M. Speck Autologe Knorpel-Knochen-Transplantationenbei osteochondralen Läsionen des Talus

FussSprungg 1:31–36 (2003)DOI 10.1007/s10302-003-0003-2

FUSS

003

Eingegangen: 28. Mai 2002Akzeptiert: 23. September 2002

Dr. med. Matthias Speck ())Leitender ArztArcus-SportklinikDepartment FußchirugieWilhelm-Becker-Str. 1575179 Pforzheim, GermanyTel.: 07231/15 42-103Fax: 07231/1542-133E-Mail: Speck.M@t-online.de

Osteochondral autografttransplantation for traumatic fullthickness chondral defects of thetalus

n Summary The purpose of thisprospective study was to evaluatethe results and clinical effective-ness of osteochondral autograft intreatment of traumatic full thick-ness chondral defects of the talus.Material and Methods: From Sep-tember 1997 to July 2002, 66 con-secutive patients with traumaticfull thickness chondral defects ofthe talus were operated accordingto an intra- and postoperativeprotocol. All 45 patients with aminimal follow-up of 12 monthswere evaluated. The study groupconsisted of 18 men and 27 womenwith a mean age at injury of 27.8years (range: 16 to 53). The mean

time between the onset of symp-toms and operation was 8 months(3 to 53). Location of defect waslateral in 13 and medial in 32. Thepreoperative Kitaoko score was 52points (range: 40 to 65). Results:All patients were available for anaverage 29 months follow-up(range: 12 to 56). A total of 42/45(93%) had improved and returnedto increased levels of function.Sports activity level was un-changed in 34 patients (76%) anddecreased in 8 cases (18%) withrespect to that prior to injury.Three patient (6%) did not returnto sports activities. Thirty-fourpatients were painfree and 7showed slight symptoms andswelling after full sports. The Ki-taoka score increased to 93 points(range: 69 to 100). Radiographicaland MRI evaluation after 6 and 12months showed an incorporationand viability of the autograft in93% and a degeneration of thetransplanted hyalin cartilage in7%. Conclusions: Osteochondralautograft transplantation seems tobe an efficient technique to treattrauamtic and degenerative osteo-chondral lesions of the talus.

n Key words Cartilage –transplantation – talus

n Zusammenfassung Ziel dieserprospektiven Studie war dieEvaluation der klinischen und

radiologischen Ergebnisse nachPressfit-Technik-Implantation vonautologen Knorpel-Knochen-Zy-lindern bei traumatischen unddegenerativen osteochondralenSchäden des Talus. Material undMethode: Von September 1997 bisJuli 2002 wurden 66 konsekutivePatienten mit osteochondralenDefekten des Talus des StadiumIII und IV nach Berndt undHarty operiert. Alle 45 Patientenmit einem Mindest-Follow-up von12 Monaten konnten aktuell eva-luiert werden. Die 18 Männerund 28 Frauen waren durch-schnittlich 27,8 Jahre alt (16–53Jahre) und wiesen eine Beschwer-desymptomatik für 8 Monate auf( 3–52 Monate). In 13 Fällen lagder Talusdefekt lateral und wardurchschnittlich 1,4 cm2, in 32Fällen medial und 1,9 cm2 groß.In 29 von 32 medialen Rekon-struktionen musste eine medialeMalleolus-Osteotomie durchge-führt werden. Alle lateralen und15 mediale Läsionen waren trau-matisch bedingt, die übrigen me-dialen Defekte degenerativer Art.Der präoperative AOFAS-Scorebetrug 52 Punkte (40–65 Punkte).Postoperative klinische und ra-diologische Kontrollen erfolgtennach 3, 6, 12 Monaten und jähr-lich. Ergebnisse: Nach durch-schnittlich 29 Monaten (12–56)Monate zeigten 93% aller Patien-ten (42/45) eine deutliche

BEITRAG ZUM THEMENSCHWERPUNKT

32 Fuß & Sprunggelenk, Band 1, Heft 1 (2003)© Steinkopff Verlag 2003

Schmerzreduktion und Funkti-onsverbesserung im Vergleichzum präoperativen Befund. DerAOFAS-Score stieg auf 93 Punkte(69–100 Punkte) an. 34 Patienten(80,4%) waren uneingeschränktsportfähig, 8 Patienten auf ver-mindertem Niveau. 34 Patientenwaren beschwerdefrei und 7 wie-sen gelegentliche leichte Be-schwerden mit geringgradigenSchwellungen nach sportlichen

