Z Orthop Unfall 2015; 153(1): 75-79
DOI: 10.1055/s-0034-1396228
Originalarbeit
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Druckentlastung (Unloading) im Kniegelenk in Kombination mit knorpelchirurgischen Eingriffen

Clinical Relevance of Unloading in Cartilage Therapy of the Knee – Shoe Insoles, Knee Braces or Additional Operative Procedure?
T. M. Kraus
1   BG Unfallklinik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
2   Abteilung für Sportorthopädie, Klinikum rechts der Isar der TU München
,
A. B. Imhoff
2   Abteilung für Sportorthopädie, Klinikum rechts der Isar der TU München
,
A. Ateschrang
1   BG Unfallklinik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
,
U. Stöckle
1   BG Unfallklinik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
,
S. Schröter
1   BG Unfallklinik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
› Author Affiliations
Further Information

Korrespondenzadresse

PD Dr. Atesch Ateschrang
Sektionsleiter Sporttraumatologie und arthroskopische Chirurgie
BG Unfallklinik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
Schnarrenbergstraße 95
72076 Tübingen
Phone: 0 70 71/6 06-11 66   
Fax: 0 70 71/6 06-11 86   

Publication History

Publication Date:
27 February 2015 (online)

 

Zusammenfassung

Bei fokalen Knorpelschäden des Kniegelenks spielt neben einem knorpelchirurgischen Vorgehen die Entlastung des betroffenen Gelenkbereichs eine entscheidende Rolle. Die Entlastung eines geschädigten Gelenkbereichs kann durch Körpergewichtsreduktion, varisierende oder valgisierende Orthesen, durch operative Eingriffe wie arthroskopische Kompartmentententlastung durch Bandstichelung des Ligamentum obliquium posterior oder durch Umstellungsosteotomien erreicht werden. Das knorpelchirurgische und das entlastende Verfahren sollten individuell auf die vorliegende Pathologie und den einzelnen Patienten abgestimmt sein. Die Druckentlastung im Kniegelenk kann langfristig nur durch operative Verfahren erfolgen. Schuhranderhöhungen bzw. Einlagen erreichen nur eine begrenzte Entlastung. Kniegelenksorthesen können dieses Ziel erreichen, haben bei gewünschtem Effekt jedoch eine geringe Patientenakzeptanz.


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Abstract

Restoration of a neutral biomechanical environment and reduction of overload is an important factor contributing to the success of any cartilage repair procedure. Reduction of overload can by achieved by so called unloading procedures in order to reduce intraarticular pressure from the repair zone. Unloading can be achieved via loss of weight, wedged shoe insoles, knee braces or via operations such as osteotomies around the knee joint. The cartilage therapy and the concomitant unloading procedure should be adapted to the individual pathology and realistic aims of the patient. Wedged insoles and braces are the least invasive treatment methods. In comparison, however, beneficial effects of braces outline those of laterally wedged heels. Nevertheless long-term compliance with insoles and braces is poor. Concerning braces either because the positive effects of the braces are too small or because the adverse effects are too large. Unloading in the long run may only be achieved through operative procedures. When an osteotomy seems to be too invasive the arthroscopic release of the posterior oblique ligament might be an option. Patients with an intact contralateral chondral status, medium to slight malalignment who want to remain at high activity levels, remain good candidates for unloading osteotomies.


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Einleitung

Neben der direkten Knorpeltherapie wie Mikrofrakturierung (MFX) [1], Knorpel-Knochen-Transplantation (OATS) [2] oder der autologen Chondrozytentransplantation (ACT) [3] bei isolierten Knorpelschäden ist die Druckentlastung oder auch „unloading“ des betroffenen Gelenkabschnitts der zentrale Pfeiler der gelenkerhaltenden Therapie des Kniegelenks. Nach ACT in Kombination mit einer Beinachskorrektur mittels Open-Wedge-HTO (HTO: high tibial osteotomy) zeigte sich eine geringere Versagensrate im Vergleich zur isolierten ACT [4].

