Patienten

Neue Lebensqualität durch Knorpelersatz

Durch Unfälle, Sportverletzungen und Überbelastung nimmt die Zahl der Knorpelschäden immer mehr zu. Durch eine Knorpelzellentransplantation kann das geschädigte Gewebe rekonstruiert werden und neue Lebensqualität bringen.

Gelenkknorpel

Hyaliner Knorpel – unverzichtbarer Bestandteil unserer Gelenke

Die Knochenendflächen der beweglichen Gelenke sind mit einer Knorpelschicht überzogen, die durch ihren einzigartigen Aufbau einen praktisch reibungsfreien Ablauf von Bewegung ermöglicht. Dieser Knorpel wird als hyaliner Knorpel bezeichnet.

Der hyaline Gelenkknorpel ist bezüglich seiner biomechanischen Eigenschaften einzigartig. Es gibt bis zum heutigen Tage keinen von Menschenhand hergestellten Werkstoff, der mit dem Gelenkknorpel im Bezug auf Steifheit, Elastizität und Reibung vergleichbar wäre. Er zeichnet sich durch hohe Druckfestigkeit und stoßdämpfende Eigenschaften aus. Der hyaline Gelenkknorpel besteht zum größten Teil aus einer Matrix - einem dreidimensionalem Netzwerk aus kollagenem Fasergewebe, Aggrekan und Wasser. Nur 1-3% seines Volumens werden durch Knorpelzellen gebildet.

Die Matrix ermöglicht durch ihren Aufbau eine hohe Druckstabilität bei gleichzeitig guter Elastizität. So ist es dem Knorpel möglich, sich bei Belastung – ähnlich dem Prinzip einer Feder – zu verformen, um nach Belastungsende seine ursprüngliche Form zurückzuerlangen.

Da der Gelenkknorpel des Erwachsenen keine direkte Blut- oder Nervenversorgung besitzt, hat er nach Verletzungen oder krankheitsbedingten Veränderungen nur ein sehr eingeschränktes Selbstheilungsvermögen.

Das führt zu dem großen Problem: Gelenkknorpel kann nicht nachwachsen

Von Unfällen, Sportverletzungen und Überbelastung nimmt die Zahl der Knorpelschäden in Knie- und Sprunggelenken immer mehr zu. Aus den bereits genannten Gründen kann sich der Gelenkknorpel nach Verletzung nur selten regenerieren. Meist verbleibt der Defekt als Loch im bestehenden Knorpelüberzug. Dieses wird dann über die Jahre zunehmend größer bis der Knorpel des gesamten Gelenks von der Zerstörung betroffen ist.

Manchmal versucht der Körper den Defekt zu heilen. Dabei entsteht in der Regel, jedoch nur minderwertiges Ersatzgewebe. Vor allem bei größeren Defekten kann dieses Narbengewebe auf Dauer jedoch nicht die starken Druckbelastungen kompensieren und wird daher schnell wieder abgenutzt, so dass auch in diesen Fällen in kurzer Zeit meist erneut Beschwerden auftreten.

Wenn also der „Stoßdämpfer“ Knorpel einmal defekt ist, leidet der Patient früher oder später an Folgeerscheinungen wie Schmerzen, Schwellung und Bewegungsblockaden. Er muss auf Dauer mit Arthrose, Gelenkversteifung und einem künstlichen Gelenkersatz rechnen.

Dabei wird der unter dem Knorpeldefekt liegende Knochen mit kleinen Meißeln aufgebrochen. Durch die Öffnung können Blut, Knochenmark- und Stammzellen in den Defekt eintreten und diesen mit einem Narbengewebe auffüllen. Es entsteht ein sogenannter Faser- oder Ersatzknorpel. Dieser Ersatzknorpel unterscheidet sich jedoch biologisch und feingeweblich wesentlich von dem ursprünglichen Gelenkknorpel. Er ist z.B. bei weitem nicht so belastbar. Aus diesem Grunde sollte eine Mikrofrakturierung nur bei kleinen Knorpeldefekten erfolgen. Der Vorteil dieser Behandlung liegt in erster Linie darin, dass sie arthroskopisch und einzeitig durchgeführt werden kann.

