Arthroskopie des Kniegelenkes

In einem Metallrohr befinden sich das der Bilderzeugung dienende Linsensystem und die Glasfasern zur Lichtübertragung. Das Arthroskop bildet einen kreisförmigen Bezirk, das sog. Sichtfeld, ab.

Maß für die Größe des Sichtfelds ist sein Öffnungswinkel. Man erhält ihn, wenn man die Enden eines Sichtfelddurchmessers mit der Mitte der Objektivfrontlinse verbindet (Abb. 1). Dieser Öffnungswinkel hängt außer vom Arthroskop auch vom Brechungsindex des umgebenden Mediums ab. Deshalb lässt sich im gasgefüllten Gelenk ein größerer Bezirk einsehen als im flüssigkeitsgefüllten Gelenk.

Bei Weitwinkelarthroskopen beträgt der Öffnungswinkel in Luft ca. 120° (Abb. 1). Wie beim Fotoapparat wird auch beim Arthroskop ein großer Öffnungswinkel mit einer Verzerrung des Bildes erkauft. Die Winkelhalbierende des Öffnungswinkels ist der Zentralstrahl. Verläuft der Zentralstrahl in Richtung der Instrumentenachse, beträgt der Blickwinkel 0°.

In der Arthroskopie haben sich Blickwinkel von 30° oder 70° etabliert. Beim Drehen einer solchen Winkeloptik um die optische Achse überstreicht das Sichtfeld einen umso größeren Bezirk, je größer der Blickwinkel des Instruments gewählt wurde. Damit entspricht ein Drehen des Arthroskops um seine Achse einem „sich Umsehen“ im Gelenk. Dies erfolgt ohne Gefahr einer Knorpelverletzung, da die Relativposition des Instruments im Gelenkraum nicht verändert wird.

Das aus der optischen Achse gerückte Sichtfeld erlaubt zudem ein exzentrisches Platzieren von Zusatzinstrumenten entfernt vom Arthroskop. Bei Verwendung des 70°-Arthroskops ist der durch Drehung einsehbare Bereich sehr groß. Allerdings ist das 70°-Arthroskop im Gelenk schwer manövrierbar (Kohn 1997), da hier das Sichtfeld den Geradeausblick nicht mehr zulässt. Aus diesen physikalischen Voraussetzungen ergeben sich wesentliche praktische Konsequenzen: Die 30°-Winkeloptik ist das Standardinstrument. Das Führen einer 30°-Winkeloptik muss jedoch zunächst erlernt werden (Kohn 1991). Das 70°-Arthroskop wird nur vor Ort in bestimmten Situationen zur Inspektion eines Gelenkteils eingesetzt. So ist z. B. im hinteren Recessus des Kniegelenks und zur Sicht auf die Anheftung der glenohumeralen Bänder im Schultergelenk die 70°-Optik von großem Vorteil.

Arthroskope werden zumeist mit einer schützenden Trokarhülse verwendet (Abb. 1). Es handelt sich dabei um eine Metallhülse, die den Arthroskopschaft umgibt und gegen das Arthroskop mit einem Schnellverschluss verriegelt wird. Der Innendurchmesser der Hülse ist größer als der Außendurchmesser des Arthroskops. Der so entstehende Raum wird zum Einbringen bzw. zum Absaugen von Spülflüssigkeit benutzt. Mit der Trokarhülse werden ein stumpfer und ein spitzer Trokar geliefert (Abb. 1), die exakt in die Hülse passen, sich ebenfalls gegen diese verriegeln lassen und deren Ende aus der Hülse hervorragt. Es werden mittlerweile jedoch auch Trokarhülsen-freie Arthroskope angeboten.

Mit der Trokar-Hülsen Kombination wird das periartikuläre Gewebe durchstoßen und das Gelenk punktiert. Im klinischen Alltag gebraucht man für die Kombination Trokarhülse/Arthroskop den Ausdruck „Arthroskop“ und für das optische Instrument, also das Arthroskop im engeren Sinn, den Ausdruck „Optik“. Im Folgenden werden wir uns an den klinischen Sprachgebrauch halten.

