Kreuzband und Arthrose: Was können wir aus den
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Kreuzband und Arthrose: Was können wir aus den
Review Kreuzband und Arthrose: Was können wir aus den Tiermodellen lernen, und was ist die klinische Evidenz beim Menschen Patrick Vavken, Andre Leumann, Thomas Hügle, Victor Valderrabano, Geert Pagenstert Orthopädische Universtätsklinik Basel, Universitätsspital Basel Zusammenfassung Summary Die Arthrose nach VKB-Ruptur ist ein wichtiges klinisches und sozioökonomisches Problem. Während ursprünglich gehofft wurde, dass durch eine chirurgische Stabilisierung des Knies die Arthose verhindert werden könnte, haben rezente Studien eine nahezu unverändert hohe Arthroserate nach VKB-Ersatz und konservativer Behandlung gezeigt. In dieser Arbeit wollen wir dieses Problem diskutieren und die rezente Literatur untersuchen. Osteoarthritis after ACL tears is an important clinical and socio-economic problem. While it was hoped initially that arthritis could be prevent through stabilization of the knee, recent studies did show that the rate of arthritis are nearly unabated after ACL reconstruction compared to conservative treatment. In this paper we want to discuss this problem and analyze the recent literature. Schweizerische Zeitschrift für Sportmedizin und Sporttraumatologie 61 (2), 21–24, 2013 Einleitung Unumschweiflich gesagt war die erste Dekade des 21. Jahrhunderts eine schwierige Zeit für Kniechirurgen mit dem Anspruch, evidenz-basiert zu arbeiten. Die Moseley Studie, publiziert im New England Journal of Medicine, stellte den Wert der Arthroskopie in der Früharthrose sehr infrage (Moseley et al, 2002). In weiterer Folge publizierten Frobell et al (Frobell et al, 2010) und Katz et al (Katz et al, 2013), beide auch im New England, für Orthopäden und Traumatologen überraschende Ergebnisse für VKB-Rekonstruktion und Meniskusteilresektion – nämlich keine klinischen Unterschiede zwischen operativem Vorgehen und konservativer Therapie. In Summe stehen damit drei der Schwergewichte der Kniechirurgie infrage. In dieser Arbeit wollen wir uns speziell der Arthrose nach VKB-Ruptur und Ersatz widmen. Im Studium der kausalen Verkettung von Knorpeldegeneration, Kniegelenksinstabilität und Bewegungsumfang muss jedoch stets die Trias Knorpel, Bänder und Meniskus berücksichtigt werden, weshalb wir letztere mit in die Diskussion aufnehmen wollen. VKB und Arthrose Operationsindikation und Erwartungshaltung Ein wichtiger, vielleicht sogar der wichtigste Punkt in der Debatte um VKB-Ruptur, Rekonstruktion und Outcome Assessment ist die richtige Indikationsstellung. Entgegen dem orthopädisch-traumatologischen Sprachgebrauch ist die Ruptur des VKB per se keine Operationsindikation, analog zu Luxationen der Schulter oder Bänderläsionen des Ellenbogens und OSG. Die Operationsindiktion ist die therapieresistente Instabilität, welche durch eine Bandplastik stabilisiert werden kann. In rezenten Meta-Analysen wurde gezeigt, dass 80% der Patienten nach VKB-Ersatz ein normale oder fast normale Kniefunktion haben (Biau et al, 2007; Biau et al, 2006), was einem ausgezeichneten Ergebnis entspricht. Die Erwartungshaltung sowohl des Patienten als auch seiner medizinischen Betreuer sollte hier kongruent sein, um das bestmögliche objektive und subjektive Ergebnis postoperativ zu erzielen. Arthrose nach VKB-Ruptur ohne Stabilisierung Ähnlich vorhersagbar wie die gute Funktion nach VKB-Ersatz ist die Arthrose nach VKB-Ruptur ohne Stabilisierung. Die Angaben in der Literatur variieren zwischen 24 % und 86 %, aber im Mittel entwickeln circa 50 % aller Patienten ohne VKB-Ersatz eine klinisch relevante Arthrose (Wong et al, 2012). Entsprechend sollte die Erwartungshaltung sowohl des Patienten als auch seiner medizinischen Betreuer, was Arthrosevermeidung betrifft, diesen Daten angepasst sein. Diese Degeneration ist jedoch schleichend und kann Jahre dauern, Jahre während deren die Patienten eine