Biologinen augmentaatio mesenkymaalisilla kantasoluilla potilailla, joille tehdään eturistisiteen rekonstruktio (BMAC)

Johdanto

Anterior cruciate ligament (ACL) repeämät ovat yleinen ja tuhoisa vamma nuorten urheilijoiden keskuudessa, ja uusintavamma uhkaa sekä onnistunutta pelaamista että pitkän aikavälin tuloksia. Siirteen paraneminen ACL-rekonstruktion aikana (ACLR) on hidas biologinen prosessi, joka sisältää siirteen liittämisen luutunnelikohtiin sekä nivelensisäisen siirteen uudelleenmuodostumisen. Nivelensisäinen siirteen uudelleenmuotoiluprosessi tunnetaan ligamentisaationa, ja se tapahtuu kolmessa vaiheessa ACLR:n jälkeen. Varhaisen paranemisen ensimmäinen vaihe tapahtuu 0-3 kuukauden välillä, toinen vaihe 6 kuukauden ja yhden vuoden välillä, ja viimeinen kypsymisvaihe tapahtuu 1 vuoden kuluttua, jolloin siirre näyttää hyvin samanlaiselta kuin natiivi ACL. Nämä ajankohdat määritellyissä tutkimuksissa tehtiin biopsia ihmisen luu-polvilumpion jänne-luu (BTB) ACL-autosiirreistä eri postoperatiivisissa kohdissa ja kuvattiin ajan mittaan tapahtuvia muutoksia verisuonitautien, solunäkökohtien ja solunulkoisen matriisin ulkonäön suhteen verrattuna kontrolli-ACL:ihin. . Toisin kuin eläinmalleissa, joissa on nekroottinen vaihe, ihmismalleissa siirteet läpikäyvät varhaisen verisuoniinvaasion, joka liittyy fibroblasteihin, jotka muuttuvat hypersellulaariseksi matriksiksi, jossa on vain fokalisoituja nekroosialueita. Tämä prosessi tapahtuu jo 3 viikkoa leikkauksen jälkeen ja lisääntyy ajan myötä, kun alkuperäistä polvilumpion jännettä muistuttavat alueet, joissa on kypsää kollageenia ja metabolisesti lepotilassa olevia soluja, vähenevät. Tämä prosessi on rajoittava tekijä luu-polvilumpion jänne-luu-siirteiden (BTB) siirteiden paranemisessa, koska osteointegraatio tapahtuu aikaisemmin.

Osteointegraatio- ja ligamentoitumisprosessit ovat reaktioita uudelle intrasynoviaaliselle miljöölle ja fyysisille voimille, joille uusi siirrännäinen altistuu. Näiden paranemis- ja uudelleenjärjestelyprosessien aikana siirteiden vauriokuorma ja jäykkyys vähenevät jopa 24 % 7 viikon kohdalla, ennen kuin ne vahvistuvat. Tämä lisää ACLR:n pitkää toipumisaikaa ja uusiutumisen riskiä tänä aikana. Biologisten lisäaineiden edistyminen tämän paranemisprosessin nopeuttamiseksi ja parantamiseksi vaikuttaisi merkittävästi ACL-vammojen hoitoon.

Viime aikoina on kehitetty biologisia valmisteita erilaisista kasvutekijöistä, joilla voidaan turvallisesti ja tehokkaasti hoitaa erilaisia ​​tuki- ja liikuntaelimistön sairauksia, mukaan lukien tendinopatiat ja niveltulehdus. Luuytimen aspiraattikonsentraatti (BMAC) koostuu erilaistumattomista mesenkymaalisista kantasoluista, jotka konsentroidaan ja levitetään vauriokohtaan. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet tämän hoidon tarjoavan solujen pluripotentin potentiaalin vaikuttaa paranemiseen, uusiutumiseen, biomekaaniseen lujuuteen ja vähentää luun tunnelin laajentumista. Tutkijat ovat osoittaneet, että mesenkymaalisilla kantasoluilla vahvistetuilla siirteillä oli huomattavasti suurempi vauriokuormitus ja jäykkyys jo 8 viikkoa leikkauksen jälkeen kanimallissa, mikä viittaa edistyneen paranemisen lisäeduun. BMSC:iden käyttö voi tarjota uuden menetelmän jännesiirteen osteointegraation tehostamiseksi. Vaikka mesenkymaalisten kantasolujen vaikutusta on tutkittu lukuisissa laboratoriotutkimuksissa, kliiniseen ympäristöön siirtymisestä ei ole näyttöä. Silva ym. suorittivat tutkimuksen, jossa he injektoivat luuytimestä peräisin olevia kantasoluja (BMSC:itä) polvilumpion jännesiirteisiin tutkiakseen lisääntynyttä siirteen ja luuhun -tunnelin integraatiota. He eivät löytäneet merkittävää eroa tunnelin integraatiossa MRI-kuvauksessa, mutta he eivät tutkineet nivelensisäisten osien vaikutusta ligamentointiprosessiin, eivätkä he tutkineet vaikutusta kliiniseen tutkimukseen ja potilaiden raportoimiin tuloksiin.