Als Lichtquelle werden vorwiegend Xenonlampen oder Leuchtdioden (LED) verwendet. Bei höherer Lichtempfindlichkeit moderner Videokameras geht der Trend zur Verwendung schwächerer Lichtquellen. Nach wie vor muss jedoch eine Lichtreserve z. B. bei Verwendung älterer Lichtkabel mit Übertragungsverlust oder für die Anfertigung von Printerbildern als sinnvoll gelten. Damit sind Lampen mit sehr hoher Leistung (ca. 300 Watt) und einer dem Tageslicht entsprechenden Farbtemperatur von ca. 6000 K empfehlenswert.

Die Übertragung des Lichts von der Lichtquelle zum Arthroskop erfolgt über ein Lichtleitkabel (Abb. 2). Fiberglaslichtleitkabel sind zu bevorzugen, da sie ausreichend Licht übertragen, hitzesterilisierbar und preiswerter als flüssigkeitsgefüllte Lichtleiter sind. Lichtquelle und Videoeinheit sollten vom selben Hersteller gekauft werden, da die Lichtintensität bei heutigen Systemen von der Kamera aus gesteuert wird. Lange Lichtleitkabel von mindestens 2 Metern geben dem Arthroskopeur genügend Bewegungsfreiheit.

In der Chipkamera setzen Fotodioden Lichtsignale in Spannungsschwankungen um (Abb. 2). Es empfiehlt sich, eine Kamera mit höchstmöglicher Auflösung und Zoomobjektiv anzuschaffen. Bei Verwendung des 2,7-mm- oder des 1,9-mm-Arthroskops ist die Zoomfunktion erforderlich, um ein formatfüllendes Bild auf dem Monitor zu erzeugen. Bei Operationsschritten, die insbesondere hohe Präzision erfordern, ist die Vergrößerungsmöglichkeit durch das Zoomobjektiv ebenfalls sinnvoll.

Die Kamera muss eine automatische Steuerung der Blendenfunktion besitzen, um einerseits stets ein optimal ausgeleuchtetes Bild zu liefern, andererseits den Chip vor Überbelichtung zu schützen. Ein Farbmonitor mit entspiegeltem Bildschirm ist die richtige Ergänzung zur genannten Kamera (Abb. 2). Hier drängen zunehmend Geräte mit ultrahoher Auflösung (ultra high definition, UHD bzw. 4K) aufgrund ihrer höheren Pixeldichte (vierfach erhöht gegenüber full HD) und verbesserten Tiefenschärfe auf den Markt.

Der größte Anteil der Arbeit wird mit handbetriebenen Instrumenten bewältigt. Dazu zählen Saugrohr, Biopsiezange, Fasszangen, Messer, Scheren, Stanzen, Nahtinstrumente, Knotenschieber, Pfrieme/Ahlen, Raspatorien und Küretten. Solche Instrumente müssen bestimmte Konstruktionsmerkmale aufweisen, um ein atraumatisches, sicheres Arbeiten zu gewährleisten. Durch Formgebung und Oberflächengestaltung soll ein arthroskopisches Instrumentarium atraumatisch für den Gelenkknorpel sein. Auch beim Bruch des Instruments muss ein Verlieren von Instrumententeilen im Gelenk ausgeschlossen sein und das abgebrochene Teil am Instrument verbleiben.

Meistgebrauchtes Resektionsinstrument ist die Stanze. Sie erlaubt konturgebendes Resezieren und vermittelt dem Operateur ein Gefühl für die Konsistenz des bearbeiteten Gewebes. Die von Stanzen produzierten Gewebefragmente müssen aus dem Gelenk abgesaugt werden. Saugstanzen vereinigen die Wirkung von Saugrohr und Stanze, sind jedoch – zumindest in engen Gelenken – unhandlich. Kleine, speziell für die Arthroskopie geformte Messer ermöglichen ein Arbeiten auch in engsten Gelenkabschnitten, beinhalten aber das Risiko der Knorpelverletzung oder des Instrumentenbruchs.

Die handbetriebenen Instrumente werden durch Motorinstrumente ergänzt. Grundprinzip ist die Kombination eines Saugrohrs mit einer rotierenden Klinge. Der Sog zieht Gewebe durch ein Fenster ins Saugrohr, die rotierende Klinge trennt es ab. Stärke des Sogs, Motordrehzahl, Form von Schneidefenster und Klinge sowie Anpressdruck entscheiden über die Wirksamkeit des Motorinstruments. Die Möglichkeit des oszillierenden Betriebs und eine am Handstück regelbare Saugleistung sind unverzichtbar bei diesen auch als Shaver bezeichneten Instrumenten.

