Allogene Transplantate für biologische Rekonstruktionen von Knochendefekten

Versuche der Anwendung von autologem, allogenem oder gar xenogenem Material reichen bis in die Antike zurück. Nach Einzelfallanwendungen am Beginn der Neuzeit häufen sich erfolgreiche Berichte zu Ende des 19. Jahrhunderts. Im Jahr 1915 erschien das erste Standardwerk der Knochentransplantationschirurgie durch Fred H. Albee in New York [2], was zu einer breiteren routinemäßige Anwendung führte. Die anfänglichen großen Unterschiede in der Prozessierung von gewonnenem Knochen (Aufbereitung, Testung und Lagerung) wurden als Folge der Kenntnis über die Übertragbarkeit von Erkrankungen wie HIV und Hepatitis durch Blutbestandteile im Knochen in den 1990er-Jahren vereinheitlicht und professionalisiert. Beginnend mit einer EU-Direktive 2004/23 und zahlreichen weiteren EU-Beschlüssen und nationalen Gesetzgebungen wurde die gesetzliche Handhabe betreffend Knochen und anderer Gewebe in den folgenden Jahren beschlossen. Unterschiedliche nationale Gesetzgebungen haben zur Folge, dass z. B. klassische allogene Knochentransplantate an einer Stelle klar als Medizinprodukt angesehen werden, aber andernorts als Arzneimittel qualifiziert werden (Tab. 1). Als gemeinsamer Nenner innerhalb der EU (ausgenommen Deutschland) wurde definiert, dass nur von den nationalen Aufsichtsbehörden lizensierte Gewebebanken Gewebeprodukte in Verkehr bringen dürfen. Das betrifft sowohl Materialien, die direkt im jeweiligen Land hergestellt werden, als auch Produkte als importierte Ware. Die importierende Gewebebank trägt im vollen Umfang die Haftung und ist somit in jedem Fall der erste Ansprechpartner für Behörden. Allerdings werden zu keinem Zeitpunkt Studien über die Qualität von Sterilisationsmaßnahmen oder klinische Wirksamkeit der Produkte verlangt. Seriöse Gewebebanken haben solche meist auf Ersuchen vorliegend (z. B. Paul-Ehrlich-Institut [PEI]). Bei deutschen Gewebebanken und Import nach Deutschland wird (außer bei sehr lange bestehenden deutschen Einrichtungen, die gesetzliche Übergangsregeln nutzen konnten) sehr wohl ein solcher Nachweis im Sinne einer Arzneimittelzulassung verlangt. Ein Sonderfall stellen die auf Basis der EU-Verordnung 1394/2007 definierten Advanced Therapies Regulations dar. Durch die neuen Vorgaben wurde die aufkeimende Hoffnung in viele regenerative Verfahren (z. B. Knorpelzüchtung) quasi regulatorisch beendet. Da durch die neuen Vorgaben die Kosten neben den legistischen Anforderungen explodierten, können diese derzeit nicht auf breiter Front durch das Gesundheitssystem getragen werden.

Mit dem Beginn der extremitätenerhaltenden Tumorchirurgie wurden bereits in den 1970er-Jahren allogene Knochentransplantate für die Rekonstruktion artikulärer Defekte herangezogen [4]. Im Besonderen vor Aufschwung der endoprothetischen Ära wurden diese Transplantate in einigen Zentren bevorzugt eingesetzt, um große Defekte, vorwiegend nach Tumorresektionen, zu rekonstruieren. Obwohl in einigen Zentren hervorragende Ergebnisse mit dieser Rekonstruktionsform erzielt werden konnten, waren diese Erfolge von vielen anderen nicht nachvollziehbar. In zahlreichen Studien wurde mit zunehmendem Beobachtungszeitraum über eine steigende Komplikationsrate berichtet, die in erster Linie Frakturen, Pseudarthrosen sowie Infektionen beinhaltete und mit Revisionsoperationen verbunden war. In der größten Langzeitstudie von Mankin et al. [5] wurde festgehalten, dass die häufigsten Komplikationen in den ersten 3 Jahren nach Implantation auftraten. Die einzige Studie, die diese Rekonstruktionsform über 20 Jahre nachuntersucht hat, stammt von Oglivie (2009) und zeigte hingegen, dass Komplikationen nach osteoartikulären Knochentransplantaten bis zum 20. postoperativen Jahr auftreten können und in 60 % zu einer Entfernung der Transplantate führten [7].

