Mai 2023 – Ausgabe 41

Die posttraumatische Arthrose des Kniegelenks und ihre endoprothetische Versorgung

Dr. med. Michael T. Kremer

Schlüsselwörter: posttraumatische Arthrose, Kniegelenk, Endoprothetik

Die Arthrose des Kniegelenks ist neben der Hüftgelenksarthrose die häufigste Arthroseform in Deutschland. Der größte Teil sind „normale“ Verschleißarthrosen, aber mehr als jede zehnte Arthrose (12 %) entwickelt sich als Folge einer Gelenkverletzung [1].

Das Kniegelenk ist sowohl nach intra- als auch nach extraartikulären Frakturen besonders häufig von Arthrose betroffen. Nach Tibiakopf- oder distaler Femurfraktur tritt eine posttraumatische Arthrose mit 21 % – 74 % innerhalb von zehn Jahren auf [2]. Aber auch Kapsel-/Bandverletzungen mit resultierender Instabilität, Meniskusverletzungen oder direkte Knorpelschäden können Auslöser einer posttraumatischen Arthrose sein. Je nach Ausmaß der Schädigung werden bei über 80 % der Patientinnen und Patienten mittelfristig posttraumatische Arthrosen beobachtet. Das Kniegelenk ist bei jedem Schritt einer sehr hohen mechanischen Belastung ausgesetzt. Daher stellt nach Verletzungen die anatomische Rekonstruktion der Gelenkfläche ebenso wie die Wiederherstellung einer anatomische Beinachse den Schlüssel zur Vermeidung posttraumatischer Arthrosen des Kniegelenks dar. Ist die verbliebene Gelenkstufe kleiner als 2 mm und die Achsabweichung unter 8°, so werden zumindest im mittelfristigen Follow-up Arthroseraten von nur 6 % beschrieben [3]. Zudem ist die Wiederherstellung anatomischer Achsenverhältnisse auch in Hin- blick auf eine spätere endoprothetische Versorgung ein entscheidender Faktor und sollte daher im Rahmen der Osteosynthese entsprechend bedacht werden.

Beschleunigte Degeneration des Gelenkknorpels

Aber es sind nicht nur mechanische Faktoren, die bei der posttraumatischen Arthrose eine Rolle spielen. Obwohl noch lange nicht alle Faktoren der posttraumatischen Arthrose vollständig verstanden sind, scheint die Kombination aus mechanischem Schaden und Ausschüttung pro-inflammatorischer Zytokine (insb. Interleukin-1 und Tumor-Nekrosefaktor α) eine wesentliche Ursache der raschen Arthroseentwicklung zu sein. Bekannt ist, dass das veränderte Zytokinspektrum zu einer beschleunigten Degeneration des Gelenkknorpels führt und zudem die synoviale Entzündungsreaktion verstärkt [4]. Aufgrund dieser beschleunigten Degeneration liegt der Zeitpunkt, zu dem eine endoprothetische Versorgung notwendig wird, mit durchschnittlich 62 Jahren etwa zehn Jahre früher als bei der primären Arthrose [2]. Diese posttraumatischen Arthrosen stellen den Operateur, aber auch das gesamte Behandlungsteam vor eine ganze Reihe besonderer Herausforderungen, die eine differenzier- tere präoperative Analyse erfordern.

