Оptische spectroscopie bij de diagnose van intra-articulaire verwondingen
Оptische spectroscopie bij de diagnose van intra-articulaire letsels van het kniegewricht
Intra-articulaire gewrichtsblessures zijn de meest voorkomende en prognostisch ongunstig in het geval van een vroegtijdige of foutieve diagnose, wat leidt tot een significante schending van de kwaliteit van leven en activiteit van patiënten. Een vroegtijdige diagnose en bepaling van de mate van schade aan het subchondrale bot kan bijvoorbeeld leiden tot progressie, namelijk een toename van de oedeemzone met transformatie in een onomkeerbaar proces - avasculaire necrose van het bot. Fouten bij het diagnosticeren van subsynoviale verwondingen van het ligamenteuze apparaat en het beoordelen van de functionele levensvatbaarheid ervan kunnen leiden tot de ontwikkeling van chronische gewrichtsinstabiliteit, chronische synovitis en progressie van intra-articulaire vernietiging.
Methoden voor vroege en nauwkeurige diagnose maken een tijdige en gepersonaliseerde behandeling mogelijk, ze zijn gericht op het voorkomen van de ontwikkeling van complicaties en de noodzaak van herhaalde dure en vaak invaliderende operaties. De kwestie van het ontwikkelen van de methode van intraoperatieve navigatie met behulp van kwantitatieve beoordelingsmethoden bij operaties aan het bewegingsapparaat is ook relevant.
In dit opzicht zijn de in het project voorgestelde methoden van optische spectroscopie en opto-akoestiek, die de bovengenoemde problemen kunnen oplossen, van bijzonder belang.
Het wetenschappelijke probleem dat door het voorgestelde project moet worden opgelost, is dus de ontwikkeling van optische en opto-akoestische spectroscopiemethoden voor biomedische diagnostiek. De ontwikkeling van nieuwe methoden en hulpmiddelen die in staat zijn om zowel vroege als verborgen voorspellers van de mogelijke progressie van artrose te detecteren en te karakteriseren, zal de risico's van mogelijke complicaties en onomkeerbare intra-articulaire veranderingen voorkomen of verminderen.
Studie Overzicht
Toestand
Conditie
Gedetailleerde beschrijving
De doelstellingen van dit werk zijn het creëren van nieuwe optische methoden voor in vivo analyse van de toestand van kraakbeenweefsel.
Methoden: Een prospectieve studie zal een instrument ontwikkelen dat twee optische methoden implementeert voor het beoordelen van de conditie van kraakbeenweefsel: diffuse reflectiespectroscopie (DRS) en nabij-infrarood fluorescentiespectroscopie. Explantaten (kniegewricht) zullen gebruikt worden als experimenteel materiaal. Om de diagnostische mogelijkheden van optische spectroscopiemethoden te beoordelen, zullen studies van de mechanische kenmerken van kraakbeen gelijktijdig met de optische kenmerken worden uitgevoerd. Mechanische kraakbeenparameters zullen worden gemeten met behulp van een Mach-1 v500c indenter (Biomomentum, Laval, QC, Canada) uitgerust met een drie-assige dynamometer. De richting van de normaal op het monster wordt gemeten met een bolvormige indenter; een naaldpunctie zal worden uitgevoerd om de dikte van het explantaatweefsel te beoordelen. Metingen bepalen de Young's modulus, de richting van de normaal en de dikte van het kraakbeen. Dit werk wordt ondersteund door de Russian Science Foundation (subsidie nr. 21-79-10325).
Er zal een inkeping worden uitgevoerd om de mechanische parameters van het kraakbeen op verschillende punten te bepalen en om DCR-spectra van het kraakbeen te verkrijgen in het golflengtebereik van 850-1050 nm. Analyse van veranderingen in de eigenschappen van water in het kraakbeenweefsel van het kniegewricht in normale en pathologische omstandigheden zal worden aangevuld met een studie van zijn eigen IR-fluorescentie. In voorbereidende experimenten werd ontdekt dat verschillende delen van het kraakbeen van verschillende explantaten verschillende niveaus van rode fluorescentie hebben in verschillende stadia van degeneratie. Om conclusies te trekken, is het echter noodzakelijk om het aantal gemeten monsters uit te breiden om de betrouwbaarheid te beoordelen. van de resultaten van de waargenomen verschillen.
