Biologisk forsterkning med mesenkymale stamceller hos pasienter som gjennomgår rekonstruksjon av fremre korsbånd (BMAC)

Introduksjon

Rivning av fremre korsbånd (ACL) er en vanlig og ødeleggende skade blant unge idrettsutøvere, og gjenskader utgjør betydelige trusler for både vellykket tilbakevending til spill og langsiktige utfall. Grafttilheling under ACL-rekonstruksjon (ACLR) er en langsom biologisk prosess, som involverer graft-inkorporering i bentunnelsteder, samt intraartikulær graft-remodellering. Den intraartikulære graft-remodelleringsprosessen er kjent som ligamentisering, og skjer i tre faser etter ACLR. Den første fasen av tidlig helbredelse skjer mellom 0 og tre måneder, den andre fasen skjer mellom 6 måneder og ett år, og den siste fasen av modning skjer etter 1 år når transplantatet ser veldig likt ut til den opprinnelige ACL. Studiene som definerte disse tidspunktene biopsierte humane ben-patella sene-ben (BTB) ACL autografter på forskjellige postoperative punkter, og beskrev endringer som skjedde over tid med hensyn til vaskularisering, cellulære aspekter og utseende av den ekstracellulære matrisen sammenlignet med kontroll ACL. . I motsetning til dyremodeller som viser et nekrotisk stadium, gjennomgår transplantater i menneskelige modeller en tidlig vaskulær invasjon, assosiert med fibroblaster som omdannes til en hypercellulær matrise med bare fokaliserte nekroseområder. Denne prosessen skjer så tidlig som 3 uker postoperativt, og øker over tid ettersom områder som ligner på den opprinnelige patellasenen med modent kollagen og metabolsk hvilende celler reduseres. Denne prosessen er den begrensende faktoren i transplantatheling for ben-patella sene-bein (BTB) transplantasjoner, ettersom osteointegrasjon skjer tidligere.

Prosessene med osteointegrasjon og ligamentisering er responser på det nye intrasynoviale miljøet og fysiske krefter som det nye transplantatet blir utsatt for. Under disse tilhelings- og restruktureringsprosessene reduseres sviktbelastningen og stivheten av grafts med opptil 24 % etter 7 uker, før de forsterkes til potensialet. Dette bidrar til den lange restitusjonsperioden for ACLR, og risikoen for gjenbrudd i denne perioden. Fremskritt innen biologiske hjelpemidler for å akselerere og forbedre denne helingsprosessen vil ha en betydelig innvirkning på behandlingen av ACL-skader.

Nylig har biologiske preparater av ulike vekstfaktorer blitt utviklet for å trygt og effektivt behandle en rekke muskel- og skjelettlidelser, inkludert tendinopatier og leddgikt. Benmargsaspiratkonsentrat (BMAC) består av udifferensierte mesenkymale stamceller som konsentreres og påføres skadestedet. Tidligere studier har vist at denne behandlingen tilbyr det pluripotente potensialet til cellene til å påvirke helbredelse, regenerering, biomekanisk styrke og redusere bentunnelforstørrelse. Etterforskere har vist at mesenkymale stamcelleforsterkede transplantater hadde en betydelig høyere sviktbelastning og stivhet så tidlig som 8 uker etter operasjon i en kaninmodell, noe som tyder på en ekstra fordel med avansert helbredelse. Bruk av BMSC-er kan tilby en ny metode for å forbedre osteointegrasjon av senegraft. Selv om det har vært mange laboratoriestudier som forsker på effekten av mesenkymale stamceller, mangler det bevis i oversettelsen til den kliniske settingen. Silva et al utførte en studie der de injiserte benmargsavledede stamceller (BMSCs) i patellar senegrafts for å undersøke for økt graft-til-ben-tunnelintegrasjon. De fant ingen signifikant forskjell i tunnelintegrasjon på MR-avbildning, men de undersøkte ikke de intraartikulære delene for effekten på ligamentiseringsprosessen, og de undersøkte heller ikke effekten på klinisk undersøkelse og pasientrapporterte utfall.