subjektiv gute Kniegelenksfunktion und ein normales Gangbild haben. Die Entwicklung der Arthrose im instabilen Kniegelenk verläuft in typischen Schritten. Unklar ist der Einfluss des initialen Traumas, inklusive Hämarthrose und subsequenter 22 Inflammation, im Vergleich zur darauffolgenden Instabilität. Ein wichtiger und konsistent dokumentierter Aspekt des initialen Traumas ist die Verletzung des subchondralen Knochens, die sich in typischen Formen als Ödem im MRI widerspiegelt (DeAngelis et al, 2010). Wenn auch nicht komplett, ist dies bereits eine osteochondrale Läsion auf dem Boden, derer der Knorpel später weiter degeneriert. Wenn auch nicht experimentell bewiesen, liegt es doch nahe, dass diese Läsion unabhängig von Stabilität oder Instabilität die spätere Arthrose begünstigt. Im Falle einer tibiofemoralen Instabilität, sei sie anteroposterior und/oder rotatorisch, kommt es weiter zu pathologischen, dynamischen und statischen Belastungen im Kniegelenk (Meyer et al, 2008). Diese können vorbestehende Defekte vergrössern, aber auch für sich alleine destruktiv wirken. Wichtig ist hierbei, dass die rotatorische Komponente eine grössere Zerstörungskraft hat, weshalb Teil-VKB-Rupturen, die nur das anteromediale Bündel betreffen, teils bessere Ergebnisse in der konservativen Behandlung zeigen als solche des posterolateralen Bündels. VKB-Ruptur und Meniskus Die wahrscheinlich wichtigste Komorbidität der VKB-Ruptur ist der Meniskusschaden, wobei typischerweise der laterale Meniskus mit dem VKB zugleich reisst, während der mediale Meniskus über die Zeit degeneriert. Meniskusschäden können damit in 27 % der akuten Verletzungen und bis zu 90 % der chronischen Instabilitäten beobachtet werden (Hart et al, 1982). In der Entstehung der Gonarthrose, sei es nach VKBRuptur oder auch unabhängig davon, spielt der Meniskus eine essenzielle Rolle und sollte immer in die Beurteilung und Behandlungsplanung des Knies eingeschlossen werden – gerade bei VKB-Insuffizienz. Arthrose nach Meniskusteilentfernung Der Meniskus für sich ist auch alleine entscheidend in der Arthroseentstehung. Aus Menisektomiestudien wissen wir, dass die Prävalenz radiologischer Arthrose bis zu 70 % erreichen kann (Roos et al, 2001). Nach Menisektomie erhöht sich das Arthroserisiko 7-fach im Vergleich zum kontralateralen Knie (Neyret et al, 1993). Die Kombinationsverletzung VKB und Meniskus ist dementsprechend problematisch. Arthrose nach VKB-Ersatz In Anbetracht der oben dargelegten Fakten wird heute immer noch oft ein VKB-Ersatz indiziert, nicht nur um das Knie zu stabilisieren, sondern um Arthrose vorzubeugen. Arthrose im Sinne von Knorpelschaden soll hier auch den Meniskusschaden miteinbeziehen als faserknorpelige Struktur. Die rezente Literatur zeigt, dass diese Erwartung nicht gerechtfertigt ist. Wir legen weiter unten die klinischen Erfahrungen detaillierter dar, aber zusammengefasst haben eine Reihe von Studien in der jüngsten Vergangenheit gezeigt, dass die Arthroseraten auch nach VKB-Ersatz hoch sind und bleiben (Claes et al, 2012; Neuman et al, 2008). Interessanterweise konnte aber Gegenteiliges für Menisken gezeigt werden. In einer retrospektiven Analyse von 6500 Soldaten mit VKB-Ruptur konnte gezeigt werden, dass eine VKB-Rekonstruktion die Rate Vavken et al. der Meniskusschäden im Vergleich zur konservativen Behandlung um den Faktor 2 reduziert (Dunn et al, 2004). Bekannt aus klinischer Erfahrung ist auch, dass eine Meniskusnaht mit gleichzeitigem VKB-Ersatz bessere Ergebnisse zeigt, als eine Meniskusnaht bei intaktem (!) VKB, also primär stabilem Kniegelenk (Stone et al, 1999). Dies ist in erster Linie auf die Mobilisation von mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark im Rahmen der Tunnelbohrung, vor allem femoral, zurückzuführen. Ein ähnlicher Effekt kann durch eine Mikrofrakturierung der Notch während einer Meniskusnaht provoziert werden. Klinische Evidenz In der jüngsten Vergangenheit haben grosse klinische