In de loop van het werk zal een mobiele eenheid worden ontwikkeld die de methoden van fluorescentiespectroscopie in het nabije infraroodbereik en DLS implementeert, en de mechanische eigenschappen van explantaten zullen ook worden bestudeerd. In de toekomst is het de bedoeling om de ontwikkelde techniek te gebruiken om de toestand van het kraakbeen intraoperatief te beoordelen.
Studietype
Inschrijving (Werkelijk)
Contacten en locaties
Studie Locaties
-
-
-
Moscow, Russische Federatie
- Russia
-
-
Deelname Criteria
Geschiktheidscriteria
Leeftijden die in aanmerking komen voor studie
Accepteert gezonde vrijwilligers
Bemonsteringsmethode
Studie Bevolking
Beschrijving
Inclusiecriteria:
- Schriftelijke geïnformeerde toestemming van de patiënt om deel te nemen aan het onderzoek.
- De leeftijd van de patiënt is van 18 tot 85 jaar.
- Geslacht mannelijk en vrouwelijk.
- De patiënt heeft intra-articulaire letsels van het kniegewricht.
Uitsluitingscriteria:
- Weigering om deel te nemen aan de studie en geïnformeerde toestemming te ondertekenen.
- De leeftijd van de patiënt is jonger dan 18 en ouder dan 85 jaar.
- Zwangerschap, borstvoeding.
- De aanwezigheid van ernstige bijkomende somatische pathologie (ziekten van het cardiovasculaire systeem, longen, lever en nieren), gedecompenseerde diabetes mellitus.
- Oncologische ziekten.
- Geestelijke ziekte.
- Alcoholmisbruik of drugsgebruik.
- Chronische virale en bacteriële infecties in de acute fase.
Studie plan
Hoe is de studie opgezet?
Ontwerpdetails
- Observatiemodellen: Ecologisch of gemeenschap
- Tijdsperspectieven: Prospectief
Cohorten en interventies
Groep / Cohort |
|---|
|
groep 1, ex vivo
|
|
groep 2, in vivo
|
Wat meet het onderzoek?
Primaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Meting van mechanische eigenschappen en aanbrengen van kraakbeen door indrukkingsmethode
Tijdsspanne: De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
Het micromechanische systeem Mach-1™ v500csst (Biomomentum Inc., Laval, Quebec, Canada) maakt het mogelijk om normale uitlijning en indentatiemapping uit te voeren door de drie fasen gelijktijdig te verplaatsen met behulp van een meerassige loadcel. Na mapping in de normale indentatiemodus werd de kraakbeendikte gemeten op dezelfde punten in de mappingmodus door naaldpenetratietechniek. Het Lee-Radock-model gecorrigeerd voor de eindige lokale dikte van de zachte laag werd gebruikt om de mechanische parameters te schatten. De experimentele krommen werden verwerkt door het standaardmodel van Hertz. Numerieke verwerking werd uitgevoerd in MATLAB (MathWorks, VS) met behulp van eerder ontwikkelde algoritmen. Een standaard lineair solide (SLS) model werd gekozen als een relaxatiefunctie om experimenten op indentatie-relaxatietesten van kraakbeenweefsel te beschrijven, waarbij de belangrijkste parameters zijn: momentane Young-modulus E0, evenwicht Young-modulus E en relaxatietijd. |
De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
|
Reflectie en kraakbeenwatermeting door Diffuse Reflectie Spectroscopie (DRS)
Tijdsspanne: De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
DRS-metingen werden uitgevoerd in het spectrale gebied van 850-1050 nm. Als lichtbron werd de wolfraam-halogeenlamp (Thorlabs, Duitsland) gebruikt. De metingen werden uitgevoerd met twee vezels van 550 μm met een afstand van 2,5 mm tussen de middelpunten van hun gezichten, de eerste leidde het licht naar het monster en de tweede bevestigd aan de QE65000-spectrometer (OceanOptics, VS). Voor spectrameting is een speciale sonde gebruikt, die het mogelijk maakt om deze te gebruiken in combinatie met de micromechanische testeropstelling. Voorafgaand aan elke reeks experimenten worden het referentiespectrum (reflectie van de referentie diffuse reflectie) en het achtergrondspectrum gemeten en worden de reflectie en de effectieve optische dichtheid berekend. |
De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
|
Simulatie van lichtvoortplanting in het explantaat volgens de Monte Carlo-methode.