Diagnostik

Bereits der klinischen Untersuchung kommt ein besonderer Stellenwert zu. Insbesondere die Inspektion der vorbestehenden Narben und die Weichteilsituation sind zur Planung der operativen Zugangswege unabdingbar. Die Planung der späteren Versorgung erfordert eine differenzierte Stabilitätsprüfung sowie das präoperative Bewegungsausmaß. Die Einbeziehung der Anamnese, im Besonderen aber der Voroperationen und deren Zugangswege mit eventuell noch einliegendem Fremdmaterial, sind obligat. Die radiologische Diagnostik um- fasst die Standardaufnahmen des Kniegelenks sowie eine Ganzbeinstandaufnahme, um knöcherne Deformitäten und Achsabweichungen genau analysieren zu können. Im Einzelfall kann auch eine gehaltene Aufnahme zur Objektivierung der ligamentären Instabilität hilfreich sein. Gerade bei unklarer Konsolidierung der Fraktur oder zur genaueren Darstellung knöcherner Defekte ist eine CT-Diagnostik zu empfehlen. Insbesondere bei großen knöchernen Defektsituationen ist die CT-Diagnostik vorteilhaft, um bereits präoperativ eine Planung der be- nötigten Augmentationsoptionen durch- führen zu können. Bei komplexen Achs- und insbesondere Rotationsfehlstellungen kann eine Computertomographie zur Vermessung (3D-Planung) hilfreich sein.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Um- gang mit einliegendem Osteosynthese- material. Es ist hinreichend bekannt, dass trotz fehlender Symptomatik Implantate bakteriell kontaminiert sein können. Wie hoch die Rate an okkulten Kontaminationen des Osteosynthesematerials ist, kann nur vermutet werden. In der Literatur werden Raten von bis zu 70 % publiziert. Daher ist, wenn möglich, ein zweizeitiges Vorgehen zu empfehlen. Im Rahmen der Metallentfernung sollten dann ausreichend mikrobiologische und histologische Pro- ben gewonnen werden, evtl. kann zusätzlich eine Sonifikation des Implantates erfolgen.

Eine Herausforderung stellen die zunehmend differenzierteren Versorgungskonzepte der Tibiakopffrakturen mit multiplen Zugängen dar. Insbesondere die dorsalen Zugänge, aber auch erweiterte posterolaterale und postero-mediale Zugänge, können die Metallentfernung deutlich erschweren (Abb. 1). Aufgrund einer bis zu zehnfach erhöhten Rate septischer Komplikationen kommt der präoperativen Infektdiagnostik ein wesentlicher Stellenwert zu.

Zugang und Weichtelmanagement

Insbesondere nach multiplen Voroperationen, offenen Frakturen oder starker Narbenbildung können bereits die Wahl des Zugangs und ein effektives Weichteilmanagement wegweisend für die weitere Behandlung sein. Wenn möglich, sollte über einen vorbestehenden Zugang oder eine Erweiterung desselben die Prothesenimplantation erfolgen. Grundsätzlich erscheint die zuletzt komplikationslos verheilte Narbe am risikoärmsten. Bei multiplen Zugängen sollte aufgrund der Blutversorgung am Kniegelenk die am weitesten lateral gelegene Narbe verwendet werden. Ist bereits prä- oder intraoperativ von einem hohen Nekroserisiko auszugehen oder erscheint ein spannungsfreier Wundverschluss nicht möglich, so ist eine primäre Lappenplastik sinnvoll. Ein medialer oder in seltenen Fällen lateraler Gastrocnemiuslappen reicht in den meisten Fällen aus und ist als gestielter Lappen komplikationsarm auch von Endoprothetikern anzuwenden.

Bei größeren bestehenden oder zu er- wartenden Defekten ist auch die Defektdeckung mittels freiem Lappen interdisziplinär im Vorfeld zu planen. Grundsätzlich sind alle Standardzugänge zum Kniegelenk durchführbar. Gerade in Hin- blick auf die häufig lateral liegenden vorherigen Zugänge, aber auch in Hinblick auf die Erweiterbarkeit, sind die lateralen Zugänge häufig zu empfehlen. Als Zugangserweiterung steht vor allem beim lateralen Zugang, bei hochgradiger Flexionseinschränkung oder Patella baja die Tuberositas-Osteotomie zur Verfügung. Sie bietet eine hervorragende Exposition sowie die Möglichkeit einer nachfolgenden Versetzung der Tuberositas. Die Komplikationsrate der Tuberositasosteotomie liegt bei ca. 8 %, wobei vor allem die sekundäre Dislokation, Schmerzen oder Avulsionsfrakturen beschrieben sind. Damit ist die Komplikationsrate vergleichbar der Rate an Patellasehnenabrissen, welche jedoch deutlich schlechtere Revisionsmöglichkeiten zeigen als die Tuberositasosteotomie.

