Sąnarinės kremzlės pažeidimų gydymo rezultatai po daugiasluoksnės nanomembranos implantacijos ir kaulų čiulpų stimuliacijos

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS MEDICINOS AKADEMIJA

MEDICINOS FAKULTETAS

ORTOPEDIJOS TRAUMATOLOGIJOS KLINIKA

Sąnarinės kremzlės pažeidimų gydymo rezultatai po daugiasluoksnės

nanomembranos implantacijos ir kaulų čiulpų stimuliacijos

MANTAS STAŠKŪNAS

Medicinos vientisųjų studijų baigiamasis magistro darbas

Mokslinis vadovas: Prof. R. Gudas

2

TURINYS

5. ETIKOS KOMITETO LEIDIMAS ... 5

6. SANTRUMPOS ... 6

7. ĮVADAS ... 7

8. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 8

9. LITERATŪROS APŽVALGA ... 8 10. TYRIMO METODIKA ... 11 11. REZULTATAI ... 13 12. REZULTATŲ APTARIMAS ... 17 13. IŠVADOS ... 19 14. LITERATŪROS SĄRAŠAS... 20

3

1. SANTRAUKA

Magistrinio darbo tema: Sąnario kremzlės regeneracija po daugiasluoksnės nanomembranos implantacijos ir kaulų čiulpų stimuliacijos.

Darbo autorius: Mantas Staškūnas LSMU MA MF 22gr.

Tikslas: Įvertinti sąnarinės kremzlės gydymo daugiasluoksne kolageno-hydroksiapatitų nanomembrana kartu su kaulų čiulpų stimuliacija rezultatus.

Uždaviniai:

1. Įvertinti gydymo daugiasluoksne nanomembrana kartu su kaulų čiulpų stimuliacija rezultatus remiantis tarptautine sąnario kremzlės įvertinimo sistema (ICRS) ir Tegner klausimynu. 2. Nustatyti sąnarinės kremzlės defektų skaičiaus įtaką gydymo rezultatams.

Metodai: Retrospektyviai vertinti LSMUL KK Ortopedijos traumatologijos klinikos, Sporto traumų ir Artroskopijų sektoriuje 2006 – 2020 metais atliktų kelio sąnario artroskopinių operacijų duomenys: kelio sąnario kremzlės būklė, jos pažeidimo vieta, skaičius, gylis ir dydis, priešoperaciniai ir pooperaciniai ICRS ir Tegner skalių duomenys.

Rezultatai: Tyrimo metu įvertinta 15 pacientų, kuriems dėl sąnario kremzlės pažeidimų buvo atliktos daugiasluoksnės nanomembranos ir kaulų čiulpų stimuliacijos artroskopinės operacijos. Vidutinis sąnario kremzlės defektų dydis buvo 5.1 ± 2.2 cm2_{, iš kurių 60% buvo klasifikuojami kaip III arba IV laipsnio pagal}

tarptautinės sąnario kremzlės draugijos (ICRS) klasifikaciją. Vidutiniškai pacientai po operacijos buvo sekami 54.4 (12 - 120 mėn.). Visiems pacientams, pooperacinio sekimo laikotarpyje, buvo stebimas reikšmingas ICRS įverčių padidėjimas. Į prieš sąnario kremzlės pažeidimą buvusį fizinio aktyvumo lygmenį grįžo 73% pacientų. Reikšmingai geresni ICRS (p = 0.014) ir Tegner (p = 0.031) įverčių rezultatai buvo nustatyti pacientams turėjusiems vieną sąnario kremzlės defektą. Bendras sąnario kremzlės defekto plotas neigiamai koreliavo su ICRS įvertinimo pokyčiais pooperaciniame laikotarpyje (r = -0.631, p = 0.023). Išvados: Daugiasluoksnės kolageno-hydroksiapatitų nanomembranos implantacija kartu atliekant kaulų čiulpų stimuliaciją yra efektyvus metodas gydant pavienius III-IV laipsnio sąnarinės kremzlės pažeidimus. Dauginiai sąnarinės kremzlės pažeidimai ir didesnis pažeistos sąnarinės kremzlės plotas turi neigiama įtaką pooperaciniams klinikiniams ir funkciniams rezultatams.

4

2. SUMMARY

Master‘s Thesis topic: Clinical Outcome after Articular Cartilage Repair with Cell Free Scaffold and Bone Marrow Stimulation.

Author: Mantas Staškūnas LSMU MA MF 22 gr.

Aim: To evaluate results after articular cartilage treatment with collagen-hydroxyapatite scaffold and bone marrow stimulation.

Purposes:

1. Evaluate results of articular cartilage treatment with collagen-hydroxyapatite scaffold and bone marrow stimulation based on the International Cartilage Regeneration and Joint Preservation Society’s (ICRS) and Tegner questionnaires.

2. To determine the impact of the articular cartilage defect count on the results of treatment.

Methods: Retrospective data analysis of arthroscopic operations of the knee joint performed in the LSMUL KK Department of Orthopaedic and Trauma surgery, Sports trauma and arthroscopies sector in the 2006 – 2020 period. The following data was analysed: articular cartilage condition, location, number, depth and size of lesions, preoperative and postoperative ICRS and Tegner scores.

