Muuttuneet nivelmekaniikat ja biologinen vaste osteoartroosista kärsivissä polvissa. (AMB-OK)

Niveltulehdus (OA) on yleisin niveltauti. Se ilmenee nivelruston asteittaisena rappeutumisena, uutena luun kasvuna ja usein nivelkalvon kudoksen lisääntymisenä, mikä johtaa kipuun ja niveltoiminnan heikkenemiseen, lopulta aiheuttaen vammautumista. 83 % OA-potilaista kärsii polvista, mikä rajoittaa fyysistä aktiivisuutta ja edistää sydän- ja verisuonitautien, lihavuuden ja diabeteksen kehittymistä. Alaraajojen väärä asento (varus- tai valguspolvet) tunnistetaan riskitekijöksi niveltaudin puhkeamiselle ja etenemiselle. Nämä alaraajojen väärät asennot vaikuttavat merkittävästi kuormituksen jakautumiseen polvinivelen nivelpinnalla, ja kuormituksen epätasapaino aiheuttaa eniten kuormitetun osan kulumisen aikaisemmin. Yläluun osteotomia (HTO) on kirurginen tekniikka, joka mahdollistaa kuormituksen siirtämisen vaikutusalueelta muille alueille, joilla on ehjä rusto. Kuten HTO, tukiliivit oikaisevat alaraajojen asennon ilman kirurgista toimenpidettä. Nämä korjaavat hoidot suositellaan nuorimmille potilasryhmille, koska ne mahdollistavat aktiivisuuden säilymisen, toisin kuin kokonaispolven tekonivelleikkaus (TKR). Kuitenkin HTO:n pitkäaikaisuus vaihtelee 40–85 %:n välillä, ja tukiliivien pitkäaikaisen tehon todisteet ovat rajalliset. Epäonnistumisen syitä ei ymmärretä hyvin, mutta ne liittyvät todennäköisesti väärään korjaukseen, koska liiallinen korjaus voi johtaa epävakauteen, kun taas riittämätön korjaus ei välttämättä lievitä oireita, eikä kirjallisuudessa ole yksimielisyyttä optimaalisen korjausmäärän suhteen. Tähän päivään asti tukiliivien ja HTO:n vaikutuksia rustonalaisen luun mikrorakenteeseen ja rustoon ei ymmärretä hyvin. Näiden näkökohtien tutkiminen hoidon epäonnistumisten paremman ymmärtämiseksi on yhä tärkeämpää, koska polvien OA:n maailmanlaajuisen esiintyvyyden odotetaan kasvavan väestön ikääntymisen myötä.

Luun uudelleenmuodostus tapahtuu hoidoista johtuvan kuormitustilan suuren muutoksen seurauksena, mutta sen ajanjakso ja laajuus ovat tuntemattomia. Luun laatua arvioidaan tyypillisesti kaksoisenergia-röntgenabsorptiometrialla (DXA), joka pystyy havaitsemaan 2D-muutoksia luun mineraalitiheydessä, mutta se ei sovellu alueellisten erojen mittaamiseen luun mikrorakenteessa. Korkearesoluutioinen perifeerinen kvantitatiivinen CT (HR-pQCT) on laajalti käytetty kuvantamistekniikka tutkimusyhteydessä. Se mahdollistaa 3D-mittaukset, ja on todistettu, että se voi mitata luun uudelleenmuodostusta tarkasti ranteessa. HR-pQCT:llä on kuitenkin alhainen kliininen sovellettavuus pitkän skannausajan ja pienen kentänäkymän vuoksi, mikä ei salli keskuskohtien, kuten polven, kuvantamista. Fotonilaskenta-CT (PCCT) on yksi uusimmista CT-tekniikan edistysaskeleista, jonka resoluutio on verrattavissa HR-pQCT:hen, mutta jolla on parempi kliininen sovellettavuus. On osoitettu, että PCCT soveltuu luun vaihtumisen havaitsemiseen samalla tavalla kuin HR-pQCT, mahdollistaen suoran mikrorakenteen karakterisoinnin polvessa.

Huolimatta laajoista in vitro- ja in vivo -tutkimuksista, on edelleen epäselvää, kuinka ruston koostumuksen ja rakenteen muutokset, joita tapahtuu ruston rappeutumisen aikana, vuorovaikuttavat. In silico -malli ruston rappeutumisen syy-yhteyksien tutkimiseksi on kehitetty, jossa paikallinen mekaaninen ympäristö vahingoittuneessa rustossa ohjaa ruston rappeutumista. Mallin ennusteet olivat hyvin yhteneväisiä aiemman kokeellisen havainnoinnin kanssa, mutta laajempi validaatio in vivo -datalla mahdollistaisi fysiologisempien olosuhteiden tutkimisen.