Ein genauerer Blick auf Knochenstimulatoren für Charcot
Die Charcot-Osteoarthropathie ist nach wie vor ein chronischer, fortschreitender und destruktiver Prozess, der häufig die knöcherne Architektur und die Gelenke von Fuß und Sprunggelenk betrifft, vor allem bei Patienten mit diabetischer peripherer Neuropathie. Trotz Fortschritten in der Diagnose und Behandlung dieser Erkrankung ist die Deformität weiterhin mit einer hohen Inzidenz von Rezidiven, Behandlungsversagen und daraus resultierender Morbidität verbunden. Unbehandelt führt der Charcot-Fuß vorhersehbar zu Deformierung, Ulzeration, Infektion und Amputation. Die Hauptpfeiler der Behandlung des Charcot-Fußes sind traditionell die Ruhigstellung und die Entlastung bzw. Nicht-Belastung. In jüngerer Zeit haben Kliniker versucht, andere Modalitäten zu nutzen, einschließlich der pharmakologischen Behandlung mit Bisphosphonaten (z. B. IV-Pamidronat), der frühen operativen Stabilisierung und der Stimulation des Knochenwachstums. Es gibt jedoch nur wenige Berichte über die elektrische und mechanische Stimulation des Knochenwachstums. Aus diesem Grund wollen wir einen genaueren Blick auf die aktuelle Evidenz für ihre Wirksamkeit als ergänzende Modalitäten bei der Behandlung des Charcot-Fußes werfen. Der Knochenumbau und die Knochenreparatur beinhalten eine Kaskade von Zell- und Gewebeaktivitäten, die potenziell durch externe mechanische und elektrische Kräfte moduliert werden können. Yasuda et. al. beschrieben 1953 erstmals die elektrisch induzierte Osteogenese.1 Seit den frühen 1970er Jahren haben Kliniker mit Knochenwachstumsstimulatoren versucht, die Osteoblasten (d. h. die knochenbildenden Zellen) auf verschiedene Weise positiv zu beeinflussen. Während Chirurgen traditionell Knochenwachstumsstimulatoren zur Behandlung von Nicht-Vereinigungen und problematischen verzögerten Vereinigungen eingesetzt haben, sollten Knochenwachstumsstimulatoren als Ergänzung zu anderen gut dokumentierten Knochenheilungsmethoden wie Immobilisierung und Nicht-Belastung betrachtet werden. Weitere potenzielle Indikationen sind frische Frakturen, avaskuläre Nekrosen, risikoreiche Operationen, bei denen es eher zu einer verzögerten Union und Nonunion kommt, sowie Charcot-Osteoarthropathie.2,3 Es gibt eine Vielzahl von elektrischen und mechanischen Knochenwachstumsstimulationsmodalitäten. Dazu gehören Gleichstromstimulation (DC), induktive Kopplung oder gepulste elektromagnetische Felder (PEMF), kapazitive Kopplung (CC), kombinierte Magnetfelder (CMF) und Ultraschall niedriger Intensität (LIUS). Nur die Gleichstromstimulation ist derzeit für die Implantation in die untere Extremität verfügbar, während die anderen Stimulationsformen für die externe Anwendung zur Verfügung stehen. Alle Formen der Stimulation des Knochenwachstums wirken über leicht unterschiedliche Wege, aber alle regulieren Berichten zufolge eine Reihe von osteoinduktiven Wachstumsfaktoren, einschließlich der knochenmorphogenetischen Proteine (BMPs), die normale physiologische Regulatoren der verschiedenen Phasen der Knochenheilung sind. Die normale Knochenhomöostase und der normale Knochenumbau weisen ein exquisites Gleichgewicht zwischen osteoblastischer (knochenbildende Zellfunktion) und osteoklastischer (knochenresorbierende Zellfunktion) Funktion auf. Knochenwachstumsstimulatoren verbessern oder beschleunigen typischerweise die osteoblastische Funktion. Dementsprechend könnte eine Verschiebung des Gleichgewichts in Richtung einer verbesserten osteoblastischen Funktion bei der Behandlung des Charcot-Fußes hilfreich sein.
