Knie

Patientenindividuelle Schnittschablonen zur Implantation einer Knie-Prothese 

Das künstliche Kniegelenk wird in Deutschland mehr als 160.000 mal pro Jahr eingesetzt. Es stellt die letzte Stufe der Therapie einer fortgeschrittenen Arthrose des Kniegelenkes dar und sollte nur als Therapie eingesetzt werden, trotz Ausschöpfung aller nicht operativen Maßnahmen die Schmerzen und hierdurch die Gehfähigkeit nicht mehr zu verbessern sind. 

Das Kniegelenk wird aus dem Oberschenkelrollenknochen und dem Schienbeinkopf gebildet und als sogenanntes Scharniergelenk über Bänder in der Bewegung geführt. 

Bei der Arthrose des Kniegelenkes (Gonarthrose) sind die Knorpeloberflächen aufgebraucht. Die Knochen reiben aufeinander und verformen sich. So resultiert eine zunehmende schmerzhafte Bewegungseinschränkung.  

Das künstliche Kniegelenk ersetzt diese verschlissenen Oberflächen der Oberschenkelrolle und des Schienbeinkopfes. Deshalb spricht man auch von einem Oberflächenersatz. Zwischen diesen beiden Komponenten, welche aus Kobald-Chrom- und Titanlegierungen bestehen, wird ein Kunststoffteil eingesetzt. (Polyethyleneinsatz), der als Gleitfläche dient. 

Werden alle Oberflächen des Kniegelenkes ersetzt, so spricht man von einem totalen Kniegelenkersatz. Besteht der Verschleiß nur auf einer Seite, wie der Innenseite des Kniegelenkes, so wird nur dieser Teil ersetzt (Unikondyläre Endoprothese, Schlitten). Ist die Arthrose isoliert auf die Fläche zwischen der Kniescheibe und der Oberschenkelrolle begrenzt, so kann nur dieser Teil der Oberflächen ersetzt werden (Patello-femoraler Gelenkersatz = PFJ). 

Das Kniegelenk wird durch die Bänder geführt. Sind diese Bänder defekt, so muss das künstliche Kniegelenk die fehlende Bandführung ersetzen. Hierfür werden sog. achsgeführte Knie-Endoprothesen eingesetzt, d. h. die Prothesenanteile sind miteinander verbunden. Solche künstlichen Kniegelenke werden auch bei der Korrektur von extremen X- oder O-Beinen eingesetzt um die Beinachse nach Korrektur in dieser Position halten zu können. 

Welcher jeweiliger Kniegelenkersatz eingesetzt wird, hängt von der Art der Arthrose, deren Ausbreitung, der Bandstabilität und der Beinachse ab. Im Normalfall bleibt eine Gelenkprothese über viele Jahre funktionstüchtig, in Studien wurde gezeigt, dass die Implantate eine Überlebensrate von weit mehr als 10 Jahren nachweisen lassen (d. h. mehr als 90 % sind nach 10 Jahren noch funktionstüchtig!).  

Um diese Überlebensrate, also die Standzeit des künstlichen Kniegelenkes, zu erhöhen, wurden jetzt patientenspezifische Endoprothesen und Instrumente entwickelt.  

Hierbei werden patientenspezifische Schnittschablone hergestellt, die auf der Basis der ganz persönlichen Anatomie des jeweiligen Patienten angefertigt werden.  

Dabei wird das Kniegelenk mittels CT oder MRT vermessen. Mit diesen Messdaten wird dann am Computer mittels einer speziellen Software der entsprechende Oberflächenersatz individuell geplant. Auf der Basis dieser Planungsdaten werden Kunststoffschablonen hergestellt, die genau der Oberfläche des zu operierenden Kniegelenkes entsprechen. Diese Schablonen werden bei der Operation auf die Oberflächen aufgelegt, hierdurch wird die Ausrichtung und die Tiefe der durchzuführenden Knochenschnitte für die Platzierung des geplanten Implantates bestimmt. Das bedeutet, dass Patienten individuell entsprechend der durchgeführten Planung das künstliche Kniegelenk als Oberflächenersatz implantiert wird. 

