Standards und aktuelle Trends bei der Behandlung von Knorpelschäden am Kniegelenk

Standards and current trends in the treatment of cartilage defects of the knee joint

Zusammenfassung

Fokale Knorpelschäden am Kniegelenk führen zu einer eingeschränkten Gelenkfunktion und Reduktion der Lebensqualität. Zudem stellen sie einen Risikofaktor für das Voranschreiten und Auftreten einer Arthrose dar. Vor diesem Hintergrund kommt ihrer Behandlung eine große medizinische, aber auch sozioökonomische Bedeutung zu. In den vergangenen Jahren hat sich die Knorpeltherapie als fester Baustein in der Orthopädie etabliert und auch zunehmend an wissenschaftlicher Evidenz gewonnen. Der vorliegende Übersichtsartikel gibt eine Übersicht über die aktuellen Therapieoptionen im Bereich der knorpelregenerativen Therapie am Kniegelenk inklusive des Aspektes der Nachbehandlung.

Abstract

Focal cartilage defects of the knee impact joint function and quality of life. Furthermore, they need to be considered a risk factor for development of osteoarthritis. Against this background, treatment of focal cartilage defects represents an important and relevant issue in joint preservation surgery that is also of great socioeconomic importance. In recent years, cartilage therapy, which has become established as an integral part of orthopedics, is increasingly supported by scientific evidence. The present article provides a nonsystematic review of state of the art treatment option for cartilage defects of the knee, including the aspect of rehabilitation.

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Literatur

  1. 1.

    Widuchowski W, Widuchowski J, Trzaska T (2007) Articular cartilage defects: Study of 25,124 knee arthroscopies. Knee 14:177–182. https://doi.org/10.1016/j.knee.2007.02.001

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  2. 2.

    Kraus VB, Blanco FJ, Englund M et al (2015) Call for standardized definitions of osteoarthritis and risk stratification for clinical trials and clinical use. Osteoarthr Cartil 23:1233–1241. https://doi.org/10.1016/j.joca .2015.03.036

    CAS  Article  Google Scholar 

  3. 3.

    Heir S, Nerhus TK, Røtterud JH et al (2010) Focal cartilage defects in the knee impair quality of life as much as severe osteoarthritis: a comparison of knee injury and osteoarthritis outcome score in 4 patient categories scheduled for knee surgery. Am J Sports Med 38:231–237. https://doi.org/10.1177/0363546509352157

    Article  PubMed  Google Scholar 

  4. 4.

    Everhart JS, Abouljoud MM, Kirven JC, Flanigan DC (2019) Full-thickness cartilage defects are important independent predictive factors for progression to total knee arthroplasty in older adults with minimal to moderate osteoarthritis: data from the osteoarthritis initiative. J Bone Joint Surg. https://doi.org/10.2106/JBJS.17.01657

    Article  PubMed  Google Scholar 

  5. 5.

    Spahn G, Fritz J, Albrecht D et al (2016) Characteristics and associated factors of Klee cartilage lesions: preliminary baseline-data of more than 1000 patients from the German cartilage registry (KnorpelRegister DGOU). Arch Orthop Trauma Surg 136:805–810. https://doi.org/10.1007/s00402-016-2432-x

    Article  PubMed  Google Scholar 

  6. 6.

    Madry H, van Dijk CN, Mueller-Gerbl M (2010) The basic science of the subchondral bone. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 18:419–433. https://doi.org/10.1007/s00167-010-1054-z

    Article  PubMed  Google Scholar 

  7. 7.

    Grechenig S, Worlicek M, Penzkofer R et al (2018) Bone block augmentation from the iliac crest for treatment of deep osteochondral defects of the knee resembles biomechanical properties of the subchondral bone. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. https://doi.org/10.1007/s00167-018-5242-6

    Article  PubMed  Google Scholar 

  8. 8.

    Niemeyer P, Albrecht D, Andereya S et al (2016) Autologous chondrocyte implantation (ACI) for cartilage defects of the knee: a guideline by the working group „Clinical Tissue Regeneration“ of the German Society of Orthopaedics and Trauma (DGOU). Knee 23:426–435. https://doi.org/10.1016/j.knee.2016.02.001

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  9. 9.

    Mithoefer K, Mcadams T, Williams RJ et al (2009) Clinical efficacy of the microfracture technique for articular cartilage repair in the knee: an evidence-based systematic analysis. Am J Sports Med 37:2053–2063. https://doi.org/10.1177/0363546508328414

    Article  PubMed  Google Scholar 

  10. 10.

