Biologisk forstærkning med mesenkymale stamceller hos patienter, der gennemgår forreste korsbåndsrekonstruktion (BMAC)

Introduktion

Rivning af forreste korsbånd (ACL) er en almindelig og ødelæggende skade blandt unge atleter, og genskade udgør betydelige trusler mod både succesfuld tilbagevenden til spillet og langsigtede resultater. Graftheling under ACL-rekonstruktion (ACLR) er en langsom biologisk proces, der involverer transplantatinkorporering i knogletunnelsteder, såvel som intraartikulær transplantatombygning. Den intraartikulære graft-ombygningsproces er kendt som ligamentisering og forekommer i tre faser efter ACLR. Den første fase af tidlig heling finder sted mellem 0 og tre måneder, den anden fase sker mellem 6 måneder og et år, og den sidste fase af modningen sker efter 1 år, hvor transplantatet ser meget ud til det oprindelige ACL. De undersøgelser, der definerede disse tidspunkter, biopsierede humane knogle-patella sene-knogle (BTB) ACL-autotransplantater på forskellige postoperative punkter og beskrev ændringer, der opstod over tid med hensyn til vaskularisering, cellulære aspekter og udseendet af den ekstracellulære matrix i sammenligning med kontrol-ACL'er . I modsætning til dyremodeller, der viser et nekrotisk stadium, gennemgår transplantater i humane modeller en tidlig vaskulær invasion, forbundet med fibroblaster, der omdannes til en hypercellulær matrix med kun fokaliserede områder med nekrose. Denne proces forekommer så tidligt som 3 uger postoperativt og øges over tid, efterhånden som områder, der ligner den oprindelige patellasene med modent kollagen og metabolisk hvilende celler, aftager. Denne proces er den begrænsende faktor i transplantatheling for knogle-patella sene-knogle (BTB) transplantater, da osteointegration forekommer tidligere.

Processerne med osteointegration og ligamentisering er reaktioner på det nye intrasynoviale miljø og fysiske kræfter, som det nye transplantat udsættes for. Under disse helings- og omstruktureringsprocesser falder fejlbelastningen og stivheden af ​​transplantater med op til 24 % efter 7 uger, før de styrkes til deres potentiale. Dette bidrager til den lange restitutionsperiode for ACLR og risikoen for genbrud i denne periode. Fremskridt inden for biologiske hjælpemidler til at fremskynde og forbedre denne helingsproces vil have en betydelig indvirkning på håndteringen af ​​ACL-skader.

For nylig er biologiske præparater af forskellige vækstfaktorer blevet udviklet til sikker og effektiv behandling af en række forskellige muskuloskeletale tilstande, herunder tendinopatier og arthritis. Knoglemarvsaspiratkoncentrat (BMAC) består af udifferentierede mesenkymale stamceller, der koncentreres og påføres skadestedet. Tidligere undersøgelser har vist, at denne behandling tilbyder cellernes pluripotente potentiale til at påvirke heling, regenerering, biomekanisk styrke og reducere knogletunnelforstørrelse. Efterforskere har vist, at mesenkymale stamcelleforstærkede transplantater havde en signifikant højere fejlbelastning og stivhed allerede 8 uger efter operationen i en kaninmodel, hvilket tyder på en ekstra fordel ved avanceret heling. Brug af BMSC'er kan tilbyde en ny metode til at forbedre senetransplantat-osteointegration. Mens der har været adskillige laboratorieundersøgelser, der har forsket i virkningen af ​​mesenkymale stamceller, mangler der evidens i oversættelse til den kliniske indstilling. Silva et al udførte en undersøgelse, hvor de injicerede knoglemarvs-afledte stamceller (BMSC'er) i patellar senetransplantater for at undersøge for øget graft-to-bone tunnel integration. De fandt ikke en signifikant forskel i tunnelintegration på MR-billeddannelse, men de undersøgte ikke de intraartikulære dele for effekten på ligamentiseringsprocessen, og de undersøgte heller ikke effekten på klinisk undersøgelse og patientrapporterede resultater.