Studien die Frage der Osteoarthrose nach Kreuzband, Ersatz systematisch untersucht und gezeigt, dass konträr zur Erwartungshaltung auch bei den Kreuzband ersetzen Patienten eine relativ hohe Arthroserate vorliegt (Claes et al, 2012; Neuman et al, 2008, Oiestad et al, 2010). Auch die Inklusion von Risikofaktoren wie Meniskusentfernung, Geschlecht, Gewicht oder Alter hat gezeigt, dass die Arthrose nach Kreuzband-Ersatz konsistent und unabhängig vorliegt. Zur genauen Analyse empfehlen wir rezente Meta-Analysen sowie zum Beispiel von Claes et al oder Oiested et al für interessierte Leser und möchten hier nur summativ auf die Ergebnisse der Studien eingehen (Claes et al, 2012; Oiestad et al, 2010) Der wichtigste Parameter ist nach wie vor die Teilentfernung des Meniskus aus dem Kniegelenk (Shelbourne et al, 2009). So zeigt sich ein Risiko für Osteoarthrose nach VKBErsatz von 16,4 % für Patienten ohne Meniskusteilentfernung und von 50,4 % für Patienten mit Meniskusresektion (Oiestad et al, 2010). Dies entspricht einer Odds ratio von 3,54 oder einer 3,5-fach erhöhten Wahrscheinlichkeit einer Arthrose nach VKB-Ersatz im Falle der Entfernung eines Meniskus (Oiestad et al, 2010). In der kumulativen Analyse zeigt sich eine Prävalenz von Arthrose nach VKB-Ersatz in der Grössenordnung von 30 % postoperativ. Dies entspricht zwar nicht solch hohen Zahlen wie in einzelnen Studien angegeben (Tabelle 1), ist jedoch mit einem von drei Patienten immer noch klinisch relevant und substanziell. Diese Zahlen lassen jedoch keinen Hinweis auf die Kausalität beziehungsweise Verknüpfung zwischen VKB-Ruptur und nachfolgender Arthrose im Kniegelenk ableiten. Die Frage, ob ein initial gesetzter Knorpelschaden unwiederbringlich zerstört ist, steht nach wie vor im Raum. Es stünde auch die Möglichkeit im Raum, dass besonders die Patienten mit den höchsten Funktionen nach VKB-Ersatz das Kniegelenk übernatürlich belasten und damit eine Arthrose produzieren, oder anders ausgedrückt, dass die Arthrose erst durch ein besonders gut funktionierendes Kniegelenk paradoxerweise erreicht werden kann. Ähnliche Probleme konnten auch in der Arthrose nach Schulterstabilisierung gesehen werden, wo oft auf der einen Seite eine Hyper-Kompression nach OP einen Risikofaktor, auf der anderen Seite die Überbelastung der Schulter nach Wiederherstellung der Stabilität einen anderen Risikofaktor für spätere Arthrose darstellt (Brophy, 2005). Ein wichtiges Ergebnis, das wiederum die protektive Wirkung des VKB-Ersatzes auf den Gelenkknorpel unterstützt, ist der Unterschied in Arthroserate bei zeitversetztem Ersatz. Radiologische Studien haben gezeigt, dass bei verzögertem VKB-Ersatz, im Vergleich zu akuter Behandlung, eine deutlich höhere Rate an medialer Arthrose besteht, bei jedoch Kreuzband und Arthrose 23 unveränderter Degeneration des patellofemoral und lateralen Gelenkes (Jomha et al, 1999; Järvela et al, 1999). Dabei ist besonders hervorzustreichen, dass es sich hier um konventionelle Bildgebung handelt und daher schon fortgeschrittene Arthrose beschrieben wird und nicht mehr die biologisch behandelbare Früharthrose. Neuigkeiten aus dem Tiermodel Die VKB-Transektion ist eines der am weitverbreitesten Tiermodelle der chirurgisch induzierten Pangonarthrose. Durch die gezielte Transektion kommt es zu einer akuten Instabilität, welche schnell zur Arthrose führt. Da diese Degeneration jedoch weitgehend irreversibel ist, werden diese VKB-Modelle vor allem für die Erforschung der Arthrose selbst verwendet, während fokale Defekte zur Erforschung der Arthrosebehandlung bevorzugt werden. Während Grosstiermodelle sehr verlässliche Modelle für die humane Arthrose sind, gibt es einige wichtige anatomische Variablen, die in der Interpretation zu berücksichtigen sind. So ist zum Beispiel im Schafmodel die Sehne des Extensor Digitorum Longus eine senkrecht verlaufende, intraartikuläre Struktur und damit ein Stabilisator gegen anteroposteriore Translation. Im Hund