Results: This study analysed data from 15 patients who underwent knee arthroscopy and were treated with collagen-hydroxyapatite scaffold implantation and bone marrow stimulation. Mean defect size was 5.1 ± 2.2 cm2, of which 60% were classified as grade III or IV according to the International Cartilage Regeneration and Joint Preservation Society (ICRS) classification. The average follow-up time was 54.4 months (12 - 120 months). During follow-up all patients had significant improvement in their ICRS scores. 73% of the patients returned to their previous physical activity levels according to their Tegner scores. Significantly greater improvement of ICRS (p = 0.014) and Tegner (p = 0.031) scores was determined in patients who had a single articular cartilage defect. The total defect area negatively correlated with the ICRS scores during follow-up (r = -0.631, p = 0.023).

Conclusions: The implantation of collagen-hydroxyapatite scaffolds together with bone marrow stimulation is an effective method when treating single grade III-IV articular cartilage defects. Multiple articular cartilage defects and greater lesion area has a negative impact towards postoperative clinical and functional results.

5

3. PADĖKA

Dėkoju Prof. R. Gudui už visapusišką pagalbą, renkant duomenis, dalyvaujant operacijose ir rašant šį darbą.

4. INTERESŲ KONFLIKTAS

Atliekant magistrinį darbą, autoriui interesų konfliktų nebuvo.

5. ETIKOS KOMITETO LEIDIMAS

6

6. SANTRUMPOS

SK – Sąnarinė kremzlė

ICRS – International Cartilage Repair Society

BDP – Bendras defektų plotas

ECM – Ekstraceliulinis matriksas

7

7. ĮVADAS

Esant ribotoms sąnarinės kremzlės (SK) regeneracijos galimybėms, vis dar išlieka iššūkis gydant sąnarių kremzlinio audinio pažeidimus. Rasta, kad apie 60% [1] pacientams artroskopinių kelio sąnario operacijų metu atsitiktinai randami įvairaus laipsnio kremzlės pažeidimai. SK audinys neturi kraujagyslių, nervų ar limfagyslių, tai lemia ribotą spontaninę audinio regeneraciją, taip pat žmogus, kurio sąnarinė kremzlė pažeista iš karto nejaučia skausmo. Žmogui tai ilgai nesukelia nepatogumo, todėl ilgėja laiko tarpas kol problema identifikuojama, tuo metu pažaidai progresuojant vystosi negrįžtami SK audinio pokyčiai, kurie keičia kremzlės mechanines savybes ir veda link sąnario susidėvėjimo-osteoartrozės. SK pažeidimų gydymas išlieka problema ypač jauniems pacientams, kuriems alternatyvos, kaip pilnas ar dalinis kelio sąnario endoprotezavimas retai rekomenduojamos. Išlieka diskusijos dėl tinkamiausio metodo SK pažeidimams gydyti. Jau žinoma, kad ilgai taikomas saugus ir efektyvus metodas sąnarinės kremzlės pažeidimams gydyti yra artroskopinės operacijos metu atliekami mikrolūžiai, tačiau jie neatkuria normalios hialininės kremzlės ir tyrimai rodo, kad jau po 5 metų stebimas osteoartrozės progresavimas. [2] Didėjant medicinos progresui ir atsiradus naujoms techninėms galimybėms, didėja ir susidomėjimas minimaliai invazyvios medicinos, bei regeneracinės medicinos srityse, kuriose plačiai kalbama ir apie naujus sąnarinės kremzlės gydymo metodus. Vienas jų – daugiasluoksnės kolageno-hydroksiapatitų-nanomembranos implantacija kartu su kaulų čiulpų stimuliacija. Operacijos metu siekiama gydyti simptomus sukeliančius kremzlės defektus ir atkurti sveiką sąnarinį paviršių, kad būtų atstatomas neskausmingas sąnarys, atkuriama sveika sąnario kremzlė su fiziologiniu judesių diapazonu. Kremzlės išsaugojimas yra tikslingas norint išlaikyti geriausią sąnario funkciją ir atitolinti pacientą nuo osteochondrozės progresavimo.

8

8. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Darbo tikslas. Įvertinti sąnarinės kremzlės gydymo daugiasluoksne kolageno-hydroksiapatitų nanomembrana kartu su kaulų čiulpų stimuliacija rezultatus.

Tyrimo uždaviniai:

1. Įvertinti gydymo daugiasluoksne kolageno-hydroksiapatitų nanomembrana kartu su kaulų čiulpų stimuliacija remiantis ICRS sistema ir Tegner fizinio aktyvumo klausimynais