Vorteile dieser Methode sind eine noch genauere Ausrichtung und Passform des künstlichen Kniegelenkes. Die Anatomie des Patienten kann genau berücksichtigt werden. Durch diese Genauigkeit, insbesondere bezüglich der Beinachse und der Rotation, werden die Langzeitergebnisse nochmals verbessert. Das heißt die Standzeit des jeweiligen Gelenkes soll hierdurch erhöht werden. 

Für den Patienten bedeutet dies keine Mehrbelastung. Lediglich die vor der Operation durchzuführende MRT-Untersuchung (Kernspintomographie) erfolgt zusätzlich. Die Operationszeit verkürzt sich. Bei der Operation werden Implantate verwendet, die seit Jahren in Studien sehr gute klinische Ergebnisse aufweisen. Diese Implantate werden jedoch aufgrund der vor der Operation durchgeführten patientenspezifischen Planung passgenau der Anatomie entsprechend eingebracht. 

Beinfehlstellung bei Kindern

In den allermeisten Fällen bestehen genetisch bedingte Fehlstellungen. Insbesondere verbliebene X-Beine (oder seltener O-Beine) nach dem 10. Lebensjahr stellen nicht den normalen Verlauf da. 

Die Entwicklung der kindlichen Beinachsen geht mit einer altersspezifischen Ausbildung von X- oder O Beinen einher. Verbleiben diese Fehlstellungen nach dem 10. Lebensjahr, so ist in der Regel eine Korrektur als Therapie zur Vermeidung von Folgeschäden erforderlich.

Nach der Geburt, besonders aber nach dem Gehbeginn, zeigt sich bei den Kindern typischerweise eine ausgeprägte O-Bein Stellung. Im Zweiten Lebensjahr begradigt sich dann diese O-Bein Stellung, im Weiteren entsteht ein X-Bein von etwa 10°. Diese X-Bein Stellung gleicht sich jedoch bis zum 10. Lebensjahr selbstständig wieder aus.

Parallel hierzu entsteht in den ersten 8 Lebensjahren bei vielen Kindern eine Innendrehung des Schienbeins. Dies gleicht sich spontan bis zur Pubertät wieder aus. Störungen der Beinachse in der kindlichen Entwicklung können zu einer erheblichen Achsfehlstellung der Beine führen. Verbleibt zum Beispiel im ersten Lebensjahr ein deutliches O-Bein oder nimmt es sogar zu, ist eine Rachitis, das heißt eine Störung im Vitamin D Stoffwechsel auszuschließen. Andere Stoffwechselerkrankungen und Fehlbildungen sind als Ursache sehr selten. 

Unfälle und hierdurch bedingte Knochenbrüche können bei nicht richtiger Ausheilung zu einer Veränderung der Beinachsen führen. Insbesondere bei gelenknahen Brüchen besteht die Möglichkeit einer Schädigung der dort befindlichen Wachstumsfugen des Knochens. Hierdurch kann sich das Längenwachstum verändern oder die Ausbildung eines O- oder X-Beines resultieren. 

Bein einer Achsfehlstellung steht die klinische Untersuchung im Vordergrund. Bei stark ausgeprägten X-Bein stoßen die Knieinnenseiten beim Gehen aneinander. Die Kinder müssen breitspurig gehen oder das Bein kreisförmig nach vorn bewegen. Bei X-Beinen klagen die Kinder gehäuft über Schmerzen am Kniegelenk, besonders nach sportlicher Belastung. Bei den selteneren O-Beinen stehen die Sprunggelenke sehr nah zusammen, die Kinder laufen je nach Ausprägung über die Fußaußenkante. 

Eine Therapie der Beinachsfehstellung erfolgt niemals aus  kosmetischen Gründen, sondern nur bei funktionellen Problemen und bei Fehlstellung, die zu einer vorzeitigen Arthrose (Gelenkverschleiß) führen können. Dies liegt dann vor, wenn ein X-Bein so stark ausgeprägt ist, dass die Tragachse des Beines zu weit nach außen verläuft ( bei O-Beinen nach innen) und hier zu einem verstärkten Abrieb der Gelenkfläche führen kann. 