Kvantitativ MR er en ikke-invasiv metode til at undersøge vævsegenskaber og evaluere den biokemiske sammensætning af væv. T2*-sekvensen giver information om vævstransplantatvolumen, vandindhold, fiberjustering og vævsdensitet. Median gråtoneværdier (et mål til bestemmelse af vævskvalitet) kan også korreleres med maksimal fejlbelastning, udbyttebelastning og lineær stivhed af transplantater i en svinemodel. Forøgelser i MR-signaler i ACL-transplantater har vist sig at være tidsafhængige og er blevet veletablerede efter tre måneder, især ved den distale intraartikulære del nær tibial tunnelen. Disse ændringer har ikke tidligere vist sig at være prædiktive for graftsvigt, men efterforskere har for nylig også bekræftet, at normaliserede T2*-signalintensitetsværdier for ACL-transplantater har signifikant korrelation med knæets ustabilitet relateret til ligamentisering og tunnelheling.

En nylig undersøgelse undersøgte intraartikulær transplantatmodning efter påføring af blodplade-rig plasmagel (PRPG) med MR med månedlige intervaller fra 3-12 måneder postoperativt. Det intraartikulære segment blev opdelt i et proksimalt, midterste og distalt segment på en skala fra 0-3, der spændte fra fuldstændig homogent til alvorligt heterogent. Den gennemsnitlige tid til at opnå fuldstændig homogen knogle-patella sene-knogle (BTB) graft var 109 dage for PRPG-gruppen og 363 dage for kontrolgruppe 8.

Vi foreslår at bruge kvantitativ magnetisk resonans (MR) billeddannelse med T2*-kortlægning for at undersøge, om BMAC-behandling på tidspunktet for ACL-rekonstruktion kan fremskynde transplantatmodningen og helingsprocessen. Vi vil udføre et randomiseret kontrolleret forsøg med patienter, der gennemgår ACL-rekonstruktion med knogle-patellar sene-knogle-allograft, som evaluerer de T2*-vægtede MR-ændringer af transplantatet 3 og 9 måneder efter kirurgisk rekonstruktion. Derudover vil vi opnå patientrapporterede resultatmål fra denne kohorte for at evaluere, om BMAC-behandling giver en klinisk signifikant effekt på ACL-rekonstruktion.

Studiets begrundelse

Denne undersøgelse vil evaluere effektiviteten af ​​biologisk forøgelse af ACL-rekonstruktion med BMSC'er målt ved magnetisk resonansbilleddannelse for at detektere graftheling og integration. Sekundære endepunkter vil omfatte validerede patientrapporterede resultatmål såvel som funktionelt resultat ved brug af objektive undersøgelsesresultater.

Hypotese

Hypoteserne for denne undersøgelse er, at der vil være forbedret graftheling og integration efter tre og ni måneder målt ved nedsat signalintensitet og heterogenitet på T2* MRI efter administration af BMAC under ACL-rekonstruktion sammenlignet med kontrolgruppen. Derudover vil patientrapporterede resultater og fysiske undersøgelsesresultater være væsentligt forbedret på et tidligere tidspunkt hos dem, der modtager BMAC-behandlingen til deres allograft sammenlignet med kontrolgruppen.

Studieplan

Denne undersøgelse vil være et prospektivt randomiseret forsøg med patienter, der gennemgår artroskopisk rekonstruktion af forreste korsbåndsrivninger i fuld tykkelse (ACL). Alle patienter, der underskriver samtykke og gennemgår fuld tykkelse ACL-rekonstruktion, vil blive tilmeldt undersøgelsen. Indskrivningen fortsætter, indtil 32 patienter, 16 i hver gruppe, er tilmeldt. Opfølgning vil finde sted efter 6 uger, 3 måneder, 6 måneder, 9 måneder, 12 måneder og 24 måneder.