2. Nustatyti sąnarinės kremzlės defektų parametrų įtaką gydymo rezultatams.

9. LITERATŪROS APŽVALGA

9.1 Sąnarinės kremzlės fiziologinės ir anatominės ypatybės.

Sąnarinė kremzlė sudaryta iš plono specializuoto jungiamojo audinio, kuris pasižymi unikaliomis viskoelastinėmis savybėmis. Pagrindinės SK funkcijos yra suteikti lygų, suteptą paviršių, kuris sumažina trintį bei paskirstyti apkrovą po SK esančiam subchondriniam kaului[3]. Biomechaninį SK funkcionavimą lemia jos sudėtis: 80% sudaro vanduo, likusią dalį – ekstraceliulinis matriksas. Ekstraceliulinis matriksas sudarytas iš 3 pagrindinių makromolekulių tipų: skaidulų (kolagenas ir elastinas), proteoglikanų ir glikoproteinų, kurie yra sintezuojami ir palaikomi chondrocitų. Didžiąją dalį normalios hialininės kremzlės sudaro II tipo kolageno skaidulos (>90%), tačiau yra ir III tipo, IX tipo ir VI tipo kolageno skaidulų, kurios turi įtakos chondrocitų mechanotransdukcijos reguliavimui ir su amžiumi susijusiomis kremzlės mechaninėmis savybėms [3-5]. Santykis tarp ECM ir intersticinio skysčio suteikia kremzlei atsparumą suspaudimui ir kompresijos išsklaidymo savybes per neigiamas elektrostatinės traukos jėgas. SK nėra kraujagyslinių ir nervinių struktūrų, tai lemia biocheminė kremzlės sudėtis. SK deguonimi ir medžiagomis difuziškai aprūpinama sąnarinio skysčio, tačiau ribota kraujotaka apriboja jos regeneracinės galimybės. [3,6]. Sąnarinis skystis taip pat svarbus sąnario biomechanikai dėl jo

9 atliekamos sutepimo funkcijos. Sąnariniam skysčiui tepimo savybes suteikia hialurono rūgštis, lubricinas ir fosfolipidai. Dėl to žymiai sumažėja trintis tarp sąnarinių paviršių, lengviau atliekami

judesiai bei nuo sudilimo apsaugoma kremzlė [7].

9.2 Sąnarinės kremzlės pažeidimas ir regeneracijos galimybės.

Nors sąnarinė kremzlė geba efektyviai išsklaidyti ją veikiančias jėgas, ji gali būti pažeidžiama dėl traumų ar ilgalaikio mechaninio streso sukelto poveikio. Net ir kasdienio gyvenimo metu sąnariniai paviršiai yra veikiami didelių mechaninių jėgų, kurios dar didesnės sportuojant, kai svorio apkrova gali pasiekti 10-20 kartų kūno svorio [8]. Widuchowski ir kiti nurodo, kad 45% SK pažeidimų yra susiję su sportu ar jo metu patirtomis traumomis, o mechaninė trauma yra apie 80% SK pažeidimo priežastis [1]. Dėl kremzlės avaskuliarizacijos bei jos sąlyginai mažo chondrocitų tankio regeneracinės galimybės nėra didelės [3,9]. Ji negali aptikti pažeidimų ir praeiti fiziologinių audinių nekrozės ir uždegimo fazių, kurios yra būdingos vaskuliarizuotų audinių gijimui [10]. Didelis pasikartojantis mechaninis stresas sukelia chondropeniją, sumažina proteoglikanų produkciją ir pažeidžia kolageninių skaidulų tinklą. Visi šie pokyčiai didina vandens patekimą į kremzlinį audinį taip mažindami jo standumą ir sukeldami SK suminkštėjimą [11]. Patyrus ūmią traumą ir atsiradus kremzlės pažeidimui, jo vietoje susidaro krešulys, iš kurio formuojasi skaidulinė kremzlė, kuri turi prastesnes biomechanines charakteristikas nei įprastinė hialininė kremzlė [12]. Kremzlės defektų gydymo galimybės priklauso nuo defekto dydžio, gylio ir lokalizacijos, taip pat

nuo paciento amžiaus [13,14].

9.3 Sąnarinės kremzlės gydymo metodai : dabartiniai metodai ir ateities kryptys.

9.3.1 Kaųlų čiulpų stimuliacija ir augmentacija:

Kaulų čiulpų stimuliacija yra dažniausiai naudojama technika mažiems (iki 4 cm2), ribotiems defektams užpildyti, dar kitaip vadinama mikrolūžių technika. Jos metu pašalinama kalcifikuota kremzlė ir ylos pagalba perforuojama subchondrinė plokštelė. Kaulų čiulpų turinys su kamieninėmis ląstelėmispatenka į kremzlės defektą ir jo vietoje susidaro krešulys, kuris vėliau formuojasi į skaidulinę kremzlę. [15,16]. Po gydymo šia metodika pacientams stebimas pradinis klinikinis pagerėjimas, tačiau susidaręs skaidulinis kremzlinis audinys nėra itin atsparus devėjimuisi ir po

5-10 10 metų galima tikėtis, kad gydymas taps nebeefektyvus [17]. Nepaisant to, kaulų čiulpų stimuliacija išlieka viena dažniausiai naudojamų metodikų visame pasaulyje III-IV laipsnio SK pažeidimams gydyti dėl savo paprastumo ir pigumo. [16]

