Schalldiagnostik könnte frühe Therapie einer Arthrose ermöglichen

Arthrose gilt laut Robert Koch Institut als die häufigste Gelenkerkrankung weltweit. Alleine in Deutschland sind mehr als 18% der Erwachsenen von einem Verschleiß der Knorpelschicht in einem oder mehreren Gelenken betroffen. Dank der demografischen Entwicklung ist es wahrscheinlich, dass die Zahl der Krankheitsfälle weiter steigt. Umso wichtiger ist es, Arthrose früh zu diagnostizieren und den weiteren Verlauf durch Therapien zu verlangsamen. Ein Forschungsverbund hat in einer Pilotstudie eine neue Methode getestet und erfolgreich Knorpelschäden durch Schall bestimmt. Beteiligt waren die Hochschule Fulda, die Universitätsmedizin der Charité Berlin, die Universität Ulm und die Technische Hochschule Mittelhessen in Gießen.

Arthrose über bildgebende Verfahren erst spät erkennbar

Bei einer Arthrose wird der Gelenkknorpel im Laufe der Zeit zerstört. Auf der einen Seite ist das ein natürlicher Verschleiß, der im unterschiedlichen Tempo voranschreitet, abhängig von der individuellen Veranlagung. Auf der anderen Seite können unter anderem große Belastungen der Gelenke und Schädigungen der Strukturen durch Verletzungen oder andere Primärerkrankungen dazu beitragen, den Verlauf erheblich zu beschleunigen. Am häufigsten betroffen sind Knie, Hüfte und Hände. Für eine Behandlung der verschiedenen Arthroseformen ist es problematisch, dass sie eine Gemeinsamkeit haben: Sie werden tendenziell spät entdeckt. Denn typische Symptome wie Schmerzen, Schwellungen und schließlich Bewegungseinschränkungen treten in der Regel erst auf, wenn der Knorpel erheblich beschädigt ist. In vielen Fällen hat die schützende Schicht bereits so stark abgenommen, dass Knochen auf Knochen trifft. Die Behandlungsoptionen sind zu diesem Zeitpunkt sehr eingegrenzt. Vielfach hilft nur noch der Einsatz eines künstlichen Gelenks.

Selbst bei einem hohen Arthroserisiko ist eine frühzeitige Diagnose für Experten schwierig, da über die gängigen bildgebenden Verfahren – Röntgenaufnahmen und Magnetresonanztomografie (MRT) – eine Arthrose im Anfangsstadium normalerweise nicht erkannt werden kann. Die Wissenschaftler haben daher auf ein anderes Prinzip gesetzt und Knorpelschäden über Geräusche identifiziert – sie klingen anders als die Strukturen in einem gesunden Gelenk.

Schallemissionsanalyse aus der Industrie abgeguckt

Als Grundlage griffen sie auf ein Verfahren zurück, das in der Industrie angewendet wird, um die Qualität von Werkstoffen zu überprüfen: die Schallemissionsanalyse. Unter anderem in der Automobilindustrie oder in der Bauindustrie wird darüber getestet, ob ein Material einwandfrei ist. Dazu wird es beispielsweise verformt und die dabei entstehenden Geräusche (Schallemissionen) gemessen. Dass ein Knie mit Knorpelschaden ebenfalls knarzt, obwohl der Mensch es bei leichtem Verschleiß nicht hören kann, liegt nahe. Um diesen speziellen Sound tatsächlich identifizieren zu können, brauchten die Forscher aber weitere Informationen.

Sie entwickelten ein spezielles Mikrofon sowie Sensoren, die diese Schallmuster automatisch erkennen. Zusätzlich führten sie zahlreiche Tests durch, um herauszufinden, wie ein kranker Knorpel im Vergleich zu gesundem Knorpel klingt. Die Forscher fügten zum Beispiel toten Knochen Schäden zu, rieben Knorpel ab und bohrten Löcher. Am Ende hatten sie eine Vorstellung davon, welche unterschiedlichen Geräusche Gelenkschäden verursachen.

Viel versprechende Ergebnisse bei Pilotstudie mit Schalldiagnostik

Für die Pilotstudie wählten die Wissenschaftler dann 29 Patienten mit bestehender Arthrose im Kniegelenk aus – die genau Diagnose war ihnen jedoch unbekannt. Sie ließen die Testpersonen Kniebeugen machen und zeichneten die dabei entstehende Geräusche auf. Anschließend verglichen sie die Auswertungen ihrer Schalldiagnostik mit den MRT-Aufnahmen der Patienten – in 95% der Fälle stimmte ihre Einschätzung mit den Ergebnissen der bildgebenden Verfahren überein. Es wurden also nahezu alle Schäden bei der Schalldiagnostik entdeckt.

In weiteren Studien wollen die Forscher nun klären, wie sensibel die Schalldiagnostik ist. Sie hoffen, durch ihre neue Methode bereits kleine Veränderungen am Knorpel diagnostizieren zu können, die über die bildgebenden Verfahren nicht erkennbar sind. „Wenn wir schon früh herausfinden könnten, dass eine Arthrose beginnt, könnte man rechtzeitig therapeutisch entgegenwirken, etwa mit Kompressionsbehandlungen oder Krafttraining“, sagt Udo Wolf, Professor für Physiotherapie am Fachbereich Pflege und Gesundheit der Hochschule Fulda. Die Schallemissionsprüfung hat weitere Vorteile: Sie ist vergleichsweise günstig und schonend für die Patienten, weil sie mit keinerlei Strahlenbelastung verbunden ist.

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