Einige Hersteller haben eine Koagulationsfunktion in die Instrumentenspitze von Motorfräsen integriert, was beim Auftreten von Blutungen das Umsetzen der Fräse auf ein Elektroinstrument erübrigt und damit den Operationsablauf beschleunigt. Je nach Einsatzbereich müssen überlange oder abgewinkelte Aufsätze vorhanden sein. So bietet sich z. B. in einem engen Kniegelenk die Verwendung eines abgewinkelten Schneideblatts für die Glättung eines Innenmeniskushinterhorns an.

Moderne Elektrochirurgiegeräte arbeiten mit Frequenzen im Bereich zwischen 50.000 und 2.000.000 Hz, weswegen auch der Begriff Hochfrequenzinstrumente verwendet wird. Es steht eine monopolare Instrumentenvariante der bipolaren Version gegenüber. Bei der letztgenannten Ausführung formt der Stromfluss zwischen den Elektroden des Instruments im elektrolythaltigen Medium ein hochfokussiertes Plasmafeld aus ionisierten Teilchen, welches organische Verbindungen aufzubrechen und Gewebe abzutragen vermag. Gegenüber den monopolaren Hochfrequenzinstrumenten besteht der Vorteil in einem kontrollierten Stromfluss innerhalb des Arbeitsfelds; Herzschrittmacher oder andere elektrische Geräte werden üblicherweise nicht beeinflusst (Wienecke und Lobenhoffer 2003). Entsprechend benötigen bipolare Instrumente keine Zusatzelektrode, monopolare Instrumente erfordern eine großflächige Neutralelektrode. Moderne Systeme verfügen zudem über Feedback-Mechanismen, die z. B. Strommodulation oder Zufluss an Spülflüssigkeit steuern und die Instrumentenpräzision steigern. Es werden auch flexible Hochfrequenzinstrumente angeboten, die allerdings vornehmlich im Hüftgelenk und Schultergelenk von Vorteil sein können.

Dennoch bleibt der Einsatz von Hochfrequenzinstrumenten – im Gegensatz zur routinemäßigen Verwendung im Subakromialraum – an anderen Gelenken bis heute optional und der Vorliebe des jeweiligen Operateurs überlassen. Ihr potenzielles Einsatzgebiet erstreckt sich von der Elektrokoagulation über die Ablation von Gewebe bei Synovektomie, Meniskektomie und Weichteildébridement zur gezielten Hitzeschrumpfung von Gewebe und zur Knorpelglättung. Höhe der Temperatur im Gewebe, Eindringtiefe und Dauer der Anwendung sind für den Effekt entscheidend. Zur Schrumpfung von Kollagen kommt es in einem Temperaturbereich von 65 bis 75 °C. Bei höheren Temperaturen zerfällt das Kollagen, bei geringeren Temperaturen ist keine Wirkung nachweisbar. Durch die Hitzeentwicklung an der Spitze des Instruments kommt es in Kapsel und Bändern oder im synovialen Gewebe bis in einer Tiefe von 3–5 mm zum Zelltod. Im hyalinen Knorpel beträgt diese Tiefe lediglich 0,5–3 mm. Sie ist von der Geräteeinstellung und der Anwendungsdauer abhängig. Während Hochfrequenzinstrumente für die Resektion von Gewebe als Alternativen zu den mechanischen Instrumenten gelten können, ist ihr Einsatz zur Knorpelglättung und zur Schrumpfung von Kapselanteilen oder elongierten Bändern umstritten.

Die arthroskopische Meniskektomie ist das Meniskusresektionsverfahren der Wahl. Ihr Grundprinzip ist die Resektion geschädigter Meniskusanteile unter Belassung einer stabilen, also nicht ins Gelenk dislozierbaren Randleiste. Ein vollständiges Durchstanzen des Meniskusrings kommt funktionell einer totalen Meniskektomie gleich.