Die autologe osteochondrale Zylindertransplantation, auch Mosaikplastik, OCT oder OATS genannt, ist ein Verfahren, in dem Knorpel/ Knochenzylinder aus einem weniger belasteten Gelenkanteil entnommen und in den Defektbereich eingebracht werden. Dadurch kann ein großer Teil des Defekts mit hyalinem Gelenkknorpel gedeckt werden. In den Lücken zwischen den Zylindern bildet sich allerdings der wenig belastbare Faserknorpel aus, so dass ein Mischknorpelgewebe entsteht. Durch die Notwendigkeit aus nicht belasteten Bereichen Knorpel-Knochenstanzen zu entnehmen, ist auch diese Behandlung auf kleinere Defekte begrenzt. Entnimmt man zu viele Spenderzylinder zur Defektdeckung, können die Knorpeldefekte an der Entnahmestelle dort zu einer schmerzhaften Arthrose führen. Man spricht dann von einer „Entnahmemorbidität“.

Die ACT bietet als einziges Verfahren die Möglichkeit, auch größere Defektflächen biologisch zu rekonstruieren, ohne dabei das Risiko einer erheblichen Entnahmemorbidität einzugehen. Hierbei wird aus einem nicht tragenden Gelenkbereich eine kleine Menge Knorpel im Rahmen einer Gelenkspiegelung (= Arthroskopie) entnommen.
Der entnommene Knorpel wird in unsere GMP-gerechten Reinraum-Laboratorien gebracht und dort aufbereitet. Dabei werden die im Knorpel enthaltenen Zellen (Chondrozyten) aus ihrer Grundsubstanz isoliert und in Zellkulturflaschen vermehrt. Wenn die erforderliche Zellzahl bezogen auf die Defektfläche erreicht ist, werden die Chondrozyten in ein Trägermaterial eingesät. Dort beginnen sie mit der Produktion von Knorpelgrundsubstanz. Das so entstandene individuelle Implantat ist nach genau 3 Wochen zur Transplantation bereit.
Im Gegensatz zur konventionellen ACT (hier wird ein Knochenhautlappen über den präparierten Defekt genäht unter den die Zellen dann in wässriger Lösung injiziert werden) kann das kollagengestützte Knorpelzelltransplantat, nachdem es mit Hilfe spezieller OP-Instrumente entsprechend der Defektgröße und -form ausgestanzt wurde, einfach und passgerecht in den Defekt eingelegt werden. Auch das zeitaufwändige wasserdichte Einnähen entfällt bei dieser Form der ACT. Der Träger wird mit ein paar wenigen Nähten fixiert. Somit verkürzt sich die OP-Zeit bei der trägergekoppelten ACT deutlich. Das von TETEC verwendete Biomaterial wurde speziell für menschliche Knorpelzellen entwickelt und besitzt daher im Vergleich zu anderen Biomaterialien weltweit einzigartige Eigenschaften.
Die bisherigen Untersuchungen an weit über 400 Patienten, die mit einer ACT unter Verwendung unseres innovativen Biomaterials versorgt wurden, zeigen insbesondere, dass die Komplikationsrate gegenüber der konventionellen Form der ACT – bei mindestens gleich guten klinischen Ergebnissen – deutlich gesenkt werden konnte. Das Verfahren ist wesentlich schneller und die Rehabilitationsphase kürzer, weshalb sich in den letzten Jahren mehr und mehr die matrixgekoppelte Form der ACT durchgesetzt hat.

