Bewertung zur Literatur – Repair-Pins


Einleitung

Die Therapie des Knorpelschadens und insbesondere des fortgeschrittenen Knorpelschadens im Sinne der Arthrose stellt nach wie vor die Mediziner als auch Patienten bis zum heutigen Tage vor große Probleme (12, 13).

Bereits Hunter erkannte 1743, dass einmal zerstörter Knorpel nicht mehr reparabel ist (18). Eine intensive wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Aufbau wie auch mit der Neogenese des Knorpels hat dazu beigetragen, das Verständnis wesentlich zu verbessern (19, 23).

So stehen Funktion und Belastbarkeit des menschlichen Knorpels in unmittelbarem Zusammenhang mit einer intakten Struktur. Der spezielle Aufbau des hyalinen Gelenkknorpels ermöglicht einerseits seine Dämpfungsfunktion sowie die gute Gleitfähigkeit und damit die Beweglichkeit des Gelenkes.

Knorpel ist nicht durchblutet und nicht innerviert. Wegen seiner eingeschränkten Regenerations- und Heilungsfähigkeit bestehen weiterhin erhebliche therapeutische Probleme. Lediglich bei Mitverletzung der subchondralen Knochenlamelle kommt es zur Ausbildung von fibrokartilaginärem Ersatzgewebe. Dieses Gewebe hat zwar nicht dieselben mechanischen Eigenschaften wie der hyaline Knorpel, kann aber durchaus manche Funktionen des hyalinen Knorpels erfolgreich ersetzen.

Es werden seit Jahrzehnten aufwendige Versuche unternommen einmal zerstörten Knorpel zu regenerieren (11, 20, 22, 26).

Im Rahmen der konservativen Therapie mit Medikamenten gelingt bisher lediglich eine Schmerzlinderung. Erfolgreiche Knorpel regenerierende Maßnahmen sind für den Patienten noch nicht verfügbar.

Insgesamt leiden etwa 5 Mio. Menschen in Deutschland derzeit unter Arthrosebeschwerden (14). Bedingt durch die demografische Entwicklung wird sowohl die Arthrosehäufigkeit als auch das daraus resultierende Operationsaufkommen weiter steigen. Derzeit werden bereits mehr als 50.000 Knie-total-Endoprothesen allein in Deutschland implantiert mit steigender Tendenz (10). Der Druck neuere, effektivere und kostengünstigere operative Methoden zu finden, wird nicht zuletzt durch die knappen Ressourcen im Gesundheitssystem erheblich verstärkt.

Derzeit werden operativ in der Arthrosetherapie neben achskorrigierenden Eingriffen insbesondere arthroskopische Techniken durchgeführt (13). Durch Débridement und arthroskopische Spülung sowie Abtragung oberflächlicher strukturveränderter Knorpelanteile wird die Begleitentzündung reduziert und meistens eine zeitweilige Besserung erzielt. Der Zeitraum variiert hier allerdings von einigen Jahren bis zu wenigen Monaten (14). Häufig angewandte arthroskopische Techniken wie die Pridie-Bohrung, Abrasionsarthroplastiken sowie die Microfrakturierung beruhen auf dem bekannten Prinzip der Knochenmark stimulierenden Techniken.

Über pluripotente Stammzellen, die die Knochenoberfläche erreichen, wird fibrokartilaginäres Ersatzgewebe induziert, welches ein Biologic-Resurfacing erreichen soll (23, 26).

Das Knorpelwachstum wird hier durch Eröffnung von Blutgefäßen der subchondralen Knochenlamelle mit nachfolgender Einblutung und anschließender Vernarbung erzielt (21).


Wo konnten nun Fortschritte bei der Behandlung von Gelenkschäden erreicht werden?

Insbesondere bei Schäden am Femurcondylus haben sich mit der osteochondralen Knochen-Knorpel-Transplantation und der autologen Chondrozyten Transplantation aufwendige aber effektive Methoden etabliert (7,15).

Die Transplantation von Knorpel-Knochen-Gewebe in Form der sog. Mosaikplastik wird seit Anfang der 90ziger Jahre dazu genutzt, isolierte Knorpeldefekte mit körpereigenem Knorpel-Knochengewebe aufzufüllen.

Bei der Chondrozyten-Transplantation werden körpereigene Knorpelzellen entnommen. Diese werden in einer aufwendigen Prozedur aufgearbeitet und bei einem zweiten Eingriff in den Defekt implantiert.