9.3.2 Autotransplantatai ir alotransplantatai:

SK defektai gali būti gydomi ir taikant autologinio kaulo ir kremzlės transplantato perkėlimą iš sveikos vietos į pažeistą. Šia metodika galima defektą užpildyti sveika, subrendusia kremzle ir sveiku kaulu. Šie transplantatai leidžia ankstyvą sąnario apkrovą bei greitesnę reabilitaciją po operacijos [18]. Operacijos metu paimami kaulo ir kremzlės transplantatai iš distalinių šlaunikaulio dalių, kuriose sąnarinių paviršių apkrovos nedidelės (tarpkrumplinio plyšio išorinio krašto, girnelinės šlaunikaulio vagos išorinio ar vidinio krašto) ir įsodinami į defekto vietą. Deja, dėl riboto transplantatų kiekio ši technika atliekama tik esant mažiems (<2 cm2) kaulo ir kremzlės pažeidimams [19]. Tai, kad kremzlė yra nevaskuliarizuota, sumažina svetimų audinių atmetimo reakcijų tikimybę ir suteikia išskirtines galimybes alogeninėms metodikoms taikyti. [20]. Alogeninių transplantatų privalumas, jog jis nėra apribojamas audiniu iš donorinių vietų daro šį metodą patraukliu, tačiau dėl riboto donorinės kremzlės kiekio ir sudėtingos logistikos jis retai naudojamas. Transplantatų suderinimas su esama natyvinio sąnario forma ir kontūrais taip pat gali būti sunkiai pasiekiamas[21,22]. Autologinių ir alogeninių transplantatų naudojimas SK gydymui rodo gerus išgyvenamumo ir klinikinius rezultatus [18,22,23]. Pavyzdžiui, 2016 metais Richter ir kitų atliktas tyrimas parodė, kad apie 90% pacientų kuriems atlikta autologinis kaulo ir kremzlės tranplantato perkėlimas po 10 metų nurodė geras arba labai geras išeitis. Kitas tyrimas atliktas Levy ir kitų parodė, kad kaulo ir kremzlės transplantatų išgyvenamumas po 10 metų siekė 82%, o po 20 metų – 66% [23].

9.3.3 Autologinių chondrocitų implantacija (ACI):

Šiuolaikinės ląstelėmis grįstos SK gydymo metodikos leidžia implantus pritaikyti individualiai pagal recipiento defektus taip darydamas jas patrauklias gydant didelius (>3-4 cm2) defektus įvairiose lokalizacijose. ACI yra 2 etapų procedūra. Per pirmąją operaciją paimami chondrocitai, jie auginami specialiose terpėse ir prieš operaciją sėjami ant specialiai pritaikytos

11 membranos. Antrosios operacijos metu membrana gali būti pritaikoma pagal paciento defektą ir yra implantuojama kartu su užauginta ląstelių kultūra. Pacientams, kuriems taikytas ACI metodas nurodo gerus ilgalaikius funkcinius rezultatus [24,25]. Ebert ir kitų atliktas tyrimas parodė, kad praėjus 5 metams po operacijų net 93% pacientų buvo patenkinti, 90% pacientų galėjo atlikti kasdienines veiklas, 80% galėjo sportuoti, lyginant su priešoperaciniu laikotarpiu [24]. Nors ACI metodu pasiekiami geri rezultatai, tačiau metodas nėra plačiai taikomas dėl jo brangumo, prieinamumo, techninio sudėtingumo bei nepatrauklumo dėl 2 etapų atlikimo.

9.3.4 Kaulų čiulpų stimuliacija kartu su membrana implantacija:

Skirtingai nuo ACI metodo, implantuojamose membranose nėra ląstelių. Vietoje to, remiamasi mezenchiminių kamieninių ląstelių gebėjimu diferencijuotis į chondrocitus, o pati membrana veikia kaip katalizatorius bei karkasas normalaus kremzlinio audinio formavimuisi [15,26]. Šios sintetinės membranos yra trimatės ir jų konfiguracija siekiama mimikuoti normalaus ECM funkciją [26]. Kaip ir ACI metodas, ši metodika leidžia gydyti didesnius nei 4 cm2 defektus, tačiau yra implantuojamos per 1 etapą. Implantas operacijos metu paruošiamas pagal defekto parametrus ir yra įsodinamas į kremzlės defekto vietą prieš tai atliekant mikroperforacijas. Fiksacija gaunama specialių fibrino klijų pagalba. D‘Ambrosi ir kitų atliktoje literatūros apžvalgoje nurodoma, kad reikšmingas klinikinis pagerėjimas stebimas iki 5 metų po operacijų, tačiau tyrimų su ilgesniais stebėjimo intervalais kol kas nėra[27]. Volz ir kiti 2017 atlikta metaanalizė nurodo, kad klinikiniai rezultatai po membranų implantacijos išliko stabilūs iki 3 metų ir yra statistiškai reikšmingai geresni lyginant su mikrolūžių metodika [28]. Nors rezultatai daug žadantys, tačiau trūksta duomenų apie ilgalaikį metodo patikimumą ir reikia atlikti daugiau ilgalaikių tyrimų siekiant išsiaiškinti šio metodo efektyvumą [29].

10. TYRIMO METODIKA

Tyrimo metu buvo atlikta retrospektyvinė LSMU ligoninės Kauno klinikų ortopedijos - traumatologijos skyriaus, Sporto traumų ir artroskopijų sektoriuje 2006-2020 metais atliktų artroskopinių kelio sąnario operacijų duomenų analizė.

12 Į tyrimą įtrauktos operacijos, kurių metu buvo vertinta kelio sąnario kremzlės būklė, jos pažeidimo vieta, skaičius, gylis ir dydis, duomenys, bei vertintas aktyvumo lygis Tegner skale prieš operaciją bei po vykdomas sekimas po jos. Sąnario kremzlės būklė, pažeidimai buvo vertinti panaudojant ICRS (International Cartilage Repair Society) kelio sąnario kremzlės pažeidimo įvertinimo formą.