Die totale Meniskektomie führt fast regelhaft nach 10 bis 15 Jahren zur Arthrose des betroffenen Gelenkkompartiments. Auch nach partieller Meniskusentfernung besteht das Risiko einer Früharthrose. Es ist aus diesem Grund vor jeder resezierenden Maßnahme die Möglichkeit einer Refixierung des abgelösten Meniskusanteils zu erwägen. Gute Resultate, zumindest für einen mittelfristigen Zeitraum, verspricht insbesondere die Naht eines Längsrisses im durchbluteten peripheren Meniskusdrittel. Allerdings liegen exzellente Resultate über 10 Jahre und länger nur für die konventionelle meniskokapsuläre Reinsertion vor.

Mit der Einführung technisch einfacherer Meniskusrekonstruktionsverfahren (vollständige Innennaht; all-inside) durch innovative Implantate haben sich Zugangsmorbidität, Operationszeit und die Notwendigkeit von dorsalen Zusatzinzisionen reduziert. Diese Implantate unterscheiden sich in Form (Pfeile mit Widerhaken, Schrauben, Klammern) und Material (biodegradierbar, permanent) voneinander. Allerdings ergaben sich Hinweise auf neue, implantatassoziierte Komplikationsmöglichkeiten (La Prade und Wills 2004) wie z. B. Knorpelschäden, Implantatlockerungen und -wanderungen sowie Kapsel- und Nervenirritationen oder auch Fremdkörperreaktionen, Granulom- und Zystenbildungen. Dies hat zur Modifikation und Neuentwicklung von Implantaten geführt. Dennoch wird die primäre Stabilität von Nähten zumeist nicht erreicht und ein langfristiger Vergleich gegenüber konventionellen Nahttechniken ist ausstehend (Nepple et al. 2012).

Uneinigkeit herrscht heute über das Vorgehen bei kernspintomografisch nachweisbarer Läsion der Meniskussubstanz, jedoch erhaltenen Meniskusoberflächen. Äußert der Patient Schmerzen in Gelenkspalthöhe, empfehlen manche Autoren die arthroskopische Teilresektion, andere wiederum die Belassung des gesamten Meniskus. Das Meniskusganglion wird sich im Ausnahmefall bei arthroskopisch nachweislich intakter Meniskusoberfläche im Rahmen eines offenen Eingriffs von der Meniskusbasis abschälen lassen. In der Regel ist jedoch eine Teilresektion des Meniskus mit Eröffnung des Ganglions von intraartikulär aus erforderlich. Der Ganglieninhalt kann sich im Verlauf eines solchen Eingriffs ins Gelenk entleeren, das Ganglion kann nötigenfalls von der Gelenkseite her arthroskopisch ausgeräumt werden (Rupp et al. 2002). Ein eingerissener, üblicherweise lateraler Scheibenmeniskus wird unter Erhalt einer stabilen Randleiste teilreseziert.

Postoperative Kernspintomografien haben im ersten Jahr nach Meniskektomie Knochenmarködeme in gelenknahen Knochen bei asymptomatischen Patienten gezeigt. Die klinische Bedeutung dieser Veränderungen ist unklar. Osteonekrosen der Femurkondylen wurden in zeitlichem Zusammenhang mit arthroskopischen Meniskusoperationen beschrieben, ohne dass bislang ein kausaler Zusammenhang belegt werden konnte. Solchen Berichten muss künftig unsere besondere Aufmerksamkeit gelten, da sich – auch unter medikolegalen Gesichtspunkten – Konsequenzen für Indikation und Nachbehandlung der arthroskopischen Meniskektomie ergeben können (Pape et al. 2010).

Die Arthroskopie erlaubt eine Beobachtung des patellofemoralen Gelenkspiels von der Kniestreckung bis zu einer Beugung von 120°. Durch die gleichzeitige Darstellung von Schäden des hyalinen Gelenkknorpels und der Position der Kniescheibe in Relation zur Trochlea femoris ist das Verfahren aussagekräftiger als die nichtinvasiven bildgebenden Verfahren. Der Einsatz der Arthroskopie ist damit gerechtfertigt, falls es gilt, eine exakte Analyse vor operativer Korrektur des Kniestreckapparats und bei widersprüchlichen oder unklaren Resultaten der bildgebenden Methoden vorzunehmen. Das patellotrochleare Gelenkspiel wird zunächst über den zentralen Zugang und dann erneut nach Umsetzen des Arthroskops auf den superomedialen Zugang betrachtet. Erst die zusätzliche Betrachtung von proximal erlaubt es, die patellotrochlearen Gelenkoberflächen und deren Artikulation vollständig zu beurteilen.

