Spezielle Methoden & Implantate

Matrixassoziierte Stammzelltransplantation (MAST)

Wir sind eines der ersten Zentren weltweit, das die matrixassoziierte Stammzellentransplantation (MAST) durchführt. Dabei wird eine Kollagenmatrix mit Stammzellen gesättigt und transplantiert. Die Stammzellen werden im Gelenk so stimuliert, dass sie sich in Knorpelzellen differenzieren, d.h. entwickeln. Wir haben diese Methode bereits über 1.000 Mal an verschiedenen Gelenken an Sprunggelenk und Fuß erfolgreich angewendet. Ganz aktuell wenden wir eine nochmals modifizierte Methode an in der kein Blut aus dem Beckenkamm sondern aus dem peripheren Venen zum Einsatz kommt.

 Im Vergleich alleinigen Mikrofrakturierung entsteht besserer Knorpel, da eben wesentlich mehr Stammzellen vor Ort sind und zusätzlich eine Kollagenmatrix eingesetzt wird (s.u.).  Bei diesem höchst komplizierten Verfahren werden während der Operation Stammzellen gewonnenen, kultiviert und replantiert.  Das bedeutet, dass nur eine einzige Operation nötig ist, da nicht wie bei der Knorpelzelltransplantation (ACI oder MACI) bei einem vorherigen Eingriff die Knorpelzellen gewonnen werden und dann über mehrere Wochen gezüchtet werden müssen um dann wieder eingesetzt zu werden.  Wie bei der MACI wird dabei eine Kollegenmatrix verwendet, da diese die initale Stabilität erhöht und nicht von Stammzellen so schnell generiert werden kann.

Bei diesem Verfahren wird zunächst mittels Arthroskopie der Knorpeldefekt genauestens evaluiert und festgestellt ob der Knorpel tatsächlich nicht erhalten werden kann wie z.B. bei einer subchondralen Bohrung. Ist dies nicht der Fall erfolgt zunächst ein Debridement d.h. Entfernung sämtlichen nicht tragfähigen Knorpels.  Danach erfolgt zur Verbesserung der Durchblutung eine Mikrofrakturierung (s.o.).  Nun wird die Arthroskopie beendet und offen weiter operiert, da bisher die MAST noch nicht komplett arthroskopisch möglich ist (Wir arbeiten aber bereits an einer Technik, die dies in Zukunft komplett arthroskopisch erlauben wird).

Der Defekt wird dann ausgemessen und eine Kollagenmatrix so zugeschnitten, dass diese exakt in den Defekt passt.  Die von uns verwendete Kollagenmatrix besteht aus zwei Schichten (Bilayer), die dem Kollagenaufbau des normalen Knorpels nachempfunden ist.  Die Kollegenmatrix ist genau so dick wie der zu ersetzende Knorpel.  Das bedeutet, dass auch nur Defekte mit Knorpeldicke mit dieser Matrix ersetzt werden können.  Wenn der Defekt tiefer in den Knochen reicht muss daher erst mittels Knochentransplantation der subchondrale Knochen stabil aufgebaut werden um die Matrix tragen zu können.  Wir transplantieren dabei meist Knochen, den wir während derselben Operation aus der proximalen oder distalen Tibia entnehmen.

Dann werden die Stammzellen über eine spezielle Blutentnahme aus dem Beckenkamm gewonnen. Seit Mitte 2016 wenden wir eine nochmals modifizierte Methode an in der kein Blut aus dem Beckenkamm sondern aus dem peripheren Venen zum Einsatz kommt (Autologe Matrixinduzierte Chondrogenese mit Autologem Conditioniertem Plasma (AMIC+ACP)). Wir führen während der Operation eine spezielle Zentrifugation durch und verwenden dann den Überstand. In diese Lösung wird nun die Kollegenmatrix eingelegt. Dann wird die imprägnierte Kollagenmatrix in den Defekt eingeklebt. Dabei verwenden wir Spezialkleber aus Fibrin. Das Einkleben der Kollagenmatrix ist der schwierigste Teil der Operation und wir haben dafür eine spezielle Technik entwickelt, die eine so hohe Stabilität erreicht, dass das Gelenk sofort bewegt werden kann. Diese Bewegungsmöglichkeit ist bei der dieser Transplantation noch wichtiger als bei allen anderen knorpelchirurgischen Maßnahmen weil erst durch die Bewegung  in Verbindung mit Teilbelastung (15kg) Knorpelzellen differenzieren. Das bedeutet, dass nur mit einer so ausgefeilten Technik, die eine sofortige Bewegung erlaubt tatsächlich Knorpel entsteht. Die Matrix dient dabei als Gerüst. Untersuchungen haben nämlich gezeigt, dass die verwendeten Zellen zwar mühelos bei adäquatem Reiz zu Knorpelzellen differenzieren, aber nur sehr eingeschränkt eine Kollagenmatrix bilden können. Unsere bisherigen Nachuntersuchungsergebnisse sind sehr Erfolg versprechend und den Ergebnissen der alleinigen Mikrofrakturierung, OATS und auch der MACI (s.o.) überlegen.