Rethinking The Pathogenesis Of The Charcot Foot
Die Frage, ob die Stimulation des Knochenwachstums beim Charcot-Fuß von Nutzen sein kann, hängt also weitgehend vom tatsächlichen Mechanismus der Charcot-Knochenzerstörung ab. Die neuere Literatur deutet stark darauf hin, dass der Prozess der akuten Charcot-Osteoarthropathie in erster Linie eine Zunahme der osteoklastischen Knochenresorptionsaktivität mit minimaler bis gar keiner entsprechenden Zunahme der osteoblastischen Aktivität beinhaltet.4,5 Dies erscheint logisch, wenn man die früheren Theorien zur Pathogenese des Charcot-Fußes betrachtet. Zwei frühe Theorien kamen auf, um die Entwicklung des Charcot-Fußes zu erklären. Die „Französische Theorie“ vertrat die Ansicht, dass die nutritive trophische Regulation der Knochen und Gelenke, die durch das Rückenmark vermittelt wird, den Knochen bei neuropathischen Patienten die Nahrung entzieht, was zu einer Knochenresorption führt. Die „deutsche Theorie“ vertrat die Ansicht, dass ein mechanisches oder sich wiederholendes Trauma die Charcot-Fußdeformität verursachte und die damit verbundene Neuropathie es einfach zuließ, dass sie unbemerkt blieb. Heute ist klar, dass keine dieser Theorien die Entstehung des Charcot-Fußes vollständig erklärt. Unabhängig von der tatsächlichen Ursache erscheint es heute plausibel, dass eine erhöhte Durchblutung mit erhöhter osteoklastischer Aktivität am Charcot-Gelenk für die Knochen- und Gelenkzerstörung verantwortlich ist, die man bei dieser Erkrankung sieht. Daraus folgt, dass eine Verringerung der osteoklastischen Zellaktivität in der akuten Phase des Charcot-Fußes wahrscheinlich hilfreich ist. Es stellt sich die Frage, ob diese Annahme zutrifft und ob Maßnahmen, die die osteoblastische Aktivität erhöhen, während sie die osteoklastische Aktivität nur minimal oder gar nicht beeinflussen, von klinischem Nutzen sein können.
Ein relevanter Überblick über die Charcot-Stadien
Eichenholtz teilte den Charcot-Krankheitsprozess in drei klinisch und röntgenologisch unterschiedliche Stadien ein: Entwicklung, Koaleszenz und Rekonstruktion.6 Stadium 1 (das Entwicklungsstadium) stellt die akute destruktive Periode dar, die typischerweise durch tiefgreifende Ödeme und Gelenkergüsse, Kalor und unterschiedlich stark ausgeprägte Erytheme (die oft eine Infektion imitieren) gekennzeichnet ist. Röntgenbilder können negativ sein, zeigen aber häufiger Weichteilödeme, Gelenkergüsse, Gelenksubluxation und die Bildung von Knochen- und Knorpeltrümmern (d. h. Detritus) sowie Knochenbrüche oder -fragmentierungen. Dieses Stadium wird als das „akute Stadium“ der Charcot-Osteoarthropathie bezeichnet. Im Stadium 2 (dem Koaleszenzstadium) erkennt man dies klinisch an der Abnahme von Ödemen, Kalor und Erythem und röntgenologisch an der Resorption von Knochen- und Knorpeltrümmern und der Heilung von Frakturen. Stadium 2 wird oft als das „subakute Stadium“ der Charcot-Osteoarthropathie bezeichnet. Kliniker bezeichnen das Stadium 3 (das Stadium der Rekonstruktion) oft als das „chronische Stadium“ der Charcot-Osteoarthropathie. Klinisch und röntgenologisch ist dieses Stadium mit einer weiteren Reparatur der Weichteile und des Knochens verbunden, wobei ein Knochenumbau stattfindet, um die Stabilität der Gelenke und des Knochens wiederherzustellen. Es sind die frühen oder akuten Stadien des Charcot-Fußes, die am ehesten den Einflüssen der osteoblastischen Stimulation oder der osteoklastischen Hemmung zugänglich sind.