Analizuoti 15 pacientų duomenys, iš jų 10 vyrų ir 5 moterys. Amžiaus mediana buvo 28 metai (nuo 23 iki 45 metų). Dešinio ir kairio kelių kremzlės pažeidimų santykis buvo 9:6. Visi sąnarinės kremzlės defektai buvo suklasifikuoti pagal ICRS klasifikaciją. III ir IV laipsnio pažeidimai buvo gydyti nanomembranos implantacija kartu su kaulų čiulpų stimuliacija. Mažesnio laipsnio pažeidimai buvo negydomi arba jiems buvo atliktos mikroperforacinės kaulų čiulpų stimuliacijos be membranos implantacijos.

Pacientai buvo padalinti į grupes pagal defektų skaičių kelyje. 8 pacientai turėjo po 1 defektą, 7 pacientai turėjo po 2.9 defekto vienam keliui ir buvo atitinkamai išskirstyti į vieno defekto, bei dauginių defektų grupes.

Statistinė analizė buvo atlikta naudojant SPSS programinę įrangą (22.0 SPSS Inc. Čikaga, Ilinojus, JAV). Kintamųjų neatitikančių normalaus pasiskirstymo (mažos imtys) reikalavimų buvo palygintos tarp dviejų nepriklausomų grupių naudojant Mann Whitney testą. Dvi suporuotos grupės buvo palygintos naudojant Wilcoxon testą. Abiejų testų rezultatai pateikiami kaip kiekybinio kintamojo mediana (minimali-maksimali vertė) lyginamuose pavyzdžiuose. 2 _{nepriklausomumo (homogeniškumo) arba tikslus Fisher}

testas (mažies mėginiams) buvo atliktas dviejų kokybinių kintamųjų analizei. Rezultatus apibūdina kokybinių kintamųjų reikšmių dažnis ir santykinis dažnis lyginamuose pogrupiuose. Spearman koreliacijos koficientas buvo pritaikytis nustatyti santyki tarp dviejų kokybinių kintamųjų, kurie neatitiko normalaus pasiskirstymo reikalavimų (mažos imtys).

Skirtumai ir ryšiai tarp analizuojamų kintamųjų buvo laikomi statistiškai reikšmingais jei P reikšme buvo <0.05.

13

11. REZULTATAI

Buvo analizuojama 15 atvejų, kai buvo atlikta artroskopinė kelio sąnario operacija ir jos metu implantuota daugiasluoksnė kolageno-hydroksiapatitų nanomembrana bei atlikta kaulų čiulpų stimuliacija. Pacientai vidutiniškai buvo sekami 54.4 mėnėsio (intervalas 12-120 mėn.).

Kelio sąnario pažeidimų lokalizacija, dydis ir laipsnis

Dvylikai pacientų (80%) buvo diagnozuoti SK pažeidimai vidiniame šlaunikaulio krumplyje. Kitose lokalizacijose nustatyti - aštuoni pažeidimai (53%) vidiniame girnelės paviršiuje, penki pažeidimai (33%) šoniniame šlaunikaulio krumplyje ir trys pažeidimai (20%) tarpkrumplinėje vagoje (1 pav.).

1 Pav. Pacientų pažeidimų lokalizacijos pasiskirstymas.

Vidutinis SK pažeidimo plotas buvo 5.1 ± 2.2 cm2. Tačiau faktiškai gydyto su membrana pažeidimo plotas buvo 4.3 ± 1.8, tai buvo reikšmingai mažesnis palyginti su diagnozuoto defekto plotu (p <0.05). Septyniolikai (60%) šių pažeidimų buvo nustatyti III ir IV laipsnio pažeidimai pagal ICRS skalę. Vienuolikai pacientų operacijos metu buvo atliktos papildomos procedūros – vidinė meniskektomija (7 atvejai), šoninė meniskektomija (3 atvejai), priekinio kryžminio raiščio rekonstrukcija (1 atvejis).

12

8

5

3

Sąnario kremzlės pažeidimų lokalizacija

Vidinis šlaunies krumplis Vidinis girnelės paviršius Išorinis šlaunies krumplis Tarpkrumplinė vaga

14 Atliktoje individualių grupių analizėje be didesnio bendro defekto ploto, diagnozuoto dauginių pažeidimų grupės pacientams (p = 0.012), nustatyta, kad I ir II laipsnio negydytų pažeidimų plotas buvo statistiškai reikšmingai didesnis, palyginus su vieno defekto grupe (p = 0.38).

Individualių grupių defektų plotai apibendrinami pirmoje lentelėje (lent. 1) Lentelė 1.

Sąnario kremzlės defektų ploto parametrai (cm2₎

Vienas def. Dauginiai def.

P reikšmė Gydyti Dalinai gydyti P reikšmė Diagnozuotas BDP 4.3 ± 1.23 7.15 ± 1.96 0.013 4.91 ± 1.94 6.4 ± 2.03 0.155 Gydytas BDP 4.3 ± 1.23 4.27 ± 2.38 0.69 4.91 ± 1.94 2.9 ± 0.0 0.068 Negydytas BDP 0.0 2.49 ± 2.62 0.021 0.0 3.1 ± 2.24 0.001

Klinikiniai rezultatai pooperaciniame laikotarpyje

Visiems pacientams, pooperacinio sekimo laikotarpyje, buvo stebimas reikšmingas ICRS balų padidėjimas, palyginus su priešoperaciniais rezultatais. Grįžimas į tokį pat sportinio aktyvumo lygmenį, koks buvo prieš pažeidimą buvo stebimas 73% tirtų pacientų, vertinant pagal Tegner fizinio aktyvumo skalę.