Tijdsspanne: De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
Om de afhankelijkheid van de waargenomen parameters van de eigenschappen van weefsel zoals kraakbeendikte, watergehalte en verstrooiingseigenschappen in te schatten, werd lichtvoortplanting in het explantaat gesimuleerd met behulp van de Monte Carlo-methode.
Het explantaat werd gemodelleerd als een medium bestaande uit 2 verschillende lagen met individuele verstrooiings- en absorptie-eigenschappen.
De eerste laag vertegenwoordigde kraakbeen, waarbij de hoofdabsorptie wordt bepaald door de OH-lijn van water bij ~ 980 nm, de tweede laag vertegenwoordigde botweefsel, waarvan de absorptie een lokaal maximum heeft bij ~ 930 nm, bepaald door de CH-lijn van de botmatrix .
|
De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
|
Beoordeling van de vergelijking van artrosegraden volgens ICRS met behulp van de niet-parametrische Mann-Whitney U-test
Tijdsspanne: De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
Statistische vergelijkingen met meerdere groepen tussen verschillende ICRS-artrosegraden werden beoordeeld door niet-parametrische Mann-Whitney U-test met behulp van op maat gemaakte scripts op basis van de Python-programmeertaal met statsmodels, SciPy-bibliotheken.
In totaal werden voor deze test 600 DRS-spectra verkregen voor elke ICRS-klasse (d.w.z. groep) van OA-kraakbeen gebruikt.
De aannames (d.w.z. onafhankelijke metingen, niet-normale verdeling en vergelijkbare variabiliteit) van de Mann-Whitney U-test werden geverifieerd.
De p-waarden voor elke paarsgewijze Mann-Whitney U-test werden vervolgens opnieuw berekend met behulp van de Bonferroni-correctie.
In alle paarsgewijze vergelijkingen met meerdere groepen werd een p-waarde van minder dan 0,05 beschouwd als indicatief voor statistische significantie.
|
De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
|
Histologisch onderzoek van bot- en kraakbeenmonsters
Tijdsspanne: De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
Voor histologisch onderzoek werden monsters gefixeerd in een 10% neutrale formaline (HistoSafe, Biovitrum), ontkalkt in een speciale oplossing (SoftyDek, Biovitrum) gedurende 24 uur, gewassen in stromend water gedurende een uur, onderworpen aan standaard alcoholbedrading en overgoten met paraffine.
4 μm dikke paraffinecoupes werden gekleurd met Safranin O en snel groen volgens het standaardprotocol.
De verkregen microscopische preparaten werden bestudeerd met behulp van een universele microscoop LEICA DM4000 B LED (Leica Microsystems, Duitsland) uitgerust met een digitale videocamera LEICA DFC7000 T (Leica Microsystems, Duitsland).
Om de mate van kraakbeenafbraak te verifiëren, zal een histologische studie worden uitgevoerd op een selectie van explantaten.
|
De verwerking van de ontvangen gegevens zal plaatsvinden van maart 2022 tot december 2023.
|
Medewerkers en onderzoekers
Onderzoekers
- Studie stoel: Alexey Lychagin, IM Sechenov University
- Hoofdonderzoeker: Yuliya Goncharuk, IM Sechenov University
Studie record data
Bestudeer belangrijke data
Studie start (Werkelijk)
Primaire voltooiing (Werkelijk)
Studie voltooiing (Werkelijk)
Studieregistratiedata
Eerst ingediend
Eerst ingediend dat voldeed aan de QC-criteria
Eerst geplaatst (Werkelijk)
Updates van studierecords
Laatste update geplaatst (Geschat)
Laatste update ingediend die voldeed aan QC-criteria
Laatst geverifieerd
Meer informatie
Termen gerelateerd aan deze studie
Trefwoorden
Andere studie-ID-nummers
- 01-22
Plan Individuele Deelnemersgegevens (IPD)
Bent u van plan om gegevens van individuele deelnemers (IPD) te delen?
Informatie over medicijnen en apparaten, studiedocumenten
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd geneesmiddel
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd apparaatproduct
Deze informatie is zonder wijzigingen rechtstreeks van de website clinicaltrials.gov gehaald. Als u verzoeken heeft om uw onderzoeksgegevens te wijzigen, te verwijderen of bij te werken, neem dan contact op met register@clinicaltrials.gov. Zodra er een wijziging wordt doorgevoerd op clinicaltrials.gov, wordt deze ook automatisch bijgewerkt op onze website .