Was die Evidenz über Knochenwachstumsstimulatoren aussagt
Evidenzbasierte Medizin (EBM) wurde definiert als „die gewissenhafte, explizite und umsichtige Verwendung der aktuell besten Evidenz bei Entscheidungen über die Versorgung einzelner Patienten. Die Praxis der evidenzbasierten Medizin bedeutet die Integration individueller klinischer Expertise mit der besten verfügbaren externen klinischen Evidenz aus systematischer Forschung. „7 Die Evidenz zur Verwendung von Knochenwachstumsstimulatoren für die Behandlung des Charcot-Fußes ist begrenzt, aber es gibt einige Evidenz. Es sind keine systematischen Übersichten zu diesem Thema verfügbar. Die meisten Arbeiten haben sich mit der Verwendung von externen Knochenwachstumsstimulatoren als ergänzende Therapieform beim akuten Charcot-Fuß befasst. Im Jahr 1987 lieferten Bier und Estersohn den möglicherweise frühesten Bericht über die Verwendung der Knochenwachstumsstimulation für die Behandlung des Charcot-Fußes.8 Sie berichteten über drei Patienten, die jeweils mit Gips und/oder Unna-Stiefel-Immobilisierung, Nicht-Belastung und Knochenwachstumsstimulation mit gepulsten elektromagnetischen Feldern behandelt wurden. Mit dieser Therapiekombination berichteten die Autoren über eine klinische Heilung innerhalb von drei bis vier Monaten. In einer kleineren Serie aus dem Jahr 1998 berichteten Strauss und Gonya über zwei Fälle, bei denen die Ultraschallstimulation mit niedriger Intensität nach einer rekonstruktiven Charcot-Operation eingesetzt wurde.9 In beiden Fällen handelte es sich um eine Arthrodese des Sprunggelenks und des subtalaren Gelenks mit Einbringung eines Marknagels in beide Gelenke. Postoperativ durften die Chirurgen beide Patienten nicht belasten. Kurz nach der Operation leiteten die Chirurgen die mechanische LIUS Knochenwachstumsstimulation ein. In einem Fall stellten sie nach 162 Tagen eine geheilte Arthrodese fest. In dem anderen Fall stellten sie nach 120 Tagen eine klinische und röntgenologische Heilung fest. Die Autoren schlussfolgerten: „Die zusätzliche Anwendung von Ultraschall niedriger Intensität sollte in dieser Population in Betracht gezogen werden, basierend auf dem Erfolg in anderen Teilen des Skeletts und dem hier vorgestellten frühen Erfolg.“ In einem der besseren Berichte zu diesem Thema untersuchten Hanft, et. al. die Rolle der Knochenwachstumsstimulation als Zusatztherapie bei der Behandlung des Charcot-Fußes.10 Die Studie umfasste 31 Patienten. Die ersten 21 Probanden wurden in die Studien- oder Kontrollgruppe randomisiert. Alle 21 Patienten hatten eine diabetische Neuropathie der unteren Extremitäten, begleitet von klinischen und radiologischen Befunden einer Charcot-Osteoarthropathie im Stadium 1, die den Fuß und/oder das Sprunggelenk betraf. Die Untersucher immobilisierten alle Patienten mit einem Vollkontakt-Gips oder einer festen Knöchel-Laufhilfe mit einer kontaktgeformten Multi-Density-Thermoplast-Einlage. Alle Patienten erhielten außerdem Kompressionsstrümpfe, um das vorhandene Ödem zu kontrollieren. Die Forscher wiesen die Patienten außerdem einheitlich an, ihr Geh- und Belastungsniveau auf 50 Prozent dessen zu reduzieren, was sie vor der Behandlung taten. Die Studiengruppe erhielt eine zusätzliche Modalität, einen Orthologic® kombinierten Magnetfeld-Knochenwachstumsstimulator, der den Kontrollpatienten nicht gegeben wurde. Dieses Gerät wurde täglich 30 Minuten lang verwendet. Nachdem die Forscher die ersten 21 Patienten untersucht und href=“/files/photos/ pt1206charcot4.jpg“ rel=“lightbox“>statistisch ausgewertet hatten, nahmen sie 10 weitere Patienten als Studienkandidaten auf, die alle eine Stimulation des Knochenwachstums erhielten. Die Forscher untersuchten mehrere Bereiche zwischen der Behandlungsgruppe (21 Fälle) und der Kontrollgruppe (10 Fälle), darunter: – die Dauer der Charcot-Osteoarthropathie vor Beginn der Behandlung; – das Alter der Patienten; – die Konsolidierungsrate von insulinabhängigen Patienten mit Diabetes im Vergleich zu nicht insulinabhängigen Patienten mit Diabetes in jeder Gruppe; – Adipositas als Faktor für die Konsolidierungszeit; – Vollkontaktgips im Vergleich zu einer festen Gehhilfe als Faktor für die Konsolidierungszeit; und – die Zeit bis zur Konsolidierung bei Patienten, die eine Knochenwachstumsstimulation erhielten, im Vergleich zu Patienten, die keine Knochenwachstumsstimulation erhielten. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die mittlere Zeit bis zur Konsolidierung in der Behandlungsgruppe 11,0 Wochen betrug, während sie in der Kontrollgruppe 23,8 Wochen betrug. Dieser Unterschied von 12,8 Wochen zwischen den Gruppen war statistisch signifikant. Mit Ausnahme der Anwendung der Knochenwachstumsstimulation hatten alle anderen untersuchten Variablen keinen statistisch signifikanten Einfluss auf die Zeit bis zur Konsolidierung. Die Autoren stellten außerdem fest, dass die Behandlungsgruppe am Ende der Studie weniger Deformierungen aufwies als die Kontrollgruppe und in kürzerer Zeit wieder gehen konnte.