    Steadman JR, Rodkey WG, Briggs KK, Rodrigo JJ (1999) The microfracture technic in the management of complete cartilage defects in the knee joint. Orthopade 28(1):26–32. https://doi.org/10.1007/s001320050318

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

  11. 11.

    Frisbie DD, Morisset S, Ho CP et al (2006) Effects of calcified cartilage on healing of chondral defects treated with microfracture in horses. Am J Sports Med 34:1824–1831. https://doi.org/10.1177/0363546506289882

    Article  PubMed  Google Scholar 

  12. 12.

    Saris DBF, Vanlauwe J, Victor J et al (2008) Characterized chondrocyte implantation results in better structural repair when treating symptomatic cartilage defects of the knee in a randomized controlled trial versus Microfracture. Am J Sports Med 36:235–246. https://doi.org/10.1177/0363546507311095

    Article  PubMed  Google Scholar 

  13. 13.

    Na Y, Shi Y, Liu W et al (2019) Is implantation of autologous chondrocytes superior to microfracture for articular-cartilage defects of the knee? A systematic review of 5‑year follow-up data. Int J Surg 68:56–62. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2019.06.007

    Article  PubMed  Google Scholar 

  14. 14.

    Steinwachs MR, Engebretsen L, Brophy RH (2011) Scientific evidence base for cartilage injury and repair in the athlete. CARTILAGE 3:11S–17S. https://doi.org/10.1177/1947603511415841

    Article  Google Scholar 

  15. 15.

    Brittberg M, Recker D, Ilgenfritz J et al (2018) Matrix-applied characterized autologous cultured chondrocytes versus microfracture. Am J Sports Med. https://doi.org/10.1177/0363546518756976

    Article  PubMed  Google Scholar 

  16. 16.

    Knutsen G, Isaksen V, Johansen O et al (2007) A randomized trial comparing autologous chondrocyte implantation with microfracture: Findings at five years. J Bone Jt Surg – Ser A. https://doi.org/10.2106/JBJS.G.00003

    Article  Google Scholar 

  17. 17.

    Pot MW, Gonzales VK, Buma P et al (2016) Improved cartilage regeneration by implantation of acellular biomaterials after bone marrow stimulation: a systematic review and meta-analysis of animal studies. PeerJ 4:e2243. https://doi.org/10.7717/peerj.2243

    CAS  Article  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  18. 18.

    Kon E, Filardo G, Brittberg M et al (2018) A multilayer biomaterial for osteochondral regeneration shows superiority vs microfractures for the treatment of osteochondral lesions in a multicentre randomized trial at 2 years. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 26:2704–2715. https://doi.org/10.1007/s00167-017-4707-3

    Article  PubMed  Google Scholar 

  19. 19.

    Méthot S, Changoor A, Tran-Khanh N et al (2016) Osteochondral biopsy analysis demonstrates that BST-cargel treatment improves structural and cellular characteristics of cartilage repair tissue compared with Microfracture. Cartilage. https://doi.org/10.1177/1947603515595837

    Article  PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  20. 20.

    Volz M, Schaumburger J, Frick H et al (2017) A randomized controlled trial demonstrating sustained benefit of Autologous Matrix-Induced Chondrogenesis over microfracture at five years. Int Orthop. https://doi.org/10.1007/s00264-016-3391-0

    Article  PubMed  Google Scholar 

  21. 21.

    Niemeyer P, Becher C, Brucker P et al (2018) Stellenwert der matrixaugmentierten Knochenmarkstimulation in der Behandlung von Knorpelschäden des Kniegelenks: Konsensusempfehlungen der AG Klinische Geweberegeneration der DGOU. Z Orthop Unfall 156:513–532. https://doi.org/10.1055/a-0591-6457

    Article  PubMed  Google Scholar 

  22. 22.

    Solheim E, Hegna J, Øyen J et al (2013) Results at 10 to 14years after osteochondral autografting (mosaicplasty) in articular cartilage defects in the knee. Knee. https://doi.org/10.1016/j.knee.2013.01.001

    Article  PubMed  Google Scholar 

  23. 23.

    Mithoefer K, Hambly K, Villa SD et al (2009) Return to sports participation after articular cartilage repair in the knee: scientific evidence. Am J Sports Med. https://doi.org/10.1177/0363546509351650

    Article  PubMed  Google Scholar 

  24. 24.

    Kish G, Hangody L (2018) A prospective, randomised comparison of autologous chondrocyte implantation versus mosaicplasty for osteochondral defects in the knee. J Bone Joint Surg Br. https://doi.org/10.1302/0301-620x.86b4.15329

    Article  Google Scholar 

  25. 25.

