt. So können bei −180°C tiefgefrorene, lyophilisierte, kältekonservierte (cryopreserved), tiefgefrorene und bestrahlte oder frische Implantate verwendet werden [64]. Von Vorteil ist, dass sie relativ einfach aufzubewahren und prinzipiell in großer Zahl verfügbar sind. Problematisch ist die potenzielle Infektionsgefährdung, die immunogene Potenz ist jedoch gering [53]. Vor der Implantation ist eine Größenbestimmung erforderlich, die meist anhand von Röntgen- oder magnetresonanztomographischen Aufnahmen von der Gewebebank selbst durchgeführt wird [51, 54].

Sehnentransplantate wurden von Kohn et al. [31] untersucht. Im Vergleich zu den Allografts entfällt bei ihnen das Problem der Infektionsgefahr und der immunologischen Bedenken. Die im Tierversuch gezeigte Umwandlung der Sehne in ein meniskusähnliches Organ, den „Sehnenmeniskus“, findet im menschlichen Knie nur in viel geringerem Umfang statt. Die Methode wurde deshalb verlassen [27].

Der Hoffa-Kniefettkörper eignet sich nach experimentellen Resultaten entgegen früherer Angaben ebenfalls nicht als Meniskusersatz [32, 43, 44].

Tierexperimentelle Untersuchungen

Sie wurden an verschiedenen Arten (Mäuse, Kaninchen, Hunde, Schafe, Ziegen [1, 4, 5, 8, 10, 14, 16, 19, 25, 26, 31, 37, 38, 40, 46, 47, 48, 49, 60]) seit dem Beginn der 1980er Jahre durchgeführt. Es wurden jeweils verschiedene Transplantate und verschiedene Operationstechniken untersucht. Im Wesentlichen kam es bisher zu folgenden Erkenntnissen:

  1. 1.

    Das Transplantat wächst in der Regel innerhalb von 4–6 Wochen an der Gelenkkapsel fest, und es finden eine Revaskularisierung sowie ein Einwachsen von Empfängerzellen statt.

  2. 2.

    Die biomechanischen Eigenschaften des Transplantats sind denen des normalen Gewebes unterlegen.

  3. 3.

    Bezüglich der erhofften Knorpel schützenden Funktion gibt es erste Hinweise dafür, dass ein Meniskustransplantat im Vergleich zu einer kompletten Meniskektomie Knorpelschäden verhindern kann — zumindest in Kurzzeitstudien [1, 14, 46, 47, 60]. Langzeitergebnisse liegen bislang nicht vor.

Klinische Erfahrungen

Weltweit wurden bisher einige tausend Meniskustransplantationen — überwiegend in den USA — durchgeführt [9, 11, 17, 18, 20, 21, 36, 42, 43, 44, 45, 55, 62, 63, 65, 66, 67, 68]. Meist wurden dabei kältekonservierte Allografts verwendet. Die gewonnenen Erkenntnisse können wie folgt zusammengefasst werden:

  1. 1.

    Es kommt in der Regel nach 4–6 Wochen zur Einheilung und zum Einwachsen von Empfängerzellen in das Transplantat. In einer neueren Studie konnten Debeer et al. [15] zeigen, dass nach 1 Jahr eine fast vollständige Repopulation mit Empfängerzellen stattgefunden hat.

  2. 2.

    Bei der Mehrzahl der Patienten kam es postoperativ zu einer deutlichen Schmerzreduktion [17, 18, 20, 21, 53, 55, 68]. Auch in Langzeitergebnissen nach über 14 Jahren konnte dieser Effekt — wenn auch geringer ausgeprägt — beobachtet werden [68]. Die Prognose hängt entscheidend mit dem Ausmaß der initialen Knorpelschäden zusammen.

  3. 3.

    Es gibt auch beim Menschen beginnende Hinweise dafür, dass die Meniskustransplantation das Arthroserisiko reduziert oder das Ausmaß einer Knorpelschädigung verringert [68].

  4. 4.

    Magnetresonanztomographisch zeigte sich, dass kältekonservierte und v. a. lyophilisierte Meniskustransplantate schrumpfen können [53, 55, 68]. Es wurde auch über anormale Signale im Sinn einer Grad-II-Meniskusläsion im Hinterhornbereich berichtet.

  5. 5.

    Die biomechanischen Eigenschaften von bestrahlten Transplantaten sind schlechter als die von tiefgefrorenen oder kältekonservierten Menisken. Die klinischen Ergebnisse von tiefgefrorenen Menisken sind denen von lyophilisierten Transplantaten überlegen [68].

  6. 6.

    Die immunologische Reaktion gegen das Fremdgewebe ist in der Regel sehr gering [53]. Bisher wurde nur über einen Fall einer Abstoßungsreaktion berichtet [22].

Operationstechnik

Es stehen offene (Abb. 2) und arthroskopisch assistierte Techniken (Abb. 3) zur Verfügung. Die arthroskopisch assistierte Meniskustransplantation ist technisch sehr anspruchsvoll. Insbesondere die genaue arthroskopische Lokalisation der ehemaligen Insertionsareale des Vorder- und Hinterhorns ist schwierig [61]. Die wesentlichen Operationsschritte dieses Verfahrens bestehen im Débridement der verbleibenden peripheren Randleiste und in der Präparation der knöchernen Fixation — sei es über Bohrkanäle, die mit Hilfe eines Zielgeräts gebohrt werden, oder über das Fräsen einer knöchernen Nut zum Einbringen von Knochenblöckchen. Um das Transplantat in das Gelenkkompartment zu bringen, muss eine Arthrotomie von etwa 5 cm erfolgen. Einige Autoren empfehlen, eine Nut am Außenrand des Tibiaplateaus zu fräsen um eine knöcherne Fixation des Transplantats zu ermöglichen [7]. Die Fixation an der peripheren Kapsel kann teilweise über eine offene Refixation und teilweise über eine arthroskopischen Innen-außen-Naht-Technik erfolgen [39].

