Veranderde gewrichtsmechanica en biologische respons in artrotische knieën. (AMB-OK)

Artrose (OA) is de meest voorkomende gewrichtsaandoening. Het manifesteert zich als een progressieve afbraak van het gewrichtskraakbeen, nieuwe botgroei en vaak proliferatie van het synoviale weefsel, wat resulteert in pijn en verminderde gewrichtsfunctie, uiteindelijk leidend tot invaliditeit. Bij 83% van de OA-patiënten is de knie aangetast, wat mensen beperkt in het uitvoeren van fysieke activiteiten, wat de weg vrijmaakt voor het ontstaan van hart- en vaatziekten, obesitas en diabetes. Uitlijning van het onderbeen (varus- of valgusknieën) wordt erkend als een risicofactor voor het ontstaan en de progressie van artrose. Deze uitlijningen van de onderste ledematen beïnvloeden de belastingsverdeling over het gewrichtsoppervlak van het kniegewricht aanzienlijk, en de belastingsonbalans zorgt ervoor dat het meest belaste compartiment eerder slijt. Hoge tibiale osteotomie (HTO) is een chirurgische techniek die het mogelijk maakt om de belasting van het aangedane gebied naar andere gebieden met intact kraakbeen te verplaatsen. Net als bij HTO, herstellen braces de uitlijning van het onderbeen, zonder dat een chirurgische ingreep nodig is. Deze corrigerende behandelingen worden aanbevolen voor de jongste groep patiënten, omdat het hen in staat stelt actief te blijven, in tegenstelling tot totale knieprothese (TKR). De langetermijnoverleving van HTO varieert echter van 40% tot 85% en bewijs voor de langetermijneffectiviteit van braces is beperkt. De specifieke redenen voor falen zijn niet goed begrepen, maar zijn waarschijnlijk gekoppeld aan onjuiste correctie, aangezien overcorrectie kan leiden tot instabiliteit terwijl ondercorrectie mogelijk niet in staat is om symptomen te verlichten, en er bestaat geen consensus over de optimale hoeveelheid in de literatuur. Tot op heden zijn de effecten van braces en HTO op de subchondrale botmicrostructuur en het kraakbeen niet goed begrepen. Het onderzoeken van deze aspecten om behandelingsfalen beter te begrijpen wordt steeds crucialer omdat de wereldwijde prevalentie van knieartrose naar verwachting zal toenemen met de vergrijzing van de bevolking.

Botremodellering treedt op als gevolg van de grote verandering in belastingsconditie, veroorzaakt door de behandelingen, maar het tijdsbestek en de mate waarin dit gebeurt zijn onbekend. Botkwaliteit wordt doorgaans geëvalueerd door middel van dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), die in staat is om 2D-veranderingen in botmineraaldichtheid te detecteren, maar niet geschikt is om regionale verschillen in botmicrostructuur te meten. High resolution pheripheral quantitative CT (HR-pQCT) is een wijdverspreide beeldvormingstechniek in onderzoekscontext. Het maakt 3D-metingen mogelijk en het is bewezen dat het botremodellering nauwkeurig kan kwantificeren aan de pols. HR-pQCT heeft echter een lage klinische toepasbaarheid, vanwege lange scantijd en een klein gezichtsveld, waardoor beeldvorming van centrale locaties, zoals de knie, niet mogelijk is. Photon Counting CT (PCCT) is een van de nieuwste ontwikkelingen in CT-techniek, met resolutie vergelijkbaar met HR-pQCT maar hogere klinische toepasbaarheid. Er is aangetoond dat PCCT geschikt is om botomzet op dezelfde manier als HR-pQCT te detecteren, waardoor directe karakterisering van de microstructuur aan de knie mogelijk is.

Ondanks uitgebreid in vitro en in vivo onderzoek, blijft het onduidelijk hoe de veranderingen in kraakbeensamenstelling en -structuur die optreden tijdens kraakbeendegeneratie, interacteren. Een in silico-model om de causale mechanismen te onderzoeken waarmee de lokale mechanische omgeving van beschadigd kraakbeen kraakbeendegeneratie aandrijft, is ontwikkeld. De modelvoorspellingen toonden goede overeenstemming met eerdere experimentele observaties, maar een uitgebreidere validatie met in vivo-gegevens zou het mogelijk maken om meer fysiologische condities te onderzoeken.