    Mehl J, Südkamp NP, Niemeyer P (2015) Cartilage defects of the patellofemoral joint: diagnosis and treatment. Arthroskopie. https://doi.org/10.1007/s00142-015-0021-6

    Article  Google Scholar 

  26. 26.

    Brittberg M, Lindahl A, Nilsson A et al (1994) Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med. https://doi.org/10.1056/NEJM199410063311401

    Article  PubMed  Google Scholar 

  27. 27.

    Steinwachs MR, Erggelet C, Lahm A, Guhlke-Steinwachs U (1999) Clinical and cellbiological aspects of autologous chondrocytes transplantation. Unfallchirurg. https://doi.org/10.1007/s001130050494

    Article  PubMed  Google Scholar 

  28. 28.

    Marlovits S, Zeller P, Singer P et al (2006) Cartilage repair: generations of autologous chondrocyte transplantation. Eur J Radiol 57:24–31. https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2005.08.009

    Article  PubMed  Google Scholar 

  29. 29.

    Breinan HA, Minas T, Hsu HP et al (2001) Autologous chondrocyte implantation in a canine model: change in composition of reparative tissue with time. J Orthop Res. https://doi.org/10.1016/S0736-0266(00)90015-9

    Article  PubMed  Google Scholar 

  30. 30.

    Niemeyer P, Laute V, Zinser W et al (2019) A prospective, randomized, open-label, multicenter, phase III Noninferiority trial to compare the clinical efficacy of matrix-associated autologous chondrocyte implantation with spheroid technology versus arthroscopic microfracture for cartilage defects o. Orthop J Sports Med 7:232596711985444. https://doi.org/10.1177/2325967119854442

    Article  Google Scholar 

  31. 31.

    Saris DBF, Vanlauwe J, Victor J et al (2009) Treatment of symptomatic cartilage defects of the knee: characterized chondrocyte implantation results in better clinical outcome at 36 months in a randomized trial compared to microfracture. Am J Sports Med 37(Suppl 1):10S–19S. https://doi.org/10.1177/0363546509350694

    Article  PubMed  Google Scholar 

  32. 32.

    Basad E, Ishaque B, Bachmann G et al (2010) Matrix-induced autologous chondrocyte implantation versus microfracture in the treatment of cartilage defects of the knee: a 2-year randomised study. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 18:519–527. https://doi.org/10.1007/s00167-009-1028-1

    Article  PubMed  Google Scholar 

  33. 33.

    Biant LC, Bentley G, Vijayan S et al (2014) Long-term results of autologous chondrocyte implantation in the knee for chronic chondral and osteochondral defects. Am J Sports Med. https://doi.org/10.1177/0363546514539345

    Article  PubMed  Google Scholar 

  34. 34.

    Minas T, Von Keudell A, Bryant T, Gomoll AH (2014) The John Insall Award: a minimum 10-year outcome study of autologous chondrocyte implantation knee. Clin Orthop Relat Res. https://doi.org/10.1007/s11999-013-3146-9

    Article  PubMed  Google Scholar 

  35. 35.

    Niemeyer P, Pestka JM, Kreuz PC et al (2008) Characteristic complications after autologous chondrocyte implantation for cartilage defects of the knee joint. Am J Sports Med. https://doi.org/10.1177/0363546508322131

    Article  PubMed  Google Scholar 

  36. 36.

    Saris DBF, Vanlauwe J, Victor J et al (2009) Treatment of symptomatic cartilage defects of the knee: characterized chondrocyte implantation results in better clinical outcome at 36 months in a randomized trial compared to microfracture. Am J Sports Med 37(Suppl 1):10S–19S. https://doi.org/10.1177/0363546509350694

    Article  PubMed  Google Scholar 

  37. 37.

    Dibartola AC, Everhart JS, Magnussen RA et al (2016) Correlation between histological outcome and surgical cartilage repair technique in the knee: a meta-analysis. Knee:6–11. https://doi.org/10.1016/j.knee.2016.01.017

    Article  PubMed  Google Scholar 

  38. 38.

    Riboh JC, Cvetanovich GL, Cole BJ, Yanke AB (2016) Comparative efficacy of cartilage repair procedures in the knee: a network meta-analysis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. https://doi.org/10.1007/s00167-016-4300-1

    Article  PubMed  Google Scholar 

  39. 39.

    McCormick F, Yanke A, Provencher MT, Cole BJ (2008) Minced articular cartilage—basic science, surgical technique, and clinical application. Sports Med Arthrosc 16:217–220. https://doi.org/10.1097/JSA.0b013e31818e0e4a

    Article  PubMed  Google Scholar 

  40. 40.