Abb. 2a, b
figure 2

Kniegelenk während einer offenen Außenmeniskustransplantation. a Resektion der peripheren Meniskusrandleiste, b Übersicht vor Einzug des Transplantats

Abb. 3a, b
figure 3

Kniegelenk: a arthroskopisch assistierte Außenmeniskustransplantation, b Detailaufnahme vor Einzug des Transplantats

Die offene Technik beinhaltet im Wesentlichen die gleichen Schritte, macht allerdings einen größeren Zugang und insbesondere eine Ablösung sowie eine spätere Refixation der Kollateralbänder erforderlich, um eine optimale Sicht in das Gelenk zu ermöglichen.

Der Fixation von Vorder- und Hinterhorn sollte eine große Bedeutung beigemessen werden. Hierfür stehen verschiedene Techniken zur Auswahl [13]. Im Falle eines Allotransplantats wird der Meniskus mit einem durchgehenden Knochenblock zwischen Insertionsstelle des Vorder- und Hinterhorns von der Gewebebank geliefert (Abb. 4). Um eine gute knöcherne Fixation zu erlangen, kann das Blöckchen unterschiedlich geformt werden.

Abb. 4
figure 4

a Kältekonserviertes Fremdgewebetransplantat im Zustand der Lieferung durch die Gewebebank, b gleiches Transplantat bei der Präparation, c mit peripheren Haltefäden versehenes Transplantat

In der Schlüssellochtechnik wird es so präpariert, dass es in ein korrespondierendes „Schlüsselloch“ im Tibiakopf eingeführt werden kann. Alternativ kann auch eine knöcherne Nut zwischen den Insertionsarealen der Hörner gefräst werden. In anderen Techniken kommen tibiale Bohrtunnel zur Anwendung. Sie werden mit Hilfe von Zielgeräten an den Insertionsstellen der Hörner ausgeleitet. Diese können dann mit oder ohne knöchernen Zylinder in die Tunnels eingezogen werden. Es ist noch unklar, ob die Fixation von Vorder- und Hinterhorn rein weichteilig über eine Fadenfixation und Bohrkanäle oder knöchern über eine Knochenbrücke bzw. Knochenblöckchen zu bevorzugen ist.

Meniskusersatz

Bisher wurden Prothesen (Dacron, Polyethylen) und gezüchtetes Gewebe experimentell erforscht [8, 19, 34, 24, 40, 59]. Ein Meniskusersatzgewebe, das klinisch erprobt wurde, ist das Kollagenmeniskusimplantat (CMI). Dabei handelt es sich um ein Gerüst aus Kollagenfasern, das über ein komplexes Aufbereitungsverfahren aus der Achillessehne vom Rind hergestellt wird. Die ersten tierexperimentellen Untersuchungen mit diesem Implantat wurden bereits vor fast 10 Jahren von Stone [56] und Stone et al. [57, 58] veröffentlicht. Sie zeigten,

  • dass das Implantat nicht toxisch ist,

  • dass Zellen in das Netzwerk einwachsen und

  • dass es die Formation einer Kollagenmatrix unterstützt.

Erste klinische Studien zeigten, dass es durch ein meniskusähnliches Gewebe ersetzt wird. Ob dieses in der Lage ist, eine biomechanische, Knorpel schützende Funktion zu übernehmen, bleibt fraglich.

Besondere Komplikationen und Gefahren

Die Verwendung von Fremdgewebe birgt immer die Gefahr einer Infektion mit viralen und/oder bakteriellen Erregern. Das Center for Disease Control in Atlanta berichtete über Clostridieninfektionen, die durch Allografts übertragen wurden. Allerdings war die Zahl der Infektionen bei 650.000 im Jahr 1999 in den USA implantierten Fremdgewebetransplantaten verschwindend gering und stellt nach Güterabwägung keine relevante Kontraindikation zur Transplantation dar.

Fazit

Die seit knapp 2 Jahrzehnten angewandten Techniken zum Meniskusersatz befinden sich sämtlich im experimentellen Stadium. Trotzdem findet die Meniskustransplantation mit tiefgefrorenen oder kältekonservierten Allografts — überwiegend in spezialisierten Zentren in Nordamerika, aber auch in einigen europäischen Zentren — bereits breite Anwendung. Der definitive Nutzen hinsichtlich ihrer Knorpel schützenden Funktion ist wissenschaftlich noch nicht gesichert. Jedoch zeigten klinische Studien eine Beschwerdebesserung vieler Patienten. Es verbleibt allerdings noch ein großer Bedarf an experimentellen und kontrollierten klinischen Studien, um den Nutzen der Meniskustransplantation abzusichern. Unbewiesen ist die Sinnhaftigkeit des klinischen Einsatzes von artifiziellem Meniskusersatzgewebe, wie dem Kollagenmeniskus.