Kann gepulste elektromagnetische Feld-Knochenwachstumsstimulation einen Einfluss haben?
Im Jahr 2000 untersuchten Grady, et. al, den Einsatz der Knochenwachstumsstimulation mit gepulsten elektromagnetischen Feldern bei Patienten mit Charcot-Osteoarthropathie untersucht.11 Die Autoren berichteten über eine Serie von 11 Patienten, die alle die PEMF-Knochenwachstumsstimulation in Kombination mit einer Form der Immobilisierung erhielten. Acht Patienten hatten Charcot-Osteoarthropathie im Stadium 1 und drei Patienten hatten eine Charcot-Deformität im Stadium 2. Die Ruhigstellung bestand entweder aus einem Equalizer Walker oder einem Unna-Stiefel mit einem chirurgischen Schuh. Die Patienten durften in ihrer Ruhigstellungsvorrichtung Gewicht tragen. Alle vier Wochen wurde die Charcot-Deformität anhand von Röntgenbildern beurteilt. Die mittlere Zeit bis zur röntgenologischen Konsolidierung der Charcot-Deformität betrug bei den 11 Patienten 3,5 Monate. Die Forscher setzten die Stimulation des Knochenwachstums fort, bis Ödem, Erythem und Krepitus klinisch verschwunden waren. Sie verfolgten die Patienten in ihrer Serie im Durchschnitt 18 Monate lang, wobei bei einem der 11 Patienten nach neun Monaten ein erneuter akuter Charcot-Schub auftrat. 1993 berichteten Cohen et al. als erste über die Verwendung einer implantierbaren Gleichstrom-Knochenwachstumsstimulation als Zusatztherapie bei der chirurgischen Reparatur einer Nonunion nach einer rekonstruktiven Charcot-Mittelfußoperation.12 In jüngerer Zeit beschrieben Wang et al. ihren Erfolg bei der Verwendung der Knochenstimulation mit gepulsten elektromagnetischen Feldern nach einer chirurgischen Rekonstruktion des Charcot-Fußes und -Knöchels mit externer Fixierung.13 Dies ist eine der einzigen Arbeiten, die sich mit der Verwendung der elektrischen Knochenwachstumsstimulation nach einer rekonstruktiven Charcot-Fußoperation befasst. Die Autoren führten Rekonstruktionen bei 28 Patienten mit Charcot-Deformitäten hauptsächlich des Lisfranc-Gelenks oder des Sprunggelenks durch. In ihrer Serie führten die Forscher eine offene oder perkutane Tendo-Achilles-Verlängerung, eine Arthrodese der beteiligten Gelenke unter Verwendung eines externen Hybrid- oder Ring-zu-Ring-Fixateurs und die Anwendung der externen PEMF-Knochenwachstumsstimulation unmittelbar postoperativ durch. Die Autoren stellten eine röntgenologische Konsolidierung der Korrektur nach durchschnittlich 3,1 Monaten fest. Während sie von durchweg guten Ergebnissen in ihrer Serie berichteten, erkannten die Studienautoren, dass eine größere Serie notwendig wäre, um ihre positiven Ergebnisse weiter zu untermauern.