    Mumme M, Barbero A Miot S et al Nasal chondrocyte-based engineered autologous cartilage tissue for repair of articular cartilage defects: an observational first-in-human trial. Lancet. 388(10055):1985–1994. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(16)31658-0

    Article  Google Scholar 

  41. 41.

    Pelttari K, Steck E, Richter W (2008) The use of mesenchymal stem cells for chondrogenesis. Injury 39(Suppl 1):S58–S65. https://doi.org/10.1016/j.injury.2008.01.038

    Article  PubMed  Google Scholar 

  42. 42.

    Riegger-Krugh CL, McCarty EC, Robinson MS, Wegzyn DA (2008) Autologous chondrocyte implantation: current surgery and rehabilitation. Med Sci Sports Exerc. https://doi.org/10.1249/mss.0b013e31815cb228

    Article  PubMed  Google Scholar 

  43. 43.

    Hirschmüller A, Baur H, Braun S et al (2011) Rehabilitation after autologous chondrocyte implantation for isolated cartilage defects of the knee. Am J Sports Med. https://doi.org/10.1177/0363546511404204

    Article  PubMed  Google Scholar 

  44. 44.

    Pietschmann MF, Horng A, Glaser C et al (2014) Nachbehandlung bei der autologen Chondrozytentransplantation: Eine Bestandsaufnahme und Empfehlung der AG Klinische Geweberegeneration der DGU/DGOOC. Unfallchirurg 117:235–241. https://doi.org/10.1007/s00113-012-2293-x

    CAS  Article  PubMed  Google Scholar 

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P. Niemeyer: Finanzielle Interessen: Vortragshonorare: Firmen Stryker, Arthrex, Aesculap, Co.don, Geistlich, Plasmaconcept. Nichtfinanzielle Interessen: Orthopäde und Unfallchirurg in selbstständiger Tätigkeit, OCM Orthopädische Chirurgie München | Mitgliedschaften: Vorstand der Deutschen Kniegesellschaft (DKG), Vizepräsident der Gesellschaft für Arthroskopie und Gelenkchirurgie (AGA). S. Faber: Finanzielle Interessen: Teilnahmegebühren: Arthrex, Arthroskopiekurs, München | Teilnahmegebühren: Stipendium der Alwin Jäger Stiftung: Arthroskopiekurs, München. Nichtfinanzielle Interessen: Assistenzärztin OCM seit 07/2019 | Mitgliedschaften: AGA, Gesellschaft für Orthopädisch-Traumatologische Sportmedizin (GOTS), Berufsverband der Deutschen Chirurgen (BDC), European Society of Sports Traumatology, Knee Surgery and Arthroscopy (ESSKA), DKG.

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Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Additional information

Wissenschaftliche Leitung

A. Achtnich, München

M. Herbort, München

W. Petersen, Berlin

CME-Fragebogen

CME-Fragebogen

Welche der folgenden Aspekte ist für die Entscheidungsfindung in Bezug auf die Art der anzuwendenden Knorpeltherapie von Relevanz?

Patientenalter

Geschlecht

Allergien

Beruf

Bildungsstatus

Worauf ist bei der Knochenmarkstimulation (MFX) zu achten?

Postoperativ darf der Patient voll belasten

Der Abstand der Bohrungen sollte >1 cm betragen.

Wichtig ist ein sorgfältiges Débridement bis ins gesunde Knorpelgewebe

Eine Bohrung ist ausreichend, um ein suffizientes Ergebnis zu erzielen

Es ist wichtig die subchondrale Lamelle nicht zu perforieren

Was gilt als Kontraindikation für knorpelregenerative Therapien?

Fortgeschrittene Arthrose

Vorausgegangene Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes

Subchondrales Ödem an der Defektstelle

Regelmäßige Einnahme von Antiphlogistika

Einnahme von Kontrazeptiva

In Ihrer Ambulanz stellt sich ein 35-jähriger Banker mit medialen Knieschmerzen im linken Bein vor. Der Patient ist in seiner Freizeit aktiver Tennisspieler. In der MRT stellt sich ein isolierter 4 cm2 großer Knorpelschaden an der medialen Femurkondyle dar. Welche weiteren diagnostischen bzw. therapeutischen Schritte leiten Sie idealerweise ein?