Dieses technisch wie auch operativ aufwendige Verfahren zeigt bei isolierten Defekten allerdings viel versprechende Ergebnisse (21).

Ausgesprochen problematisch gestaltet sich allerdings weiterhin die Situation, wenn es sich um Knorpeldefekte oder Arthroseschäden handelt, die zwei und mehr Kompartimente betreffen. Mangelnde Alternativen fehlen auch bei der operativen Behandlung der Tibia.

Was ist, wenn ein noch beruflich aktiver Patient an Arthrose leidet? Was ist, wenn ein Patient in fortgeschrittenerem Alter (> 45 Jahre) Knorpeldefekte aufweist? Was ist, wenn ein sozial schwächerer Patient betroffen ist?

Die Chondrozytentransplantationen wie auch diese Mosaikplastiken kommen in diesem Falle nicht infrage. Allenfalls die Mikrofrakturierung nach Staedman (32).

Neben den symptomatischen konservativen Maßnahmen, wie die Gabe von Medikamenten mit unterschiedlichen Nebenwirkungen, bleibt nur noch, den Patienten zu einer deutlichen Reduktion ihrer körperlichen Aktivität zu raten. Eine letzte Alternative ist das Warten auf die definitive endoprothetische Versorgung.

Insgesamt verschafft die Arthrose des Patienten dem behandelnden Arzt oft ein sehr unbefriedigendes Gefühl der Hilflosigkeit.

Die Suche nach neuen operativen Möglichkeiten, die effektiv und zudem noch vergleichsweise kostengünstig sind, ist dringlicher denn je.

Hierbei scheint die Implantation von Karbonstiften eine durchaus interessante Möglichkeit zu sein. Der Einsatz von Karbonfasergewebe kann inzwischen auf eine fast 20-jährige Geschichte zurückblicken. Hierbei handelt es sich um ein aus reinen Kohlenstofffasern und in speziellen Webverfahren hergestelltes Material, das seit Jahren ausgiebig erforscht wird (6, 23, 24, 26).


Eigenschaften des Karbonstiftes

Die wesentlichen Grundlagenarbeiten zum Einsatz von Karbonstiften in das menschliche Gelenk stammen von R.J. Minns. Minns fand in seinen ersten Experimenten, das Karbonfasermaterial zur Bildung eines gerichteten Gewebes parallel des Karbonfiberbündels führt, welches sich dann über den Knochendefekt erstreckt.

Er kam zu dem Schluss, dass die Karbonfiberimplantate im osteoarthrotischen Kaninchenknie zu einer erfolgreichen mechanischen und strukturellen Reparatur bis zu 26 Wochen nach Einsatz führten. Er stellte fest, dass Karbonmaterial, als ein prothetisches Material zur Wiederherstellung osteoarthrotischer Gelenkoberflächen verwandt werden kann (27).

1987 veröffentlichte er eine weitere Studie zu Karbonimplantaten. "Karbonstifte führten im Knie zu einer dichten, gut organisierten Matrix von fribrösem Gewebe, das in der Lage ist, eine neue biologische und funktionierende Oberfläche zu schaffen. Weitere richtungsweisende Veröffentlichungen folgten von D.S. Muckle und R.J. Minns 1989. Es wurden hier nicht Karbonstifte, sondern Karbonflicken ("Pads") verwandt. Die Autoren entschieden sich zur Verwendung von Karbon in seiner Reinform, da es offensichtlich keinerlei Reaktion mit lebendem Gewebe eingeht, insbesondere im Vergleich zu anderen Materialien wie Silicon, Nylon, Polytetrafluoräthylen u. a. Materialien. Auch hier war das Ergebnis der Studie recht ermutigend. Die Karbon-Pads wurden mit strukturell starkem und festem fibrösem Ersatzgewebe aufgefüllt und provozierten keinerlei synoviale Reaktion. In der gleichzeitig durchgeführten Patientenstudie ergab sich bei 77% eine zufriedenstellende Wiederherstellung der Oberfläche ohne Synovitis. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass Karbon-Pads zu einer zufriedenstellenden Therapie für lokalisierte partikuläre Defekte führen können (29).

In einer weiteren Studie wurden die Ergebnisse bestätigt (25). Die Versuche an Kaninchen zeigten, dass gewobenes Karbonmaterial den Einwuchs von Gewebe fördert und histologisch eine gute und feste Ersatzoberfläche im Bereich der ehemaligen Defektzonen entsteht.