In biomechanischen Untersuchungen konnten Agneskirchner et al. die intraartikuläre Druckverteilung in Kniegelenken mit verschiedenen Achsdeviationen bestimmen [5]. Bei gerader Beinachse fand sich im medialen Kompartiment ein leicht vermehrter intraartikulärer Druck im Vergleich zum lateralen Kompartiment. Das Kräfte- und Druckverhältnis zwischen dem medialen und lateralen Kompartiment ist entsprechend der Studien von Agneskirchner et al. [5] und Mina et al. [6] zwischen einem mTFA (mechanischer tibiofemoraler Winkel) 0° und 4° valgus ausgeglichen. Bei zunehmend varischer Beinachse steigert sich der Druck medial um ca. 5 % pro 1° Achsabweichung [7]. Ebenso spielt die Bandspannung des Innenbands eine erhebliche Rolle. Agneskirchner et al. konnten zeigen, dass nach Open-Wedge-HTO eine ausreichende Entlastung erst nach einem Release von 50 % des Innenbands erreicht werden konnte [5].

Intraartikuläre Druckspitzen sind vor allem an den Rändern von chondralen Defektzonen nachweisbar. Die Drucksteigerungen um Knorpeldefekte herum waren bis zu einer Größe von 10 mm größenunabhängig. Ab einer Defektgröße von 10 mm Durchmesser oder einer Fläche von 0,79 mm2 hingegen wurden am Rand der Defekte größenabhängige Drucksteigerungen festgestellt [8]. Guettler et al. konnten selbst Drucksteigerungen in einem Radius von 2,2 mm um einen Knorpeldefekt nachweisen [8]. Ein intakter Meniskus kann anfallende Druckspitzen allenfalls um kleinere Defektgrößen bis 10 mm Durchmesser [9] absorbieren. Diesen Drucksteigerungen um größere Knorpeldefekte herum wird eine weitere knorpelschädigende Wirkung zugeschrieben [9]. Ergänzend hierzu fand die Arbeitsgruppe um Cicuttini et al. heraus, dass vorgeschädigter Knorpel eine schnellere Degeneration erfährt als gesunder Knorpel [10]. Brouwer et al. [11] konnten zeigen, dass alleine die Varusdeformität ein 2-fach höheres Risiko für die Entstehung einer Gonarthrose darstellt. Besteht zudem ein Meniskusschaden wird der Effekt des Überdrucks noch verstärkt [9]. Aus diesen beschriebenen Gründen liegt es nahe, bei knorpelchirurgischen Eingriffen so vorzugehen wie bei der unikompartimentellen Arthrose und die auslösende oder begleitende Achsabweichung mittels eines entlastenden Verfahrens zu behandeln. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über nicht operative und operative Methoden der Druckentlastung eines Gelenkkompartiments bei knorpelchirurgischen Eingriffen (MFX, OATS, ACT) zu geben.


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Nicht operative Entlastungsverfahren

Zu den nicht operativen Verfahren zählen die Gewichtsreduktion, Schuheinlagen und Varus- und Valgusorthesen. Es ist in mehreren Studien belegt, dass Übergewicht einen bedeutenden Risikofaktor für das Neuauftreten von Knorpelschäden und einer initialen Kniegelenksarthrose darstellt [11], [12], [13]. Letztendlich sind die metabolischen Zusammenhänge neben der mechanischen Drucksteigerung aufgrund des Körpergewichts noch nicht abschließend verstanden. Inflammatorische Zusammenhänge scheinen bei Übergewichtigen die Entstehung eines Knorpelschadens zu begünstigen [14], [15]. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass eine Optimierung des Körpergewichts zum langfristigen Erfolg eines Knorpeleingriffs bzw. einer Entlastung anzustreben ist oder gar als Voraussetzung formuliert werden sollte.