Kvantitatiivinen MRI on ei-invasiivinen menetelmä kudosten ominaisuuksien tutkimiseksi ja kudosten biokemiallisen koostumuksen arvioimiseksi. T2*-sekvenssi antaa tietoa kudossiirteen tilavuudesta, vesipitoisuudesta, kuitujen kohdistuksesta ja kudostiheydestä. Mediaanit harmaasävyarvot (kudoksen laadun määrittämismitta) voidaan myös korreloida maksimivauriokuormaan, tuottokuormitukseen ja siirteiden lineaariseen jäykkyyteen sikamallissa. MRI-signaalien lisääntymisen ACL-siirteissä on havaittu olevan ajasta riippuvaisia, ja ne ovat vakiintuneet kolmessa kuukaudessa, erityisesti distaalisessa nivelensisäisessä osassa lähellä sääriluun tunnelia. Näiden muutosten ei ole aiemmin osoitettu ennustavan siirteen epäonnistumista, mutta tutkijat ovat äskettäin myös vahvistaneet, että ACL-siirteiden normalisoiduilla T2*-signaalin intensiteetillä on merkittävä korrelaatio polven epävakauden kanssa, joka liittyy ligamentointiin ja tunnelin paranemiseen.

Äskettäisessä tutkimuksessa tutkittiin nivelensisäisen siirteen kypsymistä verihiutalerikkaan plasmageelin (PRPG) levittämisen jälkeen MRI:llä kuukauden välein 3–12 kuukauden välein leikkauksen jälkeen. Nivelensisäinen segmentti jaettiin proksimaaliseen, keski- ja distaaliseen segmenttiin asteikolla 0-3, joka vaihtelee täysin homogeenisesta vakavasti heterogeeniseen. Keskimääräinen aika täysin homogeenisen luu-polvilumpion jänne-luun (BTB) -siirteen saamiseksi oli PRPG-ryhmässä 109 päivää ja kontrolliryhmässä 363 päivää.

Ehdotamme kvantitatiivisen magneettikuvauksen (MR) käyttöä T2*-kartoituksen kanssa sen tutkimiseksi, voiko BMAC-hoito ACL-rekonstruktion aikana nopeuttaa siirteen kypsymistä ja paranemisprosessia. Suoritamme satunnaistetun kontrolloidun kokeen potilailla, joille tehdään ACL-rekonstruktio luu-polvilumpion jänne-luu-allograftilla ja arvioidaan siirteen T2*-painotetut MRI-muutokset 3 ja 9 kuukauden kuluttua kirurgisesta rekonstruktiosta. Lisäksi hankimme tästä kohortista potilaiden ilmoittamia tulosmittauksia arvioidaksemme, onko BMAC-hoidolla kliinisesti merkittävä vaikutus ACL-rekonstruktioon.

Tutkimuksen perustelut

Tässä tutkimuksessa arvioidaan ACL-rekonstruktion biologisen lisäyksen tehokkuutta BMSC:illä mitattuna magneettikuvauksella siirteen paranemisen ja integraation havaitsemiseksi. Toissijaisiin päätepisteisiin kuuluvat validoidut potilaan raportoimat tulosmittaukset sekä toiminnalliset tulokset objektiivisten tutkimustulosten perusteella.

Hypoteesi

Tämän tutkimuksen hypoteesit ovat, että siirteen paraneminen ja integroituminen paranevat kolmen ja yhdeksän kuukauden kohdalla mitattuna signaalin intensiteetin ja heterogeenisyyden vähenemisenä T2* MRI:ssä BMAC:n antamisen jälkeen ACL-rekonstruoinnin aikana verrattuna kontrolliryhmään. Lisäksi potilaiden raportoimat tulokset ja fyysisen tutkimuksen löydökset paranevat merkittävästi aikaisemmin niillä, jotka saavat BMAC-hoidon allograftiin verrattuna kontrolliryhmään.

Opintosuunnitelma

Tämä tutkimus on prospektiivinen satunnaistettu tutkimus potilailla, joille tehdään artroskopinen rekonstruktio täyden paksuuden anterior cruciate ligament (ACL) repeämillä. Kaikki potilaat, jotka allekirjoittavat suostumuksen ja joutuvat läpi koko paksuuden ACL-rekonstruktion, otetaan mukaan tutkimukseen. Ilmoittautuminen jatkuu, kunnes 32 potilasta, 16 kustakin ryhmästä, on ilmoittautunut. Seuranta tapahtuu 6 viikon, 3 kuukauden, 6 kuukauden, 9 kuukauden, 12 kuukauden ja 24 kuukauden kuluttua.