Knorpeltherapie und -chirurgie

Ein vielversprechendes Verfahren zur Behandlung von lokal begrenzten Knorpeldefekten, z.B. im Knie- oder Hüftgelenk, ist die Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT), auch autologe Knorpelzelltransplantation genannt. In einem ersten operativen Eingriff werden körpereigene Knorpelzellen (Chondrozyten) arthroskopisch entnommen. In einem aufwendigen Verfahren werden die Knorpelzellen im Labor zu dreidimensionalen Kügelchen (Sphäroiden) zusammengefügt, wobei jedes einzelne Sphäroid etwa 200.000 Knorpelzellen enthält und je nach Reifegrad einen Durchmesser von nur 0,5 bis 0,7 mm hat. Die Herstellung der 3D-Sphäroide erfolgt ausschließlich aus patienteneigenem Blut, wodurch Fremdeiweiße und Nebenwirkungen vermieden werden.

Sobald die Sphäroide bei der Transplantation mit dem vorbereiteten Knorpeldefektlager in Kontakt kommen, können sie durch Adhäsionsproteine mechanisch stabil am subchondralen Knochen anhaften. Häufig werden von uns auch mehrere Defekte gleichzeitig durch eine Knorpelzelltransplantation versorgt.

Die autologe Chondrozyten Transplantation (ACT), auch autologe Knorpelzelltransplantation genannt, ist ein regeneratives Verfahren zur Behandlung lokal begrenzter Knorpeldefekte. Dabei werden körpereigene Zellen in den Defekt eingebracht, um diesen zu reparieren.

Das Verfahren besteht aus zwei chirurgischen Eingriffen, die beide minimal-invasiv durchgeführt werden können. Zunächst wird bei einer Gelenkspiegelung (Arthroskopie) ein kleines Stück Knorpel aus einem gesunden, wenig belasteten Bereich des Gelenks entnommen. Zusätzlich erfolgt eine Blutentnahme. In einem Speziallabor werden die Knorpelzellen (Chondrozyten) aus dem entnommenen Gewebe isoliert und unter Zugabe von patienteneigenem Blutserum sozusagen im Reagenzglas durch Züchtung vermehrt. Dabei bilden sich aus den Zellen kugelförmige Knorpelzelltransplantate, so genannte Sphäroide. Jedes einzelne Sphäroid besteht aus rund 200.000 Knorpelzellen. Sechs bis acht Wochen nach der Entnahme des Knorpelgewebes werden die gezüchteten Knorpelzellen in einer zweiten Operation in den Defekt eingebracht. Innerhalb weniger Monate entsteht ein neuer Knorpel, der dem natürlichen Knorpel weitgehend entspricht.

Abb.1: Die Sphäroide werden im Labor gezüchtet (© CO.DON GmbH – mit freundlicher Genehmigung)


Abb.2: Sphäroide zur Implantation bei einem Knorpeldefekt (© CO.DON GmbH – mit freundlicher Genehmigung)

Abb.3: Knorpelentnahme für Anzüchtung aus wenig belastetem Areal des Kniegelenkes

Die Sphäroide werden in einer zweiten Operation, der Transplantation, mit Hilfe eines Applikators in den Defekt eingebracht. Der Eingriff kann minimal-invasiv erfolgen. Sobald die Sphäroide mit dem gesäuberten und vorbereiteten Knorpeldefekt Kontakt aufnehmen, können sie selbstständig durch „Verbindungsmoleküle“ (Adhäsionsproteine) mechanisch stabil am Knochen anhaften. Eine zusätzliche Abdeckung des Defektes ist nicht notwendig.

Im Bereich des Knies beispielsweise werden die Zellen in alle Bereiche des Kniegelenkes transplantiert, etwa an die Oberschenkelrolle, den Schienbeinkopf und auch in den Bereich der Kniescheibe. Häufig werden von uns auch mehrere Defekte gleichzeitig durch eine Knorpelzelltransplantation versorgt.

Abb.3: Applikation im großen Knorpeldefekt im Gleitlager der Kniescheibe am Oberschenkel

Selbst das “Überschwemmen” der Sphäroide mit arthroskopischer Spülflüssigkeit kann den Knorpelzellen nach der Implantation in den Knorpeldefekt nichts mehr anhaben.

Abb.4: Trotz arthroskopischer Spülflüssigkeit haften die transplantierten Knorpelzellen am subchondralen Knochen

Die Vermehrung der Knorpelzellen und die Herstellung der Sphäroide erfolgt ausschließlich mit patienteneigenem Blutserum. Dadurch werden Fremdreaktionen und Nebenwirkungen vermieden.

Unter der Bewegungsbehandlung bilden die eingebrachten Knorpelzellen neues qualitativ hochwertiges Knorpelzellgewebe aus. Es verbindet sich mit dem gesunden Knorpel und ist diesem in dessen biomechanischen Eigenschaften sehr ähnlich.

Abb.5: Großflächiger viertgradiger Defekt am medialen Femurkondylus (links), ACT mit Sphäroiden (mittig) und Knorpelregenerat 4,5 Monate nach Implantation (rechts)


Abb.6: Defekt am lateralen Femurkondylus (links), arthroskopisches Ergebnis 18 Monate nach ACT (mittig) und MRT zeigt komplett regenerierte Knorpeloberfläche (rechts)

Abb.7: Kernspintomographische Aufnahmen unterstreichen die guten klinischen Ergebnisse

Eine passive Bewegung mit Motorschiene (CPM) sollte für mindestens 4-6 Stunden täglich über einen Zeitraum von vier Wochen durchgeführt werden. Eine komplette Entlastung des operierten Beines erscheint nicht sinnvoll und gestaltet sich zum Beispiel beim Hüftgelenk sehr schwierig, da bereits beim Sitzen eine volle Belastung des Gelenkes erreicht wird. Ergometer (Fahrradfahren ohne großen Widerstand) sollte als “Knorpelmassage” regelmäßig durchgeführt werden. Der Patient sollte Sportarten mit Belastung wie z.B. Joggen und Impact-Sport frühestens nach etwa neu bis zwölf Monate durchführen. Es erscheint sinnvoll, Glucosamin und Chondroitinsulfat für die ersten 12 Monate nach der Operation oral zu verabreichen oder direkt in das Gelenk zu injizieren.

Bereits 2006 haben wir als eines der ersten Zentren in Deutschland einen neuen Weg der autologen Knorpelzelltransplantation eingeschlagen. Es werden pro Jahr mehrere hundert minimalinvasive Knorpelzelltransplantationen bei uns durchgeführt. Damit zählt das Internationale Zentrum für Orthopädie zu den erfahrensten Knorpelspezialisten weltweit.

In den letzten Jahrzehnten konnten wir weit mehr als 800 Patienten mit Sphäroiden erfolgreich arthroskopisch behandeln. Alle Patienten werden von uns postoperativ nachuntersucht – die klinischen Ergebnisse sind in den meisten Fällen sehr überzeugend. Bei verschiedenen Patienten konnten wir arthroskopische Kontrolluntersuchungen des transplantierten Knorpels nach sechs Wochen, vier Monaten, neun und 18 Monaten durchführen.

In 91% der Fälle wurde eine vollständige Defektdeckung durch das Knorpeltransplantat festgestellt (siehe publizierte Studien). Magnetresonanztomographische Aufnahmen unterstreichen die guten klinischen Ergebnisse.

Siehe Forschungsergebnisse in der Literatur von Prof. Siebold.

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