Als weitere nicht operative Verfahren stehen Schuheinlagen und Orthesen zur Verfügung. Die Anwendung von keilförmigen Schuheinlagen ([Abb. 1]) und Kniegelenksorthesen ([Abb. 2]) sind bei der unikompartimentellen Kniegelenksarthrose weit verbreitet. Keilförmige Schuheinlagen auf der Gegenseite des ipsilateralen Knieschadens, also Keil lateral bei einem Knorpelschaden medial, können zwar das Adduktionsmoment sowohl in der Stand- und Abrollphase [16] wie auch beim Treppensteigen in geringem Maße reduzieren [17], ob Schuheinlagen temporär oder auch langfristig zu einer Entlastung eines Kompartiments sinnvoll sind, ist bislang nicht geklärt [18]. Der Effekt der Kompartimententlastung ist zudem begrenzt. So konnte eine durchschnittliche Druckreduktion bei einem 10 mm Keil von 2–7 % in vivo nachgewiesen werden [18].

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Abb. 1 Einlegesohle mit lateraler Randerhöhung.
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Abb. 2 MEDI® OA BRACE – valgisierende Kniegelenksorthese.

Valgisierende Orthesen hingegen erzielen eine Entlastung des medialen Kniegelenkskompartiments in der Ganganalyse nicht nur während der Standphase, sondern auch während der Schwungphasen [19], [20]. In vergleichenden Studien konnte gezeigt werden, dass bei medial betonter Gonarthrose 20 % der behandelten Patienten von einer valgisierenden Kniegelenksorthese profitierten, wohingegen nur 13 % der Betroffenen von einer Besserung mittels Schuheinlagen mit Außenranderhöhung berichteten [21]. Eine anatomische Untersuchung an 5 Leichenpräparaten konnte zeigen, dass durch die Verwendung einer entsprechenden Orthese eine Entlastung des medialen oder lateralen Kniegelenkskompartiments erreicht werden kann. Im Versuchsaufbau unter Kompression mit 1500 N ergab sich unter Anlage einer Varusknieentlastungsorthese eine prozentuale Entlastung des medialen Kompartiments von 70 % im Vergleich zur Messung ohne Orthese. Die Entlastung des lateralen Kompartiments unter Anlage einer Valgusknieentlastungsorthese betrug 46 % [22].

Mittels eines implantierbaren Druckmesssystems in die tibiale Komponente einer Knietotalendoprothese konnte die Arbeitsgruppe von Kutzner et al. diese Daten bestätigen [23]. Die Entlastung hing zudem von der Orthese ab. Bei 4° bzw. 8° valgus konnte eine Reduktion von 24 % bzw. 30 % des intraartikulären Druckes medial erreicht werden. Beim Treppensteigen hingegen reduzierte sich die Entlastung auf 24 bzw. 26 %. Generell ist jedoch bei den Betroffenen die Akzeptanz gering, dauerhaft eine valgisierende Kniegelenksorthese zu tragen [19].


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Operative „Unloading“-Verfahren: Umstellungsosteotomie und Druckentlastung

Als operative Verfahren zur Entlastung von geschädigten medialen Gelenkabschnitten stehen dem Operateur mit dem arthroskopischen Release des Lig. obliquum posterior sowie der HTO (high tibial osteotomy) und DFO (distale femur osteotomy) etablierte Standardverfahren zur Verfügung [24], [25]. Agneskirchner et al. [5] konnten zudem die Bedeutung des medialen Releases bei der Open-Wedge-HTO zur Druckentlastung des medialen Kniegelenkskompartiments zeigen. Eine 50 %ige Durchtrennung des medialen Kollateralbands senkte den Druck im medialen Kniegelenkskompartiment um 12 %. Die experimentelle, vollständige Durchtrennung des medialen Kollateralbands verringerte den Druck im medialen Kompartiment nach Open-Wedge-HTO gar um 24 %.

Während das arthroskopische Release des Lig. obliquum posterior eine Entlastung des medialen Kniegelenkskompartiments ohne eine Veränderung der Beinachse bewirken soll [26], beruht das Entlastungsprinzip der Open-Wedge-HTO auf der Verschiebung der Lastachse. Bei einer valgisierenden Open-Wedge-HTO oder valgisierenden Closed-Wedge-DFO erfolgt die Verschiebung der Lastachse nach lateral in das vermeintlich knorpelgesunde Kniegelenkskompartiment. Aus diesem Grund empfiehlt sich vor einer HTO oder auch einer DFO die arthroskopische Untersuchung des Kniegelenks [27]. Ferner können bei diesem Eingriff zusätzliche Schäden wie beispielsweise Meniskusläsionen therapiert werden [28], [29].