Aktuelle Empfehlungen: Was Sie wissen sollten
Was ist die Quintessenz? Die aktuelle Evidenz unterstützt den Einsatz von elektrischer oder mechanischer Knochenwachstumsstimulation in den akuten Stadien des Charcot-Fußes, aber die Evidenz ist noch begrenzt. Alle Arbeiten berichten über den Einsatz von elektrischer oder mechanischer Knochenwachstumsstimulation in den akuten Stadien der Charcot-Osteoarthropathie oder im Eichenholtz-Stadium 1 oder 2 (d.h. Entwicklungsstadium oder frühes Stadium der Koaleszenz). Für die Anwendung der Knochenwachstumsstimulation bei der chronischen Charcot-Fußdeformität oder Eichenholtz-Stadium 3 gibt es derzeit keine Evidenz. Von den derzeit verfügbaren Geräten zur Stimulation des Knochenwachstums sind die CMF- und PEMF-Stimulatoren am ausführlichsten beim Charcot-Fuß untersucht worden und scheinen die am besten validierten elektrischen Geräte zur Stimulation des Knochenwachstums zu sein. Es gibt Fallberichte über den Einsatz der Gleichstrom-Knochenwachstumsstimulation und der mechanischen Knochenwachstumsstimulation (z. B. LIUS), aber derzeit ist nichts Weiteres verfügbar. Es gibt derzeit keine Berichte über den Einsatz des Knochenwachstumsstimulationsgeräts mit kapazitiver Kopplung. Es werden zukünftige Studien benötigt, die sich auf prospektive, randomisierte, kontrollierte Studien konzentrieren, so dass Meta-Analysen dieser Studien die effektive Studienpopulation vergrößern und zu aussagekräftigen, klinisch nützlichen Richtlinien führen können.14 In allen Situationen sollte der Kliniker den Patienten mit Verdacht auf Charcot-Osteoarthropathie zunächst klinisch und röntgenologisch beurteilen und feststellen, ob ein Gerät zur Stimulation des Knochenwachstums indiziert, angemessen und potenziell hilfreich ist. Man sollte nicht erwarten, dass ein Knochenwachstumsstimulator eine Malunion korrigiert, noch sollten Kliniker ihn als Ersatz für eine Immobilisierung und Entlastung verwenden. Meiner Meinung nach ist es weniger wichtig, welche Art von Stimulator Sie verwenden, wenn Sie festgestellt haben, dass ein Knochenwachstumsstimulator für die Behandlung eines Patienten wünschenswert ist. Die nicht-invasiven Geräte haben alle unterschiedliche Anwendungszeiten. Oft werben Gerätevertreter mit diesen Anwendungszeiten, um ihr Gerät gegenüber einem anderen Gerät zu bewerben. Kliniker sollten sich darüber im Klaren sein, dass die Anwendungszeit sehr variabel ist und nicht bedeutet, dass ein Gerät besser ist als ein anderes. Bei der PEMF-Stimulation, der CMF-Stimulation und der LIUS-Stimulation werden generell kürzere Zeiten angepriesen. Ebenso haben längere Anwendungszeiten mit diesen Geräten eine anhaltende Wirksamkeit gezeigt, jedoch in geringerem Maße. Die DC-Stimulation und die CC-Stimulation werden für eine 24-Stunden-Anwendung befürwortet. Diese Geräte haben mit zunehmender Dauer der Anwendung eine verbesserte Wirksamkeit gezeigt.2 Der wahrscheinlich wichtigste Grund für die Wahl eines Geräts gegenüber einem anderen ist die Verfügbarkeit. Heutzutage sind die Zulassung durch die Versicherung und die Kostenerstattung, die demografische Situation und die Verfügbarkeit der verschiedenen Geräte die wichtigsten Faktoren bei der Wahl des Geräts. Wenn ein Arzt eine gute Beziehung zu einer bestimmten Firma oder einem Vertreter aufgebaut hat, wird diese Firma oder dieser Vertreter den Arzt oft bei diesen Fragen unterstützen und dementsprechend wird der Arzt eher das Gerät dieser Firma verwenden.2 Dr. Downey ist der Leiter der Abteilung für Podiatrische Chirurgie am Penn Presbyterian Medical Center in Philadelphia. Er ist klinischer Professor in der Abteilung für Chirurgie an der Temple University School of Podiatric Medicine und ist Fakultätsmitglied des Podiatry Institute. Dr. Downey ist als Privatarzt in Philadelphia, Radnor und Doylestown, Pa.
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