Operationsvorbereitung zur matrixaugmentierten Mikrofrakturierung

Operationsvorbereitung zur autologen Chondrozytentransplantation

Veranlassung einer Beinganzaufnahme zur Bestimmung der Beinachse

Intraartikuläre Injektion von Hyaluronsäure

Operationsvorbereitung zur osteochondralen Transplantation

Die 45-jährige Sekretärin Maria F. ist Hobbyfußballerin und hat sich beim Skifahren das vordere Kreuzband (VKB) gerissen. Glücklicherweise sind MR-morphologisch keine Meniskusschäden zu sehen, jedoch ein 1,5 cm2 großer isolierter Knorpelschaden an der lateralen Femurkondyle bei typischem kontusionsbedingtem Knochenmarködem und freiem Gelenkkörper. In der Beinganzaufnahme fand sich eine leicht varische Beinachse von 1°. Welche Therapie würden Sie der Patientin am ehesten empfehlen?

Tibiale valgisierende Osteotomie und VKB-Plastik

Autologe Chondrozytentransplantation als isolierte Maßnahme

VKB-Plastik als isolierte Maßnahme

VKB-Plastik und Mikrofrakturierung

Konservative Therapie

Was ist eine Kontraindikation der autologen Chondrozytentransplantation?

Weibliches Geschlecht

Achsfehlstellung kleiner 3°

Teilresezierter Meniskus

Hämophilieassoziierte Arthropathie

Unsportlichkeit

Worauf ist beim Débridement vor einer autologen Chondrozytentransplantation zu achten?

Es sollte mit einem stumpfen Instrument erfolgen.

Es sollte am besten während der Knorpelzellentnahme erfolgen.

Die subchondrale Lamelle sollte nicht verletzt werden.

Es sollte so aggressiv wie möglich erfolgen.

Der Austritt von Fettaugen ist essenziell.

Wie sollte die Nachbehandlung nach knorpelregenerativen Eingriffen erfolgen?

Funktionell schmerzadaptiert

Teilbelastung von 15–25 % des Körpergewichtes für 6 Wochen

Entlastung für 6 Wochen

„Range of motion“ von 0°/30°/60° für 6 Wochen

Tägliche Anwendung von Wärmetherapie

In Ihrer Sprechstunde stellt sich der 38-jährige Marvin B vor. Bei ihm wurde im Alter von 15 Jahren eine notchnahe osteochondrale Läsion am medialen Femurkondylus diagnostiziert, die damals refixiert worden ist. Er berichtet nun über rezidivierende Gelenkschwellungen nach Alltagsbelastungen und retropatellare sowie mediale Schmerzen im betroffenen Kniegelenk. MR-morphologisch findet sich ein Zustand nach osteochondraler Läsion mit fehlendem Dissekat und 4‑gradigen Defekten am medialen Femurkondylus mit kleinen osteophytären Anbauten sowie eine korrespondierende 3°-Schädigung des korrespondierenden tibialen Knorpels. Darüber hinaus zeigen sich 2°- bis 3°-Knorpelläsionen retropatellar und in der Trochlea. Welches Therapieregime wählen Sie am ehesten?

Aufgrund des jungen Alters ist hier die Indikation zur autologen Chondrozytentransplantation (ACT) mit allogener Spongiosaplastik am medialen Femurkondylus zu stellen.

Die alte osteochondrale Läsion sollte mittels Knochenspan vom Beckenkamm mit matrixaugmentierter Mikrofrakturierung („matrix-augmented bone marrow stimulation“, mBMS) therapiert werden. In einer zweiten Sitzung können dann die retropatellären und trochleären Defekte mittels ACT behandelt werden.

Aufgrund der fortgeschrittenen korrespondierenden Knorpelschädigung in mehreren Kompartimenten besteht hier keine Indikation zur knorpelregenerativen Therapie.

Die patellofemoralen Schädigungen beruhen wahrscheinlich auf einer Instabilität, die mit einer MPFL (mediales patellofemorales Ligament) -Plastik therapiert werden sollte.

Da der freie Gelenkkörper das fehlende Dissekat sein muss, sollte dieses refixiert werden.

Was ist eine typische Komplikation nach autologer Chondrozytentransplantation?

Transplantathypertrophie

Nichtanwachsen der Knorpelzellen

Persistierende patellofemorale Schmerzen

Fußheberparese

Immunologische Abstoßungsreaktion

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Niemeyer, P., Faber, S. Standards und aktuelle Trends bei der Behandlung von Knorpelschäden am Kniegelenk. Knie J. 2, 35–48 (2020). https://doi.org/10.1007/s43205-020-00041-4

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Schlüsselwörter

  • Knorpel
  • Knorpelchirurgie
  • Mikrofrakturierung
  • Autologe Knorpelzelltransplantation
  • Sportorthopädie

Keywords

  • Cartilage
  • Cartilage surgery
  • Microfracture
  • Autologous chondrocyte implantation
  • Sport orthopedics