Aktivitäten auf. Die konventionellradiologischen und MRT-Untersu-chungen nach 6 und 12 Monatenzeigten bei 42 der 45 Patienteneine Einheilung des osteochond-ralen Autografts, in 3 Fällen je-doch eine Degeneration destransplantierten hyalinen Knor-pels mit unveränderten Beschwer-den. Schlussfolgerung: Press-fitimplantierte Knorpel-Knochen-zylinder scheinen eine effiziente

Behandlungstechnik von trauma-tatisch oder degenerativ beding-ten osteochondralen Defekten desTalus darzustellen. Hierbei wer-den die Defekte mit autologenTransplantaten rekonstruiert, wel-che ähnliche biologischen undmechanischen Eigenschaften desUrsprungsgewebes aufweisen.

n Schlüsselwörter Knorpel –Transplantation – Talus

Einleitung

Bei der Entstehung von osteochondralen Läsionendes oberen Sprunggelenks werden mehrere Ursachendiskutiert. Neben vaskulären, genetischen und endo-genen Faktoren (1) werden vor allem Traumata undwiederholte Mikrotraumata als kausale Ursachen an-genommen (2–4). Bereits 1958 konnten Berndt undHarty (5) experimentell nachweisen, dass eine Kom-bination von axialer Belastung, Inversion und Dor-salextension zu Schäden im Bereich der lateralen Ta-luskante führte, während mediale Talusdefekte durchInnenrotation des Fußes, Plantarflexion und Inver-sion ausgelöst wurden. Hierbei werden Belastungender Gelenkfläche durch den Gelenkknorpel nahezuungedämpft in den subchondralen Knochen weiter-geleitet (6, 7). Dementsprechend konnten neuereMRT-Untersuchungen aufzeigen (8), dass bei einemSupinationstrauma mit lateraler Bandverletzung häu-fig ein so genannter „bone bruise“ als Ausdruckeiner trabekulären Verletzung am Talus nachzuwei-sen war. Die Inzidenz der osteochondralen Läsionenam Talus nach Sprunggelenksdistorsionen liegt hier-bei zwischen 0,1–6,5% (9–11).

Die geeignete chirurgische Therapieform bleibtweiterhin umstritten. Techniken wie Pridie-Bohrung,Abrasionen, Debridement und Microfracturing erge-ben bei kurz- und mittelfristig ansprechenden funk-tionellen Ergebnissen (12–14) einen mechanisch we-nig belastbaren Ersatzknorpel ohne anatomische Re-konstruktion der osteochondralen Läsion. Langfris-tig hält der Faserknorpel zumindest experimentellder Belastung nicht stand und wird abgebaut.

Die autologe Knorpel-Knochen-Transplantationwurde in den 90er Jahren durch Matsuae (15) ein-geführt und durch Hangody (16) und Bobic (17)intensiviert. Hierbei stand die Transplantation vonKnorpel-Knochen-Zylindern bei osteochondralenSchäden des Kniegelenkes im Vordergrund. Sie bie-ten die Möglichkeit hyalinen Gelenkknorpel direktan die Stelle der Läsion zu bringen und ossäre De-

fekte aufzubauen. Ihre Ergebnisse zeigten die Über-legenheit des Verfahrens selbst bei großen Defektenauf.

Ziel unserer prospektiven Studie war die Evaluati-on der klinischen funktionellen und radiologischenErgebnisse nach autologer Knorpel-Knochen-Trans-plantationen bei osteochondralen Defekten des Ta-lus.

Material und Methode

Im Zeitraum von September 1997 bis Juli 2002 wur-den 66 Patienten bei osteochondralen Schäden desTalus mit autologen Knorpel-Knochen-Transplanta-ten operiert. In die aktuelle Untersuchung konntenhiervon 45 Patienten eingeschlossen werden, die ei-nen geforderten Mindest-Follow-up von 12 Monatenerfüllten. Die 27 Frauen und 18 Männer wiesen einDurchschnittsalter von 27,8 Jahren (16–53 Jahre) beieiner durchschnittlichen Symptomdauer von 8 Mo-naten (3–52 Monate) auf. 28 Patienten wiesen einetraumatische Genese auf. 17 der 45 Patienten warenbereits in auswärtigen Kliniken aufgrund der Talus-schäden im Durchschnitt 1,4-mal (1- bis 3-mal) vor-operiert worden. Hierbei waren arthroskopische De-bridements, Pridie-Bohrungen und Microfracturing-Techniken angewendet worden, die nach 12 Monatenzu keiner Beschwerdebesserung unter Belastungführten.