ist das VKB oder eigentlich das Kraniale Kreuzband (KKB) nur ein Ko-Stabilisator, sodass in der Behandlung der KKB Ruptur auf die Slope-Anpassung mittels Tibial plateau leveling Osteotomie (TPLO) und die extra-artikuläre Stabilisierung via tibiofabellärem Ligament gesetzt wird. Nichtsdestotrotz ist das kanine Model eine wichtige Quelle für die Arthroseforschung aufgrund der hohen strukturellen Homogenität kaniner und humaner Metalloproteinasen (MMPs) und des Komplementsystems (Fernihough et al, 2004). Nach Kreuzbandtransektion kommt es hier binnen 8 Wochen zur Osteophytenbildung und Knorpelerosion in allen Kompartimenten. In rezenten Studien konnte hier die wichtige Rolle des TGF-β-MMP-13 Pathway und die mehr oder minder sofortige Erhöhung von Knorpelabbaumarkern in der Gelenkflüssigkeit nach Kreuzbandtransektion gezeigt werden (Moreau et al, 2011). Ganz besonders interessant ist, dass sowohl nach Transektion als auch nach Setzen eines fokalen Defektes ähnliche Veränderungen im Proteoglykanmetabolismus und MMP Levels auftreten. Dies weisst auf Gemeinsamkeiten in der Arthroseentstehung hin, die therapeutisch genutzt werden könnten (Marijnissen et al, 2002). Zwei weitere wichtige Faktoren konnten in Hasen- und Schafstudien gezeigt werden. Im Hasenmodel der VKB-Transektion konnte VEGF als wichtiger Faktor in der Osteophytenformation identifiziert werden (Hashimoto et al, 2002). Das ist auch biologisch plausibel, da VEGF auf der einen Seite MMP-1- und MMP-3-induziert und so mit dem TGFβ-MMP-13 Pathway der Arthrose verknüpft ist, als dass es auch in der Zone der Kalzifikation in der Wachstumsfuge hoch expremiert wird. In Schafstudien wiederum konnte gezeigt werden, dass die Oberflächenlubrikation des Knorpels nach Kreuzbandtransektion oder Menisektomie gestört ist (Young et al, 2006). Dies unterstützt die positiven Ergebnisse, die mit Hyaluronsäure und ähnlichen Produkten in instabilen Arthrosen gesehen wurden (Chau et al, 2012). Tabelle 1: Arthrose mit und ohne Teilmeniskusentfernung (TME) Nachuntersuchung (Jahre) OA (%) total TME (%) OA (%) ohne TME OA (%) mit Tme BTB 11 79 66 67 85 2006 BTB 16 12 – – – Fink 2001 BTB 11 50 – – – Hertel 2005 BTB 11 24 48 11 38 Kessler 2008 BTB 11 3 0 3 Lebel 2008 BTB 12 18 34 9 35 Lerat 1998 BTB + ITB 12 15 53 5 23 Lohmander 2004 BTB 12 56 – – – Meuffels 2009 BTB 10 48 68 – – Meystre 1998 HS + ITB 10 18 44 0 42 Oiestad 2010 BTB 12 73 59 57 85 Pernin 2010 BTB + ITB 25 54 52 39 69 Pinczewski 2007 BTB oder HS 10 2 – – – Salmon 2006 BTB 13 21 – – – Seon 2006 BTB 11 43 57 20 61 Shlebourne 2009 BTB 14 10 49 7 13 Autor Jahr Grafttyp Cohen 2007 Drogset BTB = bone-tendon-bone, HS = hamstring, OA = Osteoarthrose, TME = Teilmenisektomie 24 Zusammenfassung Die Ruptur des VKB stellt ein essenzielles Problem für die Kniestabilität dar. Die resultierende Instabilität ist ein Problem für sich und kann als solches sehr erfolgreich chirurgisch behandelt werden. Die resultierende Instabilität stellt aber auch einen Risikofaktor für Knorpel- und Meniskusschaden dar. Die chirurgische Stabilisierung des Knies hat zwar positive Effekte für den Meniskus, kann aber die Arthrose nur begrenzt aufhalten. Die Langzeitarthroserate nach VKB-Ersatz ist mit knapp 30 % zwar nicht so hoch, wie in einzelnen Studien angegeben, aber doch klinisch relevant. In Verbindung mit einer Meniskusproblematik kann diese Rate auch bis 50 % ansteigen. Wir empfehlen im Gespräch mit dem Patienten, auf diese Fakten einzugehen. Korrespondenz an: PD Dr. med. Geert Pagenstert, Leitender Arzt, Orthopädische Universitätsklinik Basel, Universitätsspital Basel, Spitalstr. 21, 4031 Basel, [email protected], Tel. +41 61 265 78 00 Bibliographie 1. Biau DJ, Tournoux C, Katsahian S, Schranz PJ, Nizard RS. Bone-patellar tendon-bone autografts versus hamstring autografts for reconstruction of anterior cruciate ligament: meta-analysis. BMJ. 2006 Apr 29; 332(7548): 995–1001. 2. 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