Ob ein arthroskopisches Vorgehen angebracht ist, zeigt sich erst im Verlauf der diagnostischen Arthroskopie. Findet sich derber Pannus ohne Zottenbildung, wird der offenen Synovektomie der Vorzug gegeben. Die arthroskopische Synovektomie bedeutet einen höheren Zeitaufwand im Vergleich zum offenen Verfahren. Sie steht diesem jedoch an Gründlichkeit keineswegs nach, sondern erlaubt regelmäßig auch den Zugang zu beiden hinteren Gelenkrecessus.

Die minimale Traumatisierung der periartikulären Weichteile aufgrund der im Vergleich zur Arthrotomie kleinen arthroskopischen Portale verbessert die postoperative Rehabilitation, liefert ein überlegenes kosmetisches Resultat und erleichtert die Wiederholung des Eingriffs beim Rezidiv. In der Regel sollten der volle Bewegungsspielraum und die Gehfähigkeit zwei Wochen nach arthroskopischer Synovektomie des Kniegelenks wiederhergestellt sein.

Als intraartikuläre Strukturen sind beide Kreuzbänder den arthroskopischen Operationsverfahren prinzipiell zugänglich. Die Kollateralbänder werden dagegen auf arthroskopischem Wege nicht erreicht. Damit bieten sich für eine arthroskopische Wiederherstellung nur die isolierten Läsionen der Kreuzbänder an. Zusätzliche periphere Bandverletzungen oder Instabilitäten müssen auf herkömmliche Weise operativ oder konservativ behandelt werden.

Als Routineverfahren wird heute die primäre Bandersatzplastik durchgeführt. Autologe Knochen-Band-Knochen oder Sehnentransplantate aus dem Pes anserinus sind der Standard. Allogene Transplantate weisen ein höheres Komplikationsrisiko auf und bleiben daher speziellen Indikationen und Revisionseingriffen vorbehalten. Gegenstand aktueller Forschung ist die Kreuzbandplastik durch 2 separate Sehnentransplantate (double bundle), dies scheint vorteilhaft für die Kniestabilität und -kinematik zu sein (Mascarenhas et al. 2015). Wenngleich mittelfristige Resultate nach Kreuzbandnaht oder endoprothetischem Ersatz der Kreuzbänder bereits in der Vergangenheit enttäuscht haben, erlebt die Beforschung von Bandnaht und Transplantataugmentation aktuell eine Renaissance (van der List et al. 2020).

Eine grundlegende Frage betrifft die Notwendigkeit der intraoperativen Benutzung des Röntgenbildverstärkers oder der Verwendung eines Navigationssystems. Durchleuchtungskontrolle und Navigation erhöhen die Sicherheit der korrekten Insertion des Bandersatzmaterials (Kohn et al. 1998), was für einen freien Bewegungsumfang bei guter Stabilität entscheidend ist. Das Bandersatzmaterial darf auch bei voller Streckung nicht mit der Wand oder dem Eingang der Fossa intercondylaris kollidieren. Der Verlauf muss einklemmungsfrei sein.

Vom hinteren Kreuzband sind arthroskopisch nur Teile einsehbar. Sein femoraler Ansatz ist von einer kräftigen Schicht synovialen Gewebes verdeckt. Zudem werden die eigentlichen Kreuzbandfasern bei der Sicht von ventral durch das variabel ausgebildete Humphry-Ligament, das Lig. meniscofemorale anterius, zusätzlich verdeckt. Schiebt man das Arthroskop interkondylär nach dorsomedial und zeigt die Blickrichtung des Instruments nach lateral, erscheint die mediale Kante des hinteren Kreuzbands, die man in einen Recessus nach kaudal verfolgen kann. Bei Verdacht auf eine hintere Kreuzbandverletzung wird das Band mit dem Tasthäkchen palpiert und auf frisch rupturierte Faserbündel untersucht. Die Unterscheidung komplette versus inkomplette Ruptur ist arthroskopisch in der Regel nicht möglich und deutlich schwieriger als beim vorderen Kreuzband. Die Rekonstruktion des hinteren Kreuzbands erfolgt durch körpereigenes Sehnenmaterial aus dem Kniestreckapparat oder unter Verwendung der Pes anserinus-Sehnen.