Die Patienten zeigten präoperativ nach konventio-nellen Röntgen des oberen Sprunggelenkes in 2 Ebe-nen und einem MRI mit i. v. Gadolinium-Gabe zurBestimmung der Lokalisation, Größe und Tiefe derTalusläsion jeweils Schäden des Stadiums III und IVnach der Klassifikation von Bernd und Harty (5). In13 Fällen waren die Läsionen im Bereich des latera-len Talus und in 32 Fällen an der medialen Talus-schulter lokalisiert. Die Defektgröße maß nach intra-operativer Ausmessung lateral durchschnittlich1,4 cm2 (7×10 bis 25×15 mm) und medial 1,9 cm2

(8×12 bis 35×15 mm). In 29 der 32 medialen Talus-läsionen musste aufgrund der Größe und der poste-ro-medialen Lage des Defektes eine Osteotomie desmedialen Malleolus durchgeführt werden. Eine Os-teotomie der distalen Fibula war aufgrund der eheranterioren Lage der Läsionen in keinem Fall notwen-dig gewesen. Eine Entfernung der Schrauben erfolgtenach durchschnittlich 6–12 Monaten.

Präoperativ wie auch bei den postoperativen Kon-trollen nach 6 und 12 Wochen sowie 6 und 12 Mo-nate und anschließend jährlich erfolgte eine kli-nische Evaluation der Sprunggelenksfunktion nachdem AOFAS-Score (18) sowie eine konventionell-ra-diologische Beurteilung in 2 Ebenen. Neben dempräoperativen MRT wurden im Follow-up nach 6und 12 Monaten ein MRI zur Beurteilung der Inkor-poration und Vitalität der Transplantate und derOberflächenkongruenz des Knorpels durchgeführt.

Operationstechnik

Zunächst erfolgt eine arthroskopische Darstellungdes medialen bzw. lateralen Talus zur Überprüfungder radiologischen Befunde bezüglich der Knorpel-integrität sowie zur Größenbestimmung und Sta-dieneinteilung des Defekts. Hiermit wird auch beur-teilt ob zur Darstellung des Defektes eine Osteotomiedes medialen Malleolus oder der distalen Fibula not-wendig ist. Daraus folgt die Festlegung des Zugangs.

Entsprechend dem arthroskopischen Vorbefundwird ein laterale oder mediale Arthrotomie zumOSG durchgeführt, die entweder anterior über demGelenk oder geschwungen über den medialen bzw.lateralen Malleolus erfolgt, falls eine Osteotomie not-wendig ist.

Medial wird die schrägverlaufende Osteotomie aufHöhe der medialen Talusschulter und unter Schutzder posterior verlaufenden Tibialis posterior-Sehnedurchgeführt. Das Setzen von zwei parallelenBohrlöchern von der Malleolenspitze in die distaleTibia noch vor der Osteotomie erleichtert am Endeder Operation die anatomische Reposition und Os-teosynthese mittels kanülierter Schrauben. Lateral-seits kann die Fibula unterhalb der Syndesmose un-ter Erhalt des Ligamentum ibulo-talare anterius undposterius sowie des fibulo-calcaneare durchgeführtwerden.

Mit wassergekühlten motorbetriebenen Diamant-hohlfräsen (Firma MedArtis München), die ein inte-griertes Längenmaß aufweisen, werden aus der De-fektzone Fräszylinder mit einer Tiefe von 20 mmund einem Durchmesser von 7,5–12,5 mm mit spe-ziellen Extraktoren entnommen. Hierbei ist wegender typischen Defektlokalisationen im Bereich der

Talusschulter oftmals eine schräge Entnahme der Zy-linder notwendig.

Die Spender-Zylinder wurden in unserer Serieüber eine Mini-Arthrotomie von 3 cm Länge ausdem lateralen Femurcondylus entnommen, der einegering belastete Knorpelzone darstellt. Die Krüm-mung des lateralen Femurcondylus entspricht hierbeiam ehesten den Talusschultern, wenn auch die Knor-pelschicht des Femurcondylus gegenüber der des Ta-lus dicker ist. Gegenüber einer möglichen arthrosko-pischen Entnahme hat die offene Entnahme den Vor-teil, dass zum einen die Entnahme von schrägen Zy-lindern entsprechend den Defektzylindern anato-misch nachvollzogen werden kann und durch dieKapselnaht Reibemomente über den Zylindern ver-mindert werden können.