Konservative Therapiemaßnahmen der knöchernen Fehlstellungen gibt es nicht. Schienen und Spezialschuhversorgung sind nach heutigen Wissenstand ohne Erfolg. Das Gangbild kann durch physiotherapeutische Schulung verbessert werden, die Beinachse wird hierdurch jedoch nicht korrigiert. 

Liegt eine Beinachsfehstellung von 20° und mehr vor, kann bei Jugendliche mit noch offenen Wachstumsfugen durch einen kleinen Eingriff das Wachstum beeinflusst und die Achse hierdurch korrigiert werden. So wird bei X-Beinen an der Knieinnenseite durch das Einbringen einer kleinen Platte in Höhe der Wachstumsfuge das Wachstum innenseitig gebremst. Das Kniegelenk wächst an der Außenseite im Längenwachstum weiter. Nach etwa 9-12 Monaten ist in der Regel hierdurch eine gerade Beinachse erreicht. 

Wesentliche Voraussetzung für diese Methode ist die genaue Achsanalyse und eine Wachstumsprognose um den richtigen Zeitpunkt zu wählen. Dieser liegt in der Regel kurz vor der Pubertät.

Beinachsveränderungen mit Ausbildung von O- oder X-Beinen gehören zur normalen kindlichen Entwicklung. Verbleibt nach dem 10. Lebensjahr ein stark ausgeprägtes X-Bein (selten O-Bein), ist eine Therapie erforderlich um Spätschäden zu vermeiden.  

Das vordere Knieschmerzsyndrom

11% aller Menschen leiden an einem sogenannten vorderen Knieschmerz. Es werden häufig wechselnde, brennende Schmerzen am streckseitigen Kniegelenk beklagt. Sie treten besonders auf beim Absteigen der Treppen, tiefen Hocken und langem Sitzen. Beim chronischen Verlauf wird über Dauer- und Ruheschmerzen geklagt. 

Das Kniegelenk stellt ein Scharniergelenk dar. Im vorderen Abschnitt ist die Kniescheibe als größtes Sesambein in den Streckapparat zwischen den Muskeln und Sehnen eingefügt. Die Kniescheibe verläuft genau mittig in der Oberschenkelrolle befindlichen Rinne. Sie stabilisiert das Kniegelenk besonders in gebeugter Stellung in dieser Rinne. Störungen der Beinachse führen zu einer sofortigen Verlagerung der Kniescheibe aus ihrer idealen Position, in der Regel wird sie dann nach außen verlegt. So entsteht eine Versetzung, zum Beispiel bei X-Beinen, oder bei Knick-Senk-Füßen. Durch diese Verlagerung wird die Kniescheibenfläche fehlbelastet, in Extremfällen springt sie nach außen heraus (Patelllaluxation). Besondere Formen der Kniescheibe oder ein Fehlen der Führungsrinne im Oberschenkelrollenknochen begünstigen das Herausspringen der Kniescheibe, welches besonders bei jungen Menschen zwischen dem 15. und 20. Lebensjahr auftritt. Bei immer wiederkehrenden Herausspringen (Luxation) führt dies zu einer schmerzhaften Knorpelschädigung (Arthrose). 

Auch Unfälle mit Kniescheibenbrüchen führen zu Knorpelschäden und somit zur Arthrose in dem Gelenk zwischen Kniescheibe und Oberschenkelrolle (Patello-femoral-Gelenk). Bei vielen Patienten mit einem auf die Kniescheibengelenkfläche begrenzten Knorpelschaden ist die Ursache jedoch unklar. 

Das Plica-Syndrom beschreibt ein weiteres Schmerzsyndrom im vorderen Kniegelenk. Im Gelenkbinnenraum verlaufen besonders an der Innenseite der Kniescheibe kleine Schleimhautfalten, die normalerweise keine Schmerzen verursachen. Manchmal entzünden sich diese Falten und vernarben. Durch diese Vernarbungen verkürzen sich die Schleimhautfalten und reiben über der Innenseite der Oberschenkelrolle. Diese schmerzhafte Schleimhautfalten werden über eine Kniegelenkspiegelung entfernt. 