Papildoma atskirų grupių jautrumo analizė patvirtino pastovų reikšmingą ICRS balo didėjimą pooperaciniame laikotarpyje. Vieno defekto grupėje buvo stebimas reikšmingai didesnis ICRS balo prieaugis lyginant su dauginių pažeidimų grupe (p = 0.14) (pav 2). Dauginių pažeidimų grupėje nustatytas reikšmingai mažesni ICRS įvertinimai po operacijų (p = 0.1). Be to, pacientams iš dauginių pažeidimų grupės, palyginus su vieno pažeidimo grupe, pooperacinio sekimo metu nustatyti reikšmingai mažesni fizinio aktyvumo pagal Tegner rodikliai (tik 43% grįžo į ankstesnį fizinio aktyvumo lygmenį; p= 0.031). Priešingai, nei dauginių pažeidimų grupėje, vieno pažeidimo grupėje visi aštuoni pacientai pranešė apie

15 visišką grįžimą į prieš pažeidimą buvusį fizinio aktyvumo lygį, kaip matyti iš Tegner balo (3 pav.).

2 pav. Vidutinis ICRS įvertinimo padidėjimas nuo priešoperacinio lygio iki pooperacinio laikotarpio. Vieno

defekto grupėje įvertinimas vidutiniškai reikšmingai didėjo daugiau nei dauginių defektų grupėje pooperacinio sekimo laikotarpyje (p = 0.014).

3 pav. Sugrįžimas į prieš kremzlės pažeidimus turėtus fizinio aktyvumo lygmenis vertinant pagal Tegner

fizinio aktyvumo skalę pooperacinio sekimo metu. Dauginių defektų grupėje pacientai reikšmingai rečiau grįžo į prieš tai buvusį fizinio aktyvumo lygmenį palyginus su visais pacientais, kurie visi grįžo į buvusį

aktyvumo lygmenį vieno defekto grupėje (Tikslusis Fišerio testas p = 0.031). 20 25 30 35 40 45

Vienas defektas Dauginiai defektai

IC R S b al ų s ki rt u ma s (t ašk ai s) 100% 43% 57%

Vienas defektas Dauginiai defektai

Grįžimas į buvusį aktyvumo lygmenį (Pagal Tegner)

16 Nepaisant reikšmingai pagerėjusių klinikinių rezultatų pacientams kuriems buvo gydyti visi kremzlės pažeidimai ir pacientams, kuriems buvo gydyta dalis kremzlės pažeidimų, tarp šių grupių statistiškai reikšmingo skirtumo pagal ICRS neradome (p = 0.52). Tačiau aiški tendencija greitesniam grįžimui į buvusį fizinio aktyvumo lygį stebima pacientams, kuriems buvo gydyti visi defektai. ICRS ir Tegner balų dinamika apibendrinama 2 lentelėje.

2 lentelė.

Grupė ICRS balai

prieš op ICRS balai po operacijos ICRS balų didėjimas Tegner balai prieš paž. Tegner balai po operacijos Visi 54.35 ± 5.56 87.23 ± 6.38 32.1 ± 5.31 11 (73%) 4 (27%) Vienas def. 55.27 ± 5.98 89.88 ± 3.98 35.13 ± 4.75 8 (100%) 0 Dauginiai def. 55.62 ± 4.86 81.86 ± 7.01 26.74 ± 2.61 3 (42.9%) 4 (57.1%) Gydyti 54.87 ± 5.61 87.45 ± 5.97 32 ± 5.98 8 (80%) 2 (20%) Dalinai gydyti 58.0 ± 5.13 85.23 ± 7.11 27.63 ± 2.95 3 (60%) 2 (40%)

Didesnis diagnozuotas BDP buvo susijęs su prastesniais klinikiniais rezultatais. Pastebėta vidutiniškai neigiama koreliacija tarp defektų dydžio prieš taikant gydymą ir ICRS balų reikšmės sekimo laikotarpiu (pav 4).

4 Pav. Koreliacija tarp ICRS balų pokyčių ir bendro diagnozuoto kremzlės pažeidimo ploto. Pacientai su

diagnozuotu didesniu kremzlės pažeidimo plotu demonstravo mažesnį klinikinį pagerėjimą sekimo laikotarpyje (r = -0.631, R2 = .43, p = 0.023).

17

12. REZULTATŲ APTARIMAS

Sąnarinės kremzlės pažeidimai tampa vis dažnesi, nes vis daugiau jaunų gyventojų aktyviai dalyvauja sportinėje veikloje, ilgėja vidutinė gyvenimo trukmė, bei gerėjant diagnostinėms galimybėms kartu gerėja ir pažeidimų, kurie gali būti besimptomatiniai, aptikimas. Be pavienių sąnario kremzlės pažeidimų, vis dažniau diagnozuojami ir daugybiniai sąnario kremzlės defektai. 2014 metais Solheim su bendraautoriais atliktame tyrime rasta, kad iš 1000 tiriamųjų kremzlės pažeidimai rasti 565 pacientams, 2 defektai rasti 25% gydytų kelių, o 3 ir daugiau defektų 12% gydytų kelių [30].