Für den medialen Zugang steht als Option bei unzureichender Exposition der sog. „Rectus snip“ zur Verfügung, welcher vor allem bei bestehender Patella alta zu empfehlen ist. Dieser bereits 1983 von Insall beschriebene Zugang gewinnt in der letzten Zeit zunehmende Beachtung, da er einfach und ohne relevante funktionelle Einbußen durchzuführen ist [5]. Die Erweiterungsmöglichkeiten nach distal sind für beide Zugänge vergleichbar.

Implantatauswahl

Wie auch bei der primären Arthrose sollte im Hinblick auf Standzeit, funktionelles Ergebnis und Revisionsmöglichkeiten der geringstmögliche Kopplungsgrad der Prothese angestrebt werden. Bei ausreichender Bandstabilität sowie keinen relevanten Achs- oder Rotationsfehlstellungen ist meistens der bikondyläre Oberflächenersatz ausreichend. Insbesondere bei präoperativ bestehender Streckhemmung besteht jedoch eine relative Kontraindikation für ein kreuzbanderhaltendes Implantat [6].

Fallbeispiele

Anhand der folgenden vier Fallbeispiele werden individuelle Lösungen für die endoprothetische Versorgung posttraumatischer Kniegelenksarthrosen vorgestellt.

Fall 1: Zustand nach lateraler Tibiakopf-Impressionsfraktur

Nach Metallentfernung zeigt sich der ausgeprägte laterale Defekt mit intraartikulärer Valgus-Fehlstellung. Bei stabilen Seitenbändern erfolgte die Implantation einer Kreuzband-ersetzenden Knieprothese mit tibialem Stem, lateralem Augment und Bone Impaction grafting.

Eine exzessive Proximalisierung der Gelenklinie durch Verwendung hoher Inlays oder geringe tibiale Resektion zum Ausgleich von Bandinstabilitäten sollte jedoch vermieden werden. Dies führt zwangsläufig zu einer Pseudopatella baja. Bereits bei einer Proximalisierung um 4 mm werden signifikant schlechtere funktionelle Ergebnisse in der Literatur beschrieben [7]. Bei präoperativ bestehender Patella baja sind diese Effekte noch ausgeprägter und die Anhebung der Gelenklinie führt zu einer starken Erhöhung des patellofemoralen Anpressdrucks mit entsprechend hohen Raten an patellofemoralen Beschwerden [8]. Grundsätzlich sind die meisten OP-Techniken wie z.B „measured resection“ und „gap balancing“ möglich. Aufgrund der häufig bestehenden ligamentären Imbalancen ist bei der weichteilbalancierten Technik jedoch Vorsicht geboten. Insbesondere Innenbandinstabilitäten führen zum Teil zu ausgeprägten femoralen Innenrotationen. Bestehen Instabilitäten in Beugung, kommt es durch die notwendigen femoralen Nachresektionen zu einer Proximalisierung der Gelenklinie mit den oben genannten Folgen einer Pseudopatella baja. Bei der „measured resection“-Technik ist bei nicht anatomisch rekonstruierter intraartikulärer Femurfraktur mit Beteiligung der Kondylen Vorsicht geboten. Durch Fehlpositionierung der Kondylen kann der Winkel zwischen posteriorer Kondylenebene und transepikondylärer Achse deutlich verändert sein, sodass eine standardisierte Außenrotation von z. B. 3° zu relevanten Fehlstellungen führen kann. Hier ist alternativ eine Ausrichtung unter Kontrolle der Whiteside-Line oder der anterioren Femurkortikalis hilfreich. Auch eine CT-gestütze Planung, ggf. mit patienten-spezifischen Instrumentarien, oder die intraoperative Navigation/Robotik lässt die präoperativ bestehenden Fehlstellungen besser verifizieren und intraoperativ einfacher korrigieren [9].