Bei Defekten an der Oberschenkelrolle sollten 24 Stunden Bettruhe nach der Operation eingehalten werden. Für insgesamt 6 Wochen darf das betroffene Bein nur mit maximal 20 kg teilbelastet werden. Danach soll die Belastung alle 14 Tage um 20 kg gesteigert werden. Bis zur Vollbelastung können also gut 12 Wochen vergehen. Danach sind leichte sportliche Belastungen wie Schwimmen, Fahrradfahren und Wandern erlaubt. Ein Jahr lang dürfen keine Sprung- und Laufsportarten durchgeführt werden.
Bei Defekten an der Kniescheibe bzw. deren Gleitlager darf das Bein nach der Operation und 24 stündiger Bettruhe sofort voll belastet werden. Der Patient muss für 10 Wochen eine Schiene tragen, die die Beugung des Kniegelenks auf 50° begrenzt. Danach wird die Beugung alle 14 Tage um 20° erhöht. Ein Jahr lang sollten keine Risiko- und Kontaktsportarten durchgeführt werden.
Die dargestellten Nachbehandlungsschemata sind Empfehlungen, die auf den klinischen Erfahrungen der vergangenen Jahre beruhen. Selbstverständlich wird Ihr behandelnder Arzt ein individuelles Nach-behandlungsschema für Sie erarbeiten.

Bandscheibe

Bandscheiben – sensible Funktionseinheit der Wirbelsäule

Die Wirbelsäule besteht aus insgesamt 24 Wirbeln. Sie ist der aufrechten Haltung des Menschen durch eine doppelte S-Form angepasst. Die statische Belastung der Wirbelsäule nimmt von oben nach unten zu. Daher sind degenerative Veränderungen im unteren Bereich am häufigsten. Jeder Wirbel besteht aus einem Wirbelkörper und einem Wirbelbogen. Jeder Wirbelbogen besitzt Gelenkfortsätze, die mit den Gelenkfortsätzen des darüber und darunter liegenden Wirbels zu kleinen Gelenken verbunden sind. Diese Gelenke ermöglichen die Beweglichkeit der Wirbel in bestimmte Richtungen.

Die Wirbelsäule wird in ihrer gesamten Länge vom Wirbelkanal durchzogen. In diesem Kanal verläuft das Rückenmark. Der knöcherne Ring der Wirbelbögen bietet dem Rückenmark Schutz vor Verletzungen. Einschnitte am oberen und unteren Rand der Wirbelbögen ermöglichen den Nerven und Gefäßen den Durchtritt.

Zwischen den benachbarten Wirbeln liegen kräftige Faserknorpelplatten – die Bandscheiben. Sie wirken als feste Bindeglieder und druckelastische Puffer zwischen den Wirbeln.

Bandscheiben bestehen aus einem äußeren Faserring, dem Annulus fibrosus und einem zentralen druckelastischen Kern, dem Nucleus pulpo-sus.

Wie kommt es zu einem Bandscheibenvorfall?

Ein Bandscheibenvorfall ist eine Verlagerung des weichen Kerns der Bandscheibe durch eine Schwachstelle des Faserringes zumeist in Richtung des Rückenmarks oder der Nervenwurzeln. Die meisten Bandscheibenvorfälle treten an der Lendenwirbelsäule im Alter zwischen 30 und 50 Jahren auf. Durch diese Verlagerung kommt es zur Einengung und Kompression der Nerven und Gefäße. Je nach Art und Stärke dieser Verlagerung treten unterschiedliche Symptome auf. Manche Vorfälle bleiben unbemerkt, andere sind mit starken Schmerzen verbunden, manchmal treten zusätzlich Gefühlstörungen und Lähmungen auf.

Solange Schmerzen und Sensibilitätsstörungen vorliegen, kann ein Bandscheibenvorfall in vielen Fällen ohne Operation durch medikamentöse und krankengymnastische Therapie behandelt werden. Wichtig sind zudem anfängliche Bettruhe, Entlastung und Entspannung der Wirbelsäule. Treten allerdings Lähmungen auf, sollte einer operativen Therapie mit Entfernung des Vorfalls der Vorzug gegeben werden, da Nerven durch Kompression dauerhaft geschädigt werden können.

Nach einem Vorfall – gleich ob der Vorfall konservativ oder operativ behandelt wurde – verkleinert sich das Bandscheibenvolumen. Die Stütz- und Dämpfungsfunktion der Bandscheibe ist dann zumeist dauerhaft gestört. Es kann mit zunehmender Höhenminderung der Bandscheibe zu einer Lockerung des Wirbelsäulengefüges kommen. Dieser Segmentlockerung folgt zumeist eine Instabilität, die zu einer erneuten Kompression der Nerven und des Rückenmarks führen kann.