Dies und der Aufschwung sowie die Verlässlichkeit der modularen Resektionsendoprothetik haben dazu geführt, dass allogene Knochentransplantate bei großen Knochendefekten, sei es nach Tumor, Trauma oder Infektion, nur noch in Ausnahmefällen Anwendung finden. Im Besonderen werden komplette osteoartikuläre Transplantate nur noch in Ausnahmeindikationen verwendet, die hier im Kontext der allgemeinen Indikationsstellung ausgearbeitet werden sollen.

Zur besseren Übersichtlichkeit der Versorgungsmöglichkeiten sollen die Knochendefekte nach der in der Tab. 2 dargestellten Gliederung aufgearbeitet werden.

Für die biologische Rekonstruktion von Knochendefekten wird häufig eine Kombination von allogenen und autogenen Knochentransplantaten verwendet. Autologe Knochentransplantate können entweder in Form von strukturellen oder spongiösen Transplantaten verwendet werden. Die osteogene Potenz von autologer Spongiosa ist hinlänglich bekannt und gilt nach wie vor als Goldstandard in Bezug auf Osteoinduktion und Remodellierung [6].

Strukturelle Transplantate wie Fibula oder trikortikale Beckenkammspäne können entweder frei, d. h. nicht vaskularisiert, oder aber vaskularisiert mit Anastomosierung der Gefäße transplantiert werden. Die Differenzialindikation zu dem einen oder anderen Verfahren hängt sicherlich von der Länge des Transplantates ab, wobei 10 cm als Grenze für nicht vaskularisierte Transplantate immer wieder Erwähnung finden. Bei der Indikationsstellung sind jedoch andere Faktoren wie Alter, Lokalisation, Vaskularisierung im Bereich des Knochendefektes, Belastbarkeit und andere zu berücksichtigen. Auch wenn bei vaskularisiertem Transfer die Knochenheilungen an den Osteotomien rascher und häufiger (75 %) erfolgen, ist dennoch nicht von einer Hypertrophie des vaskularisierten Transplantates, wie sie bei Kleinkindern mitunter zu beobachten ist, auszugehen [10]. Bei Erwachsenen sollte bei größeren Knochendefekten und Querschnitten wie Femur oder proximale Tibia ein doppeltes Fibulatransplantat verwendet werden, wobei auch bei dieser Methode ein vaskulärer Transfer möglich ist. Bei sehr großen Defekten findet häufig eine Kombination aus allogener Knochentransplantation und gefäßgestieltem Fibulatransfer Anwendung, wobei hier die Fibula in das U‑förmig eröffnete, zylindrische allogene Transplantat eingepasst wird (s. unten).

Allogene Knochentransplantate können ebenso spongiös oder strukturell verwendet werden. Bei den strukturellen Transplantaten unterscheidet man interkaläre Transplantate zwischen den Gelenkenden, die einerseits als inkomplette oder komplette Transplantate je nach Defektgröße zur Anwendung kommen. Bei den osteoartikulären, strukturellen Transplantaten wird ebenso zwischen inkompletten und kompletten Transplantaten unterschieden, wobei diese Definition auf einen Gelenkpartner, z. B. proximale Tibia oder distales Femur respektive Patellafemoralgelenk, zutrifft. Komplette Transplantationen von Gelenken inklusive Gelenkkapsel haben sich aufgrund der komplett fehlenden Propriozeption nicht bewährt und führen in kurzer Zeit zu Veränderungen, die einem Charcot-Gelenk gleichkommen. Im Gegensatz dazu haben sich im Laufe der Zeit erfolgreiche Indikationen für inkomplette und vereinzelt komplette Transplantationen von Gelenkpartnern entwickelt, die im Folgenden erörtert werden sollen.

Eine Ausnahmesituation bilden sog. kombinierte allogene und endoprothetische Rekonstruktionen, die bei bestimmten Indikationen hervorragende Ergebnisse erwarten lassen, allerdings durch den vermehrten Aufwand mit einer deutlichen Kostensteigerung einhergehen.

In der Revisionsendoprothetik hat sich durch die Einführung trabekulärer Metalle als dauerhaft stabile Platzhalter die Verwendung von allogenen Knochentransplantaten im Wesentlichen auf das Impaktionsgraft reduziert. Durch 3‑D-Printing und der damit verbundenen individualisierten angepassten Rekonstruktion wurden allogene Transplantate zurückgedrängt. Im Bereich der Rekonstruktion azetabulärer Defekte wurde schon sehr früh die Fehleranfälligkeit bei der Verwendung von allogenen Transplantaten bei Defekten über 50 % des Azetabulums herausgearbeitet und damit verlassen.