Der Zustand des hyalinen Gelenkknorpels ist für das weitere Schicksal eines Gelenks entscheidend. Sind glatte, unversehrte Knorpeloberflächen vorhanden, ist die Prognose einer Kniegelenkverletzung oder -erkrankung günstig. Sind die Oberflächen traumatisch, degenerativ, entzündlich oder durch andere Ursachen zerstört, wird die Prognose fraglich.

Beim Rundgang durch das Gelenk muss der Gelenkknorpel durch Inspektion und Palpation beurteilt werden. Trotz innovativer nichtinvasiver Methoden zur Beurteilung des Gelenkknorpels bleibt die Arthroskopie nach wie vor die zuverlässigste Methode zur Diagnose von Knorpelschäden. Dennoch sind ihre therapeutischen Möglichkeiten diesbezüglich begrenzt: Für traumatische, örtlich begrenzte Schäden an den Femurkondylen existieren operative Behandlungsmöglichkeiten (Safran und Seiber 2010), bei degenerativen Gelenkschäden haben arthroskopische Verfahren wie das Débridement hingegen keinen Nutzen gezeigt (Moseley et al. 2002).

Knorpelfragmente können zu Einklemmungen führen. Zerfallende Knorpelanteile verursachen eine Synovialitis mit Erguss und Schmerzen. Frei im Gelenk flottierende osteochondrale Fragmente werden durch die Gelenkflüssigkeit ernährt und können sogar wachsen. Die Entfernung solcher freien Gelenkkörper ist eine einfache, aber höchst erfolgreiche arthroskopische Operation. Knorpelfragmente, die von bevorstehender Ablösung bedroht sind und daher als instabil bezeichnet werden, sollten entfernt werden.

Das Abfräsen aufgefaserter Knorpeloberflächen bei einer Chondromalazie Grad II wurde verlassen, da hierdurch allenfalls eine kurzzeitige Symptomlinderung auf Kosten der weiteren Ausdünnung der hyalinknorpeligen Schicht erzielt würde.

Bei der Behandlung chondraler Knorpeldefekte (d. h. ohne Mitbeteiligung des subchondralen Knochens) ist bekannt, dass mittels Durchbrechen der kortikalen subchondralen Knochenlamelle im Rahmen sog. markraumeröffnender Verfahren die Migration mesenchymaler Stammzellen aus dem Knochenmarkraum und konsekutiv die Bildung von Narbenknorpel induziert werden kann. Bohrer, Pfriem oder Kugelfräse werden zu diesem Zweck in chondralen Defekten verwendet und das Verfahren abhängig davon als Pridie-Bohrung, Mikrofrakturierung oder Abrasionsarthroplastik bezeichnet (Abb. 6). In retrospektiven, nicht kontrollierten Studien wurde nach diesen Verfahren eine Besserung der klinischen Beschwerdesymptomatik vor allem zwischen 6 und 24 Monaten postoperativ beschrieben (Orth et al. 2019).

Weiterhin wird versucht, durch die Transplantation extrakorporal steril angezüchteter Knorpelzellen, die in einem Ersteingriff beim betreffenden Patienten aus intakten Knorpelzonen gewonnen wurden und die in einem zweiten Eingriff in den Defekt retransplantiert werden (ACT), die Neubildung von hyalinem Gelenkknorpel anzuregen (Brittberg et al. 1994).

Zur Behandlung umschriebener osteochondraler Defekte besteht ein modernes Verfahren in der Transplantation autologer Knorpelknochenzylinder aus weniger belasteten Zonen des Gelenks (Mosaikplastik, OATS). Kurzfristige tierexperimentelle Resultate nach OATS sind gut. Eine abschließende Beurteilung hinsichtlich der generellen Überlegenheit eines dieser Knorpelreparaturverfahren ist anhand der Datenlage bislang allerdings nicht möglich.