Ein schmerzhafter Kreislauf beginnt, der mit entzündlichen Episoden, dem Absterben von Bandscheibenzellen, Verknöcherungen und häufig auch mit einer pathologischen Gefäß- und Nerveneinsprossung in die betroffene  Bandscheibe verbunden ist.

Nach einem Bandscheibenvorfall tritt häufig eine fortschreitende Degeneration ihrer Strukturen auf, die zu anhaltenden Beschwerden und ernsthaften Komplikationen führen kann. Die Transplantation patienteneigener Bandscheibenzellen (ADCT= autologous disc cell transplantation) ist derzeit die einzige Methode, die einer weiteren Degeneration vorbeugt.

Das vorgefallene Bandscheibengewebe wird in einer minimalinvasiven Operation entfernt. Die Zellen werden in unseren Reinraum-Laboratorien angezüchtet und vermehrt. Drei Monate nach der Operation können die Zellen mittels einer Spritze und in einem polymerisierbaren Hydrogel durch die Haut unter sterilen Bedingungen in den verbliebenen Bandscheibenrest eingespritzt werden. Der relativ lange Zeitraum zwischen der Gewebeentnahme und der Zelltransplantation muss eingehalten werden, damit der schützende Faserring, der durch den Vorfall beschädigt wurde, ausheilen kann. Durch diese Maßnahme  und durch Verwendung des polymerisierbaren Biomaterials ist gewährleistet, dass sich die Zellen in den verletzten Strukturen der Bandscheibe festsetzen und nicht durch eine undichte Stelle entweichen können. 1-2 Tage nach der Zellinjektion kann der Patient das Krankenhaus wieder verlassen.

Dem Eingriff folgt dann im weiteren Verlauf eine standardisierte physiotherapeutische Nachbehandlung die nicht mit größeren körperlichen Einschränkungen verbunden ist.

Behandlung

Sowohl nach Knorpelschäden im Knie- und Sprunggelenk als auch nach einem Bandscheibenvorfall steigt das Risiko einer Degeneration des jeweiligen Gewebes beträchtlich.
Um diese degenerativen Prozesse zu verhindern, müssen frühzeitig Behandlungen durchgeführt werden, die in der Lage sind, das geschädigte Gewebe zu rekonstruieren.
Im Bereich des Knie- oder Sprunggelenks lassen sich in Abhängigkeit der Größe des Knorpeldefektes verschiedene Behandlungsverfahren anwenden (Mikrofrakturierung, Mosaikplastik, ACT). Für die Behandlung eines Bandscheibenvorfalls steht uns eine neue Methode zur Verfügung, die eine Höhenminderung der Bandscheibe und damit die zunehmende Segmentlockerung verhindern kann:
die ADCT ("Autologous Disc Cell Transplantation")

ACT und ADCT sind zellbasierte Verfahren der regenerativen Medizin, die im Wesentlichen durch drei Schritte charakterisiert sind:

3 Schritte

1. Entnahme einer kleinen Menge Gewebe (Biopsie)

2. Züchtung der entnommenen Zellen im Labor

3. Transplantation der Zellen in den Defektbereich

Um sicher zu sein, dass die angezüchteten Zellen in der Lage sind, das entsprechende Gewebe zu regenerieren, ist es überaus wichtig, ihre Qualität (Zellphänotyp) unmittelbar vor der Transplantation zu überprüfen. Aus diesen Gründen führen wir für jedes Implantat validierte zell- und molekular-biologische Qualitätskontrollen mittels modernster Analysemethoden durch und informieren den behandelnden Arzt schriftlich über die Qualität der zu transplantierenden Zellen. Für die wissenschaftlichen Grundlagen einer neu entwickelten Methode, mit der die Qualität der Knorpelzellen nochmals wesentlich verbessert werden kann, erhielt unser Entwicklungsteam einen renommierten Wissenschaftspreis. Auf diese Weise stellen wir sicher, dass Sie ausschließlich vitale und funktionsfähige Zellimplantate von uns und ihrem Arzt erhalten.