Fall 2: Kombinierte femorale und tibiale posttraumatische Fehlstellung

Die OP-Planung bei dieser kombinierten Fehlstellung erfolgte mittels 3-D-CT (Computertomographie), insbesondere, um Rotationsfehlstellungen zu erkennen. Unter Verwendung patientenspezifischer Instrumentarien wurde eine gute Wiederherstellung der Beinachsen und Gelenkstellungen erzielt. Bei femoralen Implantaten oder Fehlstellungen des Schaftes ist in manchen Fällen eine intramedulläre Ausrichtung der femoralen Schnittlehre technisch nicht möglich, sodass in diesen Fällen ebenfalls die Navigation oder CT-/MRT geplante Schnittblöcke hilfreich sein können [2].

Fall 3: Arthrose des Kniegelenks nach distaler Femurfraktur und Unterschenkelschaftfraktur

Bei dem 72-jährigen Patienten bestand eine posttraumatische Arthrose des Kniegelenkes nach distaler Femurfraktur und Unterschenkelschaftfraktur. Zusätzlich kam es zu einer periprothetischen Femurfraktur Typ UCS C, die plattenosteosynthetisch versorgt wurde. Bei extraartikulärer Fehlstellung des distalen Femurs und einliegender Platte erfolgte die Planung einer patientenspezifischen Versorgung mit Implantation einer PS-Prothese.

Bei ausgeprägter ligamentärer Instabilität, die mit einer bikondylären Prothese nicht ausreichend stabilisiert werden kann, ist ein höherer Kopplungsgrad der Prothese notwendig. Hier stehen modulare, teil- oder vollgekoppelte Systeme zur Verfügung. Diese bieten zudem die Möglichkeit, selbst große knöcherne Defekte zu augmentieren und dadurch eine ausreichende metaphysäre Rotationsstabilität zu erzielen. Neben metallenen Augmenten stehen je nach System Sleeves oder Cones zur metaphysären Defektrekonstruktion zur Verfügung. Wenn immer möglich, sollte auch eine biologische Augmentation aus autologem Knochen (z. B. knöcherne Resektate) oder allogenem Knochen erwogen werden, um ein Downsizing und Downstaging der Defekte zu erzielen. Präoperativ wird die ligamentäre Stabilität zumeist überschätzt, da die häufig bestehenden Kontrakturen eine Pseudo-Stabilität vortäuschen können. Zudem werden radiologisch die knöchernen Defekte eher unterschätzt. Gerade bei posttraumatischen Arthrosen ist daher die Vorhaltung höher gekoppelter Systeme mit unterschiedlicher Stielverlängerung sowie die Möglichkeit einer defektadaptierten Augmentation zwingend zu fordern. Gerade bei extraartikulären Fehlstellungen kann auch eine ein- oder zweizeitige Achskorrektur notwendig werden.

Fall 4: Massives Genu valgum nach proximaler Unterschenkelfraktur bei angeborener Valgusstellung

Bei angeborener Valgusstellung kam es in Folge einer in Fehlstellung verheilten proximalen Unterschenkelfraktur zu einem massiven Genu valgum. Um bei ligamentärer Instabilität die Implantation einer gekoppelten Prothese durchführen zu können, wurde einseitig eine mediale Closed-Wedge-Osteotomie mit Platten-Osteosynthese und zementfreier modularer Revisionsprothese durchgeführt (Abb. 5).

Im Hinblick auf die knöcherne Defektsituation zeigen posterior-stabilisierte Prothesendesigns bei AORI I-Defekten überlegene Ergebnisse, bei AORI II und III ist einer teil- bzw. vollgekoppelten Prothese der Vorzug zu geben [10].