Bei jungen Patienten führt eine Verkürzung der Muskeln und Sehnen am beugseitigen Kniegelenk zum vorderen Knieschmerzsyndrom. Diese verkürzten Muskeln und Sehnen sind über Seitenbänder mit der Kniescheibe verbunden. Hierdurch wird dann die Kniescheibe gegen die Oberschenkelrolle gedrückt, wodurch erhebliche  Schmerzen entstehen können. Eine intensive Aufdehnung dieser verkürzten Muskeln und Sehnen bewirkt eine Linderung beziehungsweise Aufhebung dieser Beschwerden. 

Bei Sportlern mit hoher Sprungbelastung (Volleyball etc.) oder ständigen Anspannungen der Kniescheibensehne (Fußball) kann es zu einer Entzündung der Sehne am unteren Ende der Kniescheibe (Patellaspitzensyndrom) kommen. Durch eine anfängliche Schonung, Kältetherapie, sowie bestimmte Medikamente kann eine Aufhebung der Akutsymptomatik erreicht werden. Im Anschluss erfolgt ein Trainingsaufbau zur Wiedererlangung der sportlichen Leistungsfähigkeit. 

Die Therapie des vorderen Knieschmerzsyndroms richtet sich nach der Ursache, die durch bestimmte Untersuchungen festgestellt werden kann. 

Bei Verlagerung der Kniescheibe nach außen kann in manchen Fällen durch eine gezielte Krankengymnastik mit Aufbau des innenseitigen Oberschenkelmuskels die Führung der Kniescheibe verbessert werden. 

Bei ursächlichen Knick-Senk-Füßen wird mit entsprechenden Einlagen die Beschwerdesymptomatik aufgehoben. Liegt ein X-Bein als Ursache vor, so muß eine entsprechende Achsenkorrektur durchgeführt werden. 

Bei zu flacher Gelenkfläche der Kniescheibe und immer wiederkehrendem Herausspringen (Patellaluxation) muß die Kniescheibe durch eine Operation stabilisiert werden. Hierbei wird zum Beispiel das wichtige innenseitige Kniescheibenband durch eine körpereigene Sehne rekonstruiert (MPFL-Plastik). Hierdurch wird das Herausspringen der Kniescheibe aufgehoben und ein möglicher Knorpelschaden verhindert. 

Sind die Schmerzen durch eine Arthrose an der Kniescheibengelenkfläche bedingt, kann durch eine Spiegelung (Arthroskopie) der Knorpel geglättet werden. Durch einfache Verfahren kann die Bildung eines Ersatzknorpels bewirkt werden (zum Beispiel Mikrofrakturierung). 

Bei fortgeschrittenem isolierten Knorpelschaden an der Kniescheibengelenkfläche muss in bestimmten Fällen diese Gelenkfläche ersetzt werden. Hierbei wird nicht das komplette Kniegelenk als künstliches Gelenk ersetzt, sondern als Minimalverfahren nur die betroffene Gelenkfläche der Kniescheibe und der dazugehörigen Oberschenkelrolle.  

Knorpeltransplantation zur Rekonstruktion von Defekten am Kniegelenk 

Die Funktion und die Belastbarkeit eines Kniegelenkes wird maßgeblich von der Beschaffenheit des Gelenkknorpels bestimmt. Unbehandelt führt jeder Knorpelschaden zur Arthrose. Das betroffene Gelenk ist dann in der Bewegung und in der Belastbarkeit stark eingeschränkt und schmerzhaft. 

 Knorpelschäden am Kniegelenk sind häufig die Folge von Sportverletzungen. Der menschliche Körper kann herausgebrochene Knorpelanteile nicht nachbilden. Es entstehend Defekte in der Gelenkoberfläche, unbehandelt brechen die Ränder dieser Defekte weiter auf. Es resultiert die Zerstörung des Gelenkes, die Arthrose. 