Dauguma mūsų pacientų nurodė, jog jie aktyviai sportuoja mėgėjiškai arba yra žemesnio profesionalaus sporto lygio atstovai, taigi mūsų tyrime jie atstovavo aktyvią gyventojų grupę. Aukštesni ikioperaciniai ICRS skalės balai, nei atliktuose Kusano ir kitų [31], Panni ir kitų [32], Pascarella ir kitų [33] tyrimuose gali indikuoti mažiau simptomatinius mūsų tirtus pacientus arba reprezentuoti didesnę toleranciją sutrikusiai kasdieniai veiklai. Dėl ribotos informacijos apie pažeidimų charakteristikas šiose studijose, mažesnis diagnozuotas sąnario kremzlės defekto plotas arba mažesnio laipsnio kremzlės pažeidimas taip pat gali būti priežastis aukštesniems pacientų priešoperaciniams ICRS balams.

20 25 30 35 40 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ICRS bal

ų

po

ky

ti

s

18 Pacientų sekimas vidutiniškai buvo vykdomas 4.5 metus, tyrime dalyvavo 15 pacientų, kuriems buvo stebimas reikšmingas klinikinis pagerėjimas po daugiasluoksnės kolageno – hydroksiapatitų nanomembranos implantacijos kartu su kaulų čiulpų stimuliacija. Nustatytas pakankamai žemas 73% grįžimas į prieš pažeidimą buvusį fizinio aktyvumo lygį, tačiau yra atliktų tyrimų, kurie nerado koreliacijos tarp funkcinių rodiklių ir grįžimo į prieš pažeidimą buvusio fizinio aktyvumo lygį [34,35].

Mūsų atliktame tyrime klinikiniai rezultatai vertinant pagal ICRS skalę pagerėjo apie 50% lyginant su priešoperaciniu lygiu. Ankstesni tyrimai nurodė apie gerus rezultatus gydant SK pažeidimus su membranomis kartu atliekant kaulų čiulpų stimuliaciją skirtingais stebėjimo laikotarpiais [27,29,31,36-39]. Kusano ir kitų [31] atliktas 38 pacientų tyrimas su 29 mėn. sekimo laikotarpiu nustatė reikšmingą klinikinį pagerėjima vertinant IKDC, Tegner, Lysholm ir VAS skalėmis. Schiavone ir kiti[39] 2017 atliktame tyrime teigia, jog be ląstelių, nanomembranos kartu su kaulų čiulpų stimuliacija yra efektyvus metodas gydant III-IV laipsnio kremzlės pažeidimus didesnius nei 2cm² , buvo nustatytas reikšmingas klinikinis ir funkcinis pagerėjimas, kuris išlieka ir praėjus 7 metams po operacijos. Tačiau, Gille ir kitų [40] publikuotame tyrime nustatyta, kad praėjus 36 mėnesiams po membranos implantacijos, rezultatai prastėja pacientams, kuriems pažeidimas gydytas girnelės sąnariniame paviršiuje. Panaši tendencija stebima ir mūsų tyrime, pacientai kuriems pažeidimai diagnozuoti girnelėje nurodė prastesnius Tegner fizinio aktyvumo rezultatus po operacinio sekimo laikotarpyje.

Jautrumo analizė atskleidė reikšmingą klinikinį pagerėjimą visose grupėse. Tačiau, kai buvo analizuojamos vieno defekto ir dauginių defektų grupės, buvo pastebėta, kad pastarosios grupės klinikiniai rezultatai buvo blogesni. Šį reiškinį apibūdino mažesnis ICRS balų skirtumas ir mažiau pacientų, grįžusių į ankstesnį aktyvumo lygį pagal Tegner. Tai iš dalies galima paaiškinti didesniu BDP nustatytu dauginių defektų grupėje, palyginti su vieno defekto grupe, atitinkamai 7.15 ± 1.96 cm2 _{ir 4.3 ± 1.23 cm}2 _{(p = 0.013).}

Kaip ir bendros grupės atveju, pacientai iš dauginių sąnario kremzlės pažeidimų grupės galėjo sąmoningai imtis veiksmų palaikydami mažesnį fizinį aktyvumą, kad padidintų visiško pasveikimo galimybes.

Klinikinių išeičių rezultatams įtakos galėjo turėti ir negydyti pažeidimai, kurie buvo didesni dauginių sąnario kremzlės defektų grupėje lyginant su vieno defekto grupe. Gydytų sąnario kremzlės defektų plotas nebuvo reikšmingai skirtingas tarp grupių (4.27 ± 2.38 dauginių defektų grupėje ir 4.3 ± 1.23 vieno defekto grupėje). Manome, kad reikšmingai didesni negydyti I ir II laipsnio kremzlės defektų plotai galėjo turėti neigiamos įtakos klinikiniams rezultatams dauginių kremzlės vietų pažeidimų grupėje. Yra žinoma, kad pati sužeista kremzlė nesukelia skausmo dėl inervacijos stokos, o patys defektai turi tendenciją toliau

19 progresuoti į III ir IV laipsnio pažeidimus. Šią išvadą dar labiau patvirtino didesnis III ir IV laipsnio kremzlės pažeidimų plotas iš dalies gydomoje grupėje, palyginant su gydoma grupe (p = 0.025). Negydomi I ir II laipsnio defektai neigiamai įtakoja ICRS ir Tegner skalių rezultatus sekimo laikotarpyje, taigi III ir IV laipsnio kremzlės defektai diagnozuoti pradžioje nėra vienintelis faktorius įtakojantis rezultatus. Daugiausiai įtakos turi tie sąnario kremzlės defektai, kurie negydomi, laikui bėgant blogėja ir vargina pacientą, tačiau jų eigą nuspėti yra labai sunku. Remiantis šiais pastebėjimais tikslingas tyrimas, kuris įvertintų rezultatus, gydant kiekvieną diagnozuotą sąnario kremzlės defektą, tai padėtų tiksliau įvertinti daugiasluoksnės kolageno-hydroksiapatitų nanomebranos ar kitų biologinių implantų pritaikymo ir gydymo galimybes.