Bei Patienten mit unklaren Erfolgsaussichten von einer Umstellungsosteotomie bzw. Zweifel des Patienten am Erfolg ist mittels „Brace-Test“ eine Simulierung der Entlastung möglich. Ein ganztägiges Tragen einer valgisierend/varisierenden Orthese für 6–8 Wochen kann eine nachfolgende Umstellungsosteotomie bereits präoperativ simulieren und somit Aufschluss über eine erwartbare Beschwerdeerleichterung geben [30]. In einer Studie von Minzlaff et al. wurde bei 29 Patienten eine valgisierende Orthese (Medi M4OA – s. [Abb. 2]) ganztags angepasst. Nach 6–8 Wochen wurden die Beschwerden erneut nach der VAS bestimmt. Dabei zeigte sich eine signifikante (p < 0,001) Schmerzreduktion von VAS7 (3–9) auf VAS2 (0–7) [30]. Im Folgenden wurden 14 Patienten mittels HTO versorgt; 11 Patienten konnten postoperativ erfasst werden. Bei 6 Patienten entsprach der VAS-Wert dem der Orthesenbehandlung, bei 4 Patienten war der VAS-Wert geringer und bei 1 Patienten höher.

Das Prinzip der Druckentlastung im betroffenen Kompartiment durch eine valgisierende Open-Wedge-HTO ([Abb. 3 a]) bzw. valgisierende Closed-Wedge-DFO oder durch eine varisierende Closed-Wedge-DFO oder varisierende Closed-Wedge-HTO ist eine anerkannte Methode bei medialer respektive lateraler Gonarthrose [31]. Essenziell ist eine detaillierte präoperative Planung, um die Deformität zu analysieren und die Korrektur gemäß der Deformität durchzuführen. Bei zeichnerischer Planung konnte in retrospektiven Untersuchungen eine Abweichung von 2,5° ± 3,4° im Sinne einer Unterkorrektur gezeigt werden [32]. Mit einer hohen Intra- und Interobserverreliabilität zwischen unterschiedlicher Software kann von einer zunehmenden Genauigkeit ausgegangen werden [33]. Bei Unterkorrektur mit unzureichender Druckentlastung im medialen Kompartiment kann der Erfolg der Open-Wedge-HTO reduziert sein. Nach knorpelreparativen Maßnahmen und Unterkorrektur der Open-Wedge-HTO kann zudem das gesamte Knorpelregenerat gefährdet sein.

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Abb. 3 a und ba Valgisierende Open-Wedge-HTO – mit TomoFix Platte (Synthes®, Umkirch, Deutschland). b Valgisierende Open-Wedge-HTO – mit PEEK Power Plate (Arthrex®, Karlsfeld, Deutschland).

In vielen klinischen Untersuchungen bei medialer Gonarthrose wurde eine im lateralen Kniegelenkskompartiment verlaufende Beinachse als ideales postoperatives Ergebnis beschrieben. Seit der Arbeit von Fujisawa 1979, die auf arthroskopischen Befunden von kleinen Gruppen beruht, wird vielerorts in der Behandlung der medialen Gonarthrose die postoperative Beinachse auf 62 % (Tibiaplateaubreite, medial 0 %, lateral 100 %) geplant. Im Falle eines fokalen Knorpelschadens und Knorpelchirurgie ist bei begleitender HTO unserer Meinung nach die Verlegung der Beinachse über 60 % nicht erforderlich. Wir streben intraoperativ als Schnittpunkt Tibiaplateau/mechanische Achse 55–60 % bzw. ein mTFA von 1–2° valgus an. Bei degenerativen Veränderungen sollte hingegen je nach Stadium ein Ziel von ca. 60–66 % bzw. ein mTFA von 2–4° erreicht werden [34]. Eine Korrektur mit einem MPTA (medialen proximalen Tibiawinkel) über 94° sollte jedoch nicht resultieren. Bei entsprechenden Deformitäten kann daher auch eine Doppelosteotomie (Kombination aus Open-Wedge-HTO und Closed-Wedge-DFO) zur ausreichenden Korrektur erforderlich werden. Studienergebnisse, die diese Ansicht bestätigen, stehen noch aus.