 Durch einfache operative Verfahren können diese Defekte am Kniegelenk per Spiegelung (Arthroskopie) geglättet und gesäubert werden. Gleichzeitig können diese Defekte durch die sogenannte Mikrofrakturierung – hierbei werden kleine Löcher in die zerstörten Knorpel-Knochenzonen eingebracht – wieder aufgebaut werden. Es entsteht hierdurch jedoch nur ein weiches Ersatzgewebe. 

 Abzugrenzen sind hiervon die biologischen Rekonstruktionsverfahren von Knorpelschäden. Die Defekte werden durch körpereigene Knorpel, bzw. Knorpel-Knochentransplantate wieder aufgebaut. Es unterscheiden sich dabei 2 Verfahren. 

 Bei der ACT-Plastik werden körpereigene Knorpelzellen im Labor aufbereitet und gezüchtet. In einem ersten Eingriff wird dabei ein reiskorngroßes Knorpelstück per Gelenkspiegelung aus dem Kniegelenk entnommen. Dieses Knorpelstück wird dann in einem Speziallabor vermehrt. Nach 2 bis 4 Wochen kann das Material dann in einer 2. Operation in den Defekt eingebracht werden. Die Knorpelzellen sind dabei in einer gelartigen Substanz eingelagert. Diese Gelmatrix wird in den gesäuberten Knorpeldefektbereich eingelegt und verklebt. 

Zu Unterscheiden ist dieses Verfahren von der Knorpel-Knochentransplantation (OATS-Plastik). Hierbei wird in einer Operation aus einem nicht belasteten Bereich des Kniegelenkes ein Knorpel-Knochenzylinder entnommen. Diese Zylinder werden mit einem Hohlbohrer in einem Durchmesser von 6 bis 10 mm gewonnen. Dieser Zylinder kann dann passgenau in den ausgebohrten Defekt eingebracht werden, so dass die Knorpeloberfläche stufenfrei wieder hergestellt ist. 

Bei beiden Verfahren muss das Kniegelenk nach der Operation 6 Wochen entlastet werden. Während dieser Zeit ist eine intensive Rehabilitation zur Wiedererlangung der Bewegung und zum Erhalt der Kraft erforderlich. Sportarten sind nach 6 Monaten wieder möglich. 

Die Voraussetzung für beide Verfahren sind lokalisiert begrenzte Knorpelschäden. Der umgebene Knorpel muss intakt sein. Der unter dem Knorpeldefekt liegende Knochen muss gut durchblutet sein. Nur bei einem stabilen Gelenk kann eine Knorpeltransplantation langfristig Erfolg haben. Liegt zum Beispiel ein Kreuzbandriss vor, so muss dieser durch eine entsprechende Kreuzbandersatzplastik therapiert werden. 

Eine weitere Voraussetzung ist ein intakter Meniskus. Dieser liegt als Puffer zwischen den Ober- und Unterschenkelknochen des Kniegelenkes und verhindert den Knorpelabrieb. 

Ein vermehrter Knorpelabrieb entsteht auch durch ein X- oder O-Bein. Ist die Beinachse nicht korrekt, so muss diese vor oder bei der Knorpeltransplantation korrigiert werden. Manchmal ist aber auch eine Beinachsänderung zur Entlastung der knorpeltransplantierten Seite notwendig. Liegt zum Beispiel ein Knorpelschaden auf der Innenseite des Kniegelenkes vor, muss zur dauerhaften Entlastung die Beinachse als X-Bein verändert werden. 

Knorpeldefekte im Kniegelenke führen zu einer Zerstörung der Gelenkoberfläche und unbehandelt zur Arthrose. Die betroffenen Patienten müssen als letzte Therapie die Möglichkeit eines künstlichen Gelenkersatzes in Erwägung ziehen. Durch eine Knorpel(-Knochen)-Transplantation können diese Defekte rekonstruiert und ein Fortschreiten verhindert werden.