Die Spenderzylinder werden 1 mm größer imDurchmesser als die entnommenen Defektzylinderbei gleicher Länge ausgefräst und mit den Extrakto-ren entnommen. Anschließend werden sie unterPress-fit-Bedingungen im Bereich des Talus einge-presst bzw. vorsichtig eingeschlagen ohne die Knor-pelfläche zu schädigen. Das Transplantat sollte hier-bei optimal die Talusschulter imitieren und in Bezugauf Oberflächenkontur und Höhe exakt mit dem an-grenzenden Knorpel abschließen.

Müssen mehrere Zylinder transplantiert werden,sollte jeder Transfer einzeln abgeschlossen sein.Hierdurch ist es möglich Zylinder überlappend ein-zusetzen und somit eine nahezu vollständige Auf-füllung des Defektes mit hyalinen Knorpel zu erzie-len.

Die im Bereich der Spenderregion am Kniegelenkentstandenen Entnahmelöcher werden mit autologerSpongiosa durch die aus den Defektzonen entnom-men Zylindern partiell aufgefüllt und eventuell zu-sätzlich mit Fibrinkleber verschlossen oder alternativmit Periost-Knochenzylinder aus dem Beckenkammgefüllt werden.

Unmittelbar postoperativ wird mit einer aktivenund passiven OSG- und Kniemobilisation bei freiemBewegungsausmaß begonnen und eine Teilbelastungvon 10–15 kg aufgenommen. Drei Wochen postope-rativ sind die Transplantate voll belastbar, bei Osteo-tomien des medialen Malleolus oder der distalen Fi-bula erfolgt der Übergang auf Vollbelastung nach 6Wochen.

Resultate

Nach einem durchschnittlichen Follow-up von 29Monaten (12–56 Monate) verbesserte sich der prä-operative AOFAS-Score von durchschnittlich 52Punkten (40–65 Punkte) auf 93 Punkte (69–100

33M. SpeckAutologe Knorpel-Knochen-Transplantationen bei osteochondralen Läsionen des Talus

Punkte). In 93% (42/45) der Fälle zeigte sich ein gu-tes oder exzellentes Resultat. Hierbei zeigte sich beider Funktions- und Beschwerdebeurteilung kein Un-terschied bzgl. der Transplantationen im Bereich deslateralen oder medialen Talus. Alle Patienten hatteneine seitengleiche Beweglichkeit des OSG und USG.Drei Patienten (7%) wiesen unveränderte Beschwer-den im Transplantationsbereich auf. 38 Patienten wa-ren beschwerdefrei, 4 wiesen unter Höchstbelastungleichte Schwellungen im OSG oder Knie auf. 36 von45 Patienten (80%) waren sportlich uneingeschränktund 5 Patienten (11%) sportlich vermindert aktivund hatten ihre Kontaktsportarten (4× Fußball, 1×Handball) aufgegeben. 1 Patient war bei Beschwerde-freiheit aus beruflichen Gründen sportlich nicht ak-tiv.

In 3 Fällen (7%) musste nach durchschnittlich 12Monaten eine arthroskopische Revision im Bereichdes OSG durchgeführt werden, in allen Fällen warder transplantierte Knorpel-Knochen-Zylinder dege-nerativ verändert und musste debridiert werden.

In 3 Fällen (7%) musste nach durchschnittlich 4Monaten (2,5–5 Monate) eine arthroskopische Knie-revision wegen einer Synovialitis im Bereich derEntnahmestellen durchgeführt werden. Alle warenmit Periost-Knochenzylindern aus dem Beckenkammaufgefüllt und zeigten bei der Revision eine leichteDislokation der Zylinder mit störendem Reiben überden Entnahmestellen.

Eine Morbidität durch die im Bereich des media-len Malleolus durchgeführten Osteotomien war nachKonsolidation und Schrauben-Entfernung in keinemFall nachweisbar.

Radiologisch und kernspintomographisch zeigtesich in 42 von 45 Fällen (93%) eine vollständige In-korporation und Vitalität sowie eine gute Oberflä-chenkongruenz der Transplantate. In 3 Fällen zeigtesich bereits 6 Monate nach Transplantation eine feh-lende Vitalität der Zylinder mit Perfusionsstörung,die jeweils zu den oben aufgeführten Revisionenführte.