Nach erfolgreicher Anwendung im Tiermodell mit guten biomechanischen Eigenschaften [35] finden zunehmend Implantate aus PEEK (Polyetheretherketon) ihre Anwendung in der Orthopädie und Unfallchirurgie. Die Vorteile dieser Implantate sind die hohe Steifigkeit, die Winkelstabilität und die Röntgendurchlässigkeit und damit bei der HTO die röntgenologische Beurteilbarkeit des plattennahen Osteotomiespalts ([Abb. 3 b]). Zudem werden bei CT- und MRT-Diagnostik weniger Artefakte beschrieben. In den klinischen Anwendungen der 1. Generation der PEEK Power Plate (Arthrex, Karlsfeld, Deutschland) konnten jedoch die Erwartungen nicht bestätigt werden [36]. Im Vergleich zur TomoFix Platte (DePuySynthes, Umkirch, Deutschland) zeigte sich eine höhere Komplikationsrate.


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Kontraindikationen für die kniegelenknahe Umstellungsosteotomie

Bei der Wahl des additiven Operationsverfahrens neben der Knorpelchirurgie sollten neben der Compliance Risikofaktoren wie Übergewicht, Zigarettenkonsum [37] sowie Defektgröße, Beinachse und Kniegelenksstabilität berücksichtigt werden. Bei Rauchern oder beleibten Patienten sollte im Falle einer Open-Wedge-HTO das Einbringen einer zusätzliche Spongiosaplastik in den Osteotomiespalt erwogen werden [37]. Nach einer aktuellen Untersuchung von Kohn et al. spielt das Patientenalter hingegen eine untergeordnete Rolle [38]. Eine Retropatellararthrose oder vorderer patellarer Knieschmerz sollte bei additiver Beinachsenkorrektur Beachtung finden. Unserer Meinung nach stellt eine retropatellare Symptomatik keine Kontraindikation für eine additive Beinachsenkorrektur dar [34], [39].


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Schlussfolgerung

Bei fokalem Knorpelschaden ist neben der Indikationsstellung für ein bestimmtes knorpelchirurgisches Verfahren die Druckentlastung der Schlüssel zum langfristigen Erfolg. Das knorpelchirurgische und das entlastende Verfahren sollten individuell auf die vorliegende Pathologie und den einzelnen Patienten zugeschnitten sein ([Abb. 4]) [40]. Die Druckentlastung im Kniegelenk kann langfristig nur durch eine operative Beinachsenkorrektur erfolgen. Schuhranderhöhungen bzw. Einlagen erreichen keine ausreichende Entlastung. Kniegelenksorthesen können dieses Ziel erreichen, haben allerdings eine geringe Patientenakzeptanz.

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Abb. 4 Behandlungsalgorithmus zur Druckentlastung am Kniegelenk (mTFA: mechanical tibial-femoral angle; MTPA: medial proximal tibial angle; mLDFA: mechanical lateral distal femur angle).

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Interessenkonflikt: Nein

  • Literatur

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Abb. 1 Einlegesohle mit lateraler Randerhöhung.
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Abb. 2 MEDI® OA BRACE – valgisierende Kniegelenksorthese.
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Abb. 3 a und ba Valgisierende Open-Wedge-HTO – mit TomoFix Platte (Synthes®, Umkirch, Deutschland). b Valgisierende Open-Wedge-HTO – mit PEEK Power Plate (Arthrex®, Karlsfeld, Deutschland).
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Abb. 4 Behandlungsalgorithmus zur Druckentlastung am Kniegelenk (mTFA: mechanical tibial-femoral angle; MTPA: medial proximal tibial angle; mLDFA: mechanical lateral distal femur angle).