Zusammenfassend halten wir die Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) für das derzeit beste Verfahren für Behandlung von Knorpeldefekten. Diese Technik setzen wir seit 2009 ein und haben inzwischen sehr überzeugende Ergebnisse im mittelfristigen Verlauf feststellen können.  Inzwischen konnten wir durch histologische Untersuchungen beweisen, dass durch unser Verfahren eine Knnorpelstruktur mit in einer Kollagenmatrix eingebettete Knorpelzellen entstehen die der normalen Knorpelstruktur stark ähnelt (s.u.).

Die Wirksamkeit unserer Methode konnte inzwischen bei mehreren Studien bewiesen werden:

Bitte beachten Sie: Die folgenden Abbildungen zeigen explizit medizinische Themen in aller Deutlichkeit.

Abbildungen

Kollagenmatrix (Bilayer)

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) laterale Talusschulter mit zusätzlicher komplexer Außenbandrekonstruktion.

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) Tibia medial mit Innenknöchelosteotomie

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) mediale Talusschulter über posteromedialen Zugang

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) mediale und laterale Talusschulter

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) und Knochen-Knorpel-Transplantation mediale Talusschulter mit Innenknöchelosteotomie. Die OATS erfolge wegen lokalem tiefreichendem Knochendefekt.

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) der vorderen Facette des Subtalargelenks an Talus und Kalkaneus zum Gelenkerhalt nach Resektion einer talokalkanearen Koalition

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) hintere Facette des Subtalargelenks am Kalkaneus bei posttraumatischer Arthroes nach Kalkaneusfraktur

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) am Metatarsale-1-Köpfchen bei Hallux rigidus Grad 3 zum Gelenkerhalt

Matrix-assoziierte Stammzellentransplantation (MAST) am Naviculare bei viertgradigem Knorpelschaden bei veralteter Navicularefraktur.  Hier wurde im Rahmen der Versorgung eine Osteosynthese des Knochens mit einer MAST an beiden Gelenkflächen kombiniert.

Das oberste Bild zeigt das Haupffragment des Navikulare mit dem randständigen Knorpelschaden.

Das zweite Bild von oben zegt das kleinere Navikularefragment mit intaktem Knorpel proximal.

Das mittlere Bild zeigt dasselbe Fragment mit viertgradigem Knorpelschaden an der distalen Gelenkfläche nach Mikrofrakturierung ex situ.

Das zweite Bild von unten zeigt den Zustand nach Osteosynthese, Spongiosatransplantation und MAST an der proximalen Gelenkfläche am Hauptfragment.

Das unterste Bild zeigt den Zustand nach Osteosynthese, Spongiosatransplantation und MAST an der distalen Gelenkfläche hauptsächlich am kleineren Navikularefragment.

OSG-Luxationsfraktur Typ Weber-C mit 4.-gradigem traumatischem Knorpelschaden an der medialen Talusschulter, der mit Matrixassoziiierter Stammzelltransplantation (MAST) adressiert wurde.  Es erfolgte eine offene Reposition mit Arthrotomie des OSG und interne Fixation mit Plattenosteosynthese der Fibula und einer quadrokortikalen Stellschraube und eine offene Reposition und Schraubenosteosynthes des Innenknöchels (oberstes Bild). Im selben Eingriff wurde der 4.-gradige traumatische Knorpelschaden an der medialen Talusschulter (2. Bild von oben) mit Mikrofrakturierung (3. Bild von oben) und Matrixassoziiierter Stammzelltransplantation (MAST) versorgt.

Histologische Bilder einer Probe, die im Rahmen einer erneuten Arthroskopie aus exakt dem Bereich entnommen wurde wo 2 Jahre zuvor eine matrixassoziierte Stammzelltransplantation (MAST) erfolgte.

Die verschiedenen Bilder zeigen vitale Knorpelzellen (runde "Punkte"), die in eine Kollegenmatrix eingebettet sind.  Durch verschiedene Färbungen (HE, Toluidin, Goldner) lassen sich einseits die Knorpelzellen (HE) und andererseits die Kollagenmatrix (Toluidin, Goldner) sehr gut darstellen.

Diese Bilder beweisen, dass durch unser Verfahren eine Stuktur mit in einer Kollagenmatrix eingebettete Knorpelzellen entsteht, die der normalen Knorpelstruktur stark ähnelt.