Diskussion

Die optimale Therapie von osteochondralen Läsio-nen im Bereich des oberen Sprunggelenkes wirdkontrovers diskutiert. Kleinere Schäden, die typi-scherweise im Bereich des antero-lateralen Talus ge-legen sind, weisen nach arthroskopischer Exzisionmit Debridement oder Microfracturing (13, 14, 19,20) der subchondralen Knochenlamelle in der Mehr-zahl der behandelten Fälle ein gutes Ausheilungs-und Funktionsergebnis auf. Die Eröffnung des spon-giösen Knochens führt hierbei zu einer Einblutung

und Bildung eines Fibringerinnsel im Bereich desDefektes und letztendlich über die Differenzierungvon pluripotenten Stammzellen zur Bildung von fa-serartigem Ersatzknorpelgewebe. Dieser Faserknor-pel weist im Gegensatz zu hyalinem Knorpel mithohen Anteilen an Typ-II-Kollagen vorwiegend Typ IKollagen und eine deutlich verminderte Konzentra-tion an Proteoglykanen auf. Er ist nur bedingt geeig-net Druckkräfte aufzunehmen und einem vorzei-tigem Verschleiß ausgesetzt. Da die Methoden desMicrofracturings oder Debridments allenfalls pallia-tiven Charakter aufweisen, sollte ein stabiler Knor-pelrandwall um den Defekt und stabile Bandverhält-

34 Fuß & Sprunggelenk, Band 1, Heft 1 (2003)© Steinkopff Verlag 2003

Abb. 1 Präoperatives MRI mit ausgedehnten osteochondralen Defekt despostero-medialen Talus

Abb. 2 Intraoperativer Situs der ausgedehnten postero-medialen Läsion

nisse ohne Achsenfehlstellung vorausgesetzt werden.Entsprechend sollte nach unserer Ansicht eine De-fektgröße von 10 mm nicht überschritten und mög-lichst geringer belastete Areale im antero-lateralenTalus mit diesen Techniken behandelt werden.

Bei größeren osteochondralen Läsionen des Talus,welche in erster Linie postero-medial gelegen sind,führen diese Methoden in der Mehrheit zu mäßigenund schlechten Resultaten (20). Obwohl noch keinelängerfristigen Funktionsresultate über autologeKnorpel-Knochen-Transplantationen im Bereich desoberen Sprunggelenkes vorliegen, sind die kurz- undmittelfristigen Ergebnisse aller bisher veröffentlichenStudien exzellent (21, 22). Sie bieten die Möglichkeithyalinen Gelenkknorpel direkt an die Stelle der Läsionzu bringen und ossäre Defekte aufzubauen. DurchModifikation der zunächst von Hangody beschriebe-nen Technik, Verbesserung des Press-fit-Verhaltenssowie Verwendung größerer Zylinder zur Rekonstruk-tion der Talusschultern lassen sich Defekte meist voll-ständig korrigieren. Unsere Studie konnte bisher in93% der Fälle eine dauerhafte und vollständige Inkor-poration, Vitalität und gute Oberflächenkongruenzder Transplantate darstellen (Abb. 1, 2). Die Überle-genheit des Verfahrens ist mit der weitgehenden Be-

schwerde- und Funktionsfreiheit und guten bis exzel-lenten Resultaten in 93% und einer Sportfähigkeit von80% auf angestammten Niveau bestens dokumentiert.Die Untersuchung der Donor-site-Morbidität im Be-reich des lateralen Femurcondylus ergab Komplikatio-nen bei 7% (n=3) der behandelten Patienten. Alle wa-ren mit einem Periost-Knochenzylinder aus dem Be-ckenkamm, der unter Press-fit-Bedingungen im Be-reich der Entnahmestellen eingebracht worden war,behandelt worden. Die arthroskopische Knierevisionergab jeweils einen leicht dislozierten Zylinder, wel-cher zu Reibemomenten mit der Patella führte. EineAbrasion der Zylinder führte jeweils zu einer Be-schwerdefreiheit. Aufgrund dieser Komplikationenverzichten wir inzwischen auf eine Periost-Knochen-zylinder-Transplantation und füllen die Entnahme-stellen statt dessen unter Kompression mit autologerSpongiosa, welche aus den Defektzylindern gewonnenwerden kann. Darüber hinaus verschließen wir dieEntnahmestellen mit Fibrinkleber und haben mit die-ser Technik bei den letzten 29 Transplantationen einevollständige Beschwerdefreiheit auch des Kniegelen-kes erzielt.

35M. SpeckAutologe Knorpel-Knochen-Transplantationen bei osteochondralen Läsionen des Talus

Abb. 3 Anatomische Rekonstruktion der medialen Talusschulter mit osteo-chondralen autologen Zylindern

Abb. 4 12 Monate postoperativ zeigt das MRI eine anatomischer Rekons-truktion des medialen Talus mit vitalen Zylinder

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