Kvantitativ MR er en ikke-invasiv metode for å undersøke vevsegenskaper og evaluere den biokjemiske sammensetningen av vev. T2*-sekvensen gir informasjon om vevstransplantatvolum, vanninnhold, fiberjustering og vevstetthet. Median gråtoneverdier (et mål for å bestemme vevskvalitet) kan også korreleres til maksimal sviktbelastning, utbyttebelastning og lineær stivhet av grafts i en svinemodell. Økninger i MR-signaler i ACL-transplantater har vist seg å være tidsavhengig, og har blitt godt etablert etter tre måneder, spesielt ved den distale intraartikulære delen nær tibialtunnelen. Disse endringene har ikke tidligere vist seg å være prediktive for graftsvikt, men etterforskere har nylig også bekreftet at normaliserte T2*-signalintensitetsverdier for ACL-transplantater har signifikant korrelasjon med kne-ustabilitet relatert til ligamentisering og tunnelheling.

En fersk studie undersøkte intraartikulær graftmodning etter påføring av blodplaterik plasmagel (PRPG), med MR med månedsintervaller fra 3-12 måneder postoperativt. Det intraartikulære segmentet ble delt inn i et proksimalt, midtre og distalt segment, på en skala fra 0-3 fra fullstendig homogen til alvorlig heterogen. Gjennomsnittlig tid for å oppnå fullstendig homogen ben-patella sene-ben (BTB) graft var 109 dager for PRPG-gruppen og 363 dager for kontrollgruppen 8.

Vi foreslår å bruke kvantitativ magnetisk resonans (MR)-avbildning med T2*-kartlegging for å undersøke om BMAC-behandling på tidspunktet for ACL-rekonstruksjon kan akselerere transplantatmodningen og helingsprosessen. Vi vil utføre en randomisert kontrollert studie av pasienter som gjennomgår ACL-rekonstruksjon med ben-patellar sene-bein-allograft som evaluerer de T2*-vektede MR-endringene av graftet 3 og 9 måneder etter kirurgisk rekonstruksjon. I tillegg vil vi innhente pasientrapporterte utfallsmål fra denne kohorten for å evaluere om BMAC-behandling gir en klinisk signifikant effekt på ACL-rekonstruksjon.

Studiebegrunnelse

Denne studien vil evaluere effektiviteten av biologisk forsterkning av ACL-rekonstruksjon med BMSC-er målt ved magnetisk resonansavbildning for å oppdage graftheling og integrering. Sekundære endepunkter vil inkludere validerte pasientrapporterte utfallsmål, samt funksjonelt utfall ved bruk av objektive undersøkelsesfunn.

Hypotese

Hypotesene til denne studien er at det vil være forbedret graftheling og integrasjon etter tre og ni måneder målt ved redusert signalintensitet og heterogenitet på T2* MR etter administrering av BMAC under ACL-rekonstruksjon sammenlignet med kontrollgruppen. I tillegg vil pasientrapporterte utfall og fysiske undersøkelsesfunn bli betydelig forbedret på et tidligere tidspunkt hos de som mottar BMAC-behandlingen til allograften sammenlignet med kontrollgruppen.

Studieplan

Denne studien vil være en prospektiv randomisert studie av pasienter som gjennomgår artroskopisk rekonstruksjon av rifter i fremre korsbånd (ACL) i full tykkelse. Alle pasienter som signerer samtykke og gjennomgår full tykkelse ACL-rekonstruksjon vil bli registrert i studien. Registreringen vil fortsette inntil 32 pasienter, 16 i hver gruppe, er påmeldt. Oppfølging vil finne sted etter 6 uker, 3 måneder, 6 måneder, 9 måneder, 12 måneder og 24 måneder.