Ergebnisse

Die Evidenzlage der posttraumatischen Knieendoprothetik ist überschaubar. Zum einen ist die Inzidenz verhältnismäßig gering, zum anderen ist auch die Vergleichbarkeit aufgrund der meist komplexen Konstellationen schwierig. Eine aktuelle Auswertung französischer Krankenkassendaten fasst über 3500 posttraumatische Arthrosen zusammen [11]. Die erhobenen Daten zeigten ein signifikant erhöhtes Risiko für Revisionsoperationen, Serombildung, Wundheilungsstörungen, periprothetische Frakturen sowie Früh- oder Spätinfekte 90 Tage bzw. zwei Jahre nach Operation. Die Komplikationsraten liegen 2- bis 4,5-fach höher als in der Primärendoprothetik.

Eine retrospektive Arbeit aus der Mayo Clinic konnte für 531 Patienten Daten über einen Zeitraum von 20 Jahren aus- werten [2]. Hier bestätigen sich die oben genannten früh- und mittelfristigen Komplikationen auch im Langzeitverlauf. Das 20-Jahresüberleben der posttraumatischen Endoprothese ist mit 67 % signifikant geringer im Vergleich zur primären Endoprothetik mit Standzeiten von 75 % nach 20 Jahren.

Es zeigte sich eine erhöhte Revisionsrate bei höheren Kopplungsgraden, insbesondere als Folge septischer oder aseptischer Lockerung. Auffällig ist, dass insbesondere semiconstrained-Prothesen hier die höchsten Revisionsraten (ca. zweifach erhöhtes Risiko) aufweisen, während vollgekoppelte Systeme dem bikondylären Oberflächenersatz nahezu vergleichbar sind.

Die Gesamtkomplikationsrate wird in der Literatur bis über 30 % angegeben. Einzelne Publikationen geben sogar bis 60 % Komplikationen an [12]. In der jüngeren Literatur zeigt sich jedoch erfreulicherweise ein Trend zur deutlichen Verbesserung der Ergebnisse. Insbesondere durch das gewachsene Verständnis und die neuen Möglichkeiten der knöchernen Fixierung (3-Zonen-Modell, Sleeves, Cones) nähern sich die aseptischen Lockerungsraten zunehmend denen der Primärendoprothetik an. Auch die PROMs zeigen eine deutliche Besserung über die Jahre. Trotz optimierter präoperativer Analyse muss bei den signifikant hohen Infektionsraten weiterhin ein Hauptaugenmerk auf dieses Problem gelegt werden.

Fazit für die Praxis

Die gesamte Behandlung von Patienten mit posttraumatischer Arthrose ist deutlich zeitintensiver, komplexer und komplikationsträchtiger verglichen mit der Primärendoprothetik. Durch Verbesserung der präoperativen Vorbereitung und Infektdiagnostik konnten die Früh-Komplikationen signifikant reduziert werden. Bereits in der präoperativen Vorbereitung, Planung und intraoperativen Umsetzung werden hohe Anforderungen
an das Operations- und das gesamte Behandlungsteam gestellt. Der Ressourcenbedarf für solche Eingriffe (Vorhaltung modularerer Revisisonssysteme, allogener Knochenaufbau, metallische Augmentationsmöglichkeiten) ist wesentlich höher. Durch verbessertes Verständnis der Verankerungsphilosophien (3-Zonen-Modell) und optimierte Implantatfixierung (Cones, Sleeves) konnten die mittel- bis langfristigen Ergebnisse ebenfalls verbessert werden.

Ein wichtiger Aspekt der Behandlung ist die differenzierte Aufklärung der zumeist jungen Patienten über Komplikationsrate, Standzeiten und zu erwartendes funktionelles Ergebnis. Dies ist notwendig, um eine überzogene Erwartungshaltung und den Vergleich zur primären Endoprothetik zu vermeiden.

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