13. IŠVADOS

1. Daugiasluoksnės kolageno-hydroksiapatitų nanomembranos implantacija kartu atliekant kaulų čiulpų stimuliaciją yra efektyvus metodas gydant pavienius III-IV laipsnio sąnarinės kremzlės pažeidimus.

2. Dauginiai sąnarinės kremzlės pažeidimai turi neigiamą įtaką pooperaciniams klinikiniams ir funkciniams rezultatams.

3. Didesnis pažeistas sąnarinės kremzlės plotas turi neigiamą įtaką pooperaciniams klinikiniams ir funkciniams rezultatams.

20

14. LITERATŪROS SĄRAŠAS

1. Widuchowski, W., Widuchowski, J., & Trzaska, T. (2007). Articular cartilage defects: Study of 25,124 knee arthroscopies. The Knee, 14(3), 177–182. doi: 10.1016/j.knee.2007.02.001

2. Richter, D. L., Schenck, R. C., Wascher, D. C., & Treme, G. (2016). Knee Articular Cartilage Repair and Restoration Techniques. Sports Health: A Multidisciplinary Approach, 8(2), 153– 160. doi:10.1177/1941738115611350

3. Carballo, C. B., Nakagawa, Y., Sekiya, I., & Rodeo, S. A. (2017). Basic Science of Articular Cartilage. Clinics in Sports Medicine, 36(3), 413-425. doi: 10.1016/j.csm.2017.02.001

4. Zelenski, N. A., Leddy, H. A., Sanchez-Adams, J., Zhang, J., Bonaldo, P., Liedtke, W., & Guilak, F. (2015). Type VI Collagen Regulates Pericellular Matrix Properties, Chondrocyte Swelling, and Mechanotransduction in Mouse Articular Cartilage. Arthritis & Rheumatology, 67(5), 1286– 1294. doi:10.1002/art.39034

5. Iwamoto, M., Ohta, Y., Larmour, C., & Enomoto-Iwamoto, M. (2013). Toward regeneration of articular cartilage. Birth Defects Research Part C: Embryo Today: Reviews, 99(3), 192– 202. doi:10.1002/bdrc.21042

6. Chen, S., Fu, P., Wu, H., & Pei, M. (2017). Meniscus, articular cartilage and nucleus pulposus: a comparative review of cartilage-like tissues in anatomy, development and function. Cell and Tissue Research, 370(1), 53–70. doi:10.1007/s00441-017-2613-0

7. Tamer, T. M. (2013). Hyaluronan and synovial joint: function, distribution and healing. Interdisciplinary Toxicology, 6(3), 111–125. doi:10.2478/intox-2013-0019

8. Maquet PG,Van de Berg AJ,Simonet JC. Femorotibial weight‐ bearing areas. Experimental determination. J Bone Joint Surg Am 1975; 57: 766–771.

9. Hubka, K. M., Dahlin, R. L., Meretoja, V. V., Kasper, F. K., & Mikos, A. G. (2014). Enhancing Chondrogenic Phenotype for Cartilage Tissue Engineering: Monoculture and Coculture of Articular Chondrocytes and Mesenchymal Stem Cells. Tissue Engineering Part B: Reviews, 20(6), 641– 654. doi: 10.1089/ten.teb.2014.0034

10. Smith, B., Sigal, I. R., & Grande, D. A. (2015). Immunology and cartilage regeneration. Immunologic Research, 63(1-3), 181–186. doi:10.1007/s12026-015-8720-7

11. Gomoll, A. H., & Minas, T. (2014). The quality of healing: Articular cartilage. Wound Repair and Regeneration, 22, 30–38. doi:10.1111/wrr.12166

21 12. Armiento, A. R., Alini, M., & Stoddart, M. J. (2018). Articular fibrocartilage - Why does hyaline

cartilage fail to repair? Advanced Drug Delivery Reviews. doi: 10.1016/j.addr.2018.12.015

13. Mobasheri A. Mesenchymal stem cells in connective tissue engineering and regenerative medicine: applications in cartilage repair and osteoarthritis therapy. Histol Histopathol. 2009;24(3):347–366.

14. Convery F.R., Akeson W.H., Keown G.H. The repair of large osteochondral defects an experimental study in horses. Clin Orthop Relat Res. 1972; 82:253–262

15. Kwon, H., Brown, W. E., Lee, C. A., Wang, D., Paschos, N., Hu, J. C., & Athanasiou, K. A. (2019). Surgical and tissue engineering strategies for articular cartilage and meniscus repair. Nature Reviews Rheumatology. doi:10.1038/s41584-019-0255-1

16. Zhang, Y., Liu, S., Guo, W., Wang, M., Hao, C., Gao, S., … Guo, Q. (2018). Human umbilical cord Wharton’s jelly mesenchymal stem cells combined with an acellular cartilage extracellular matrix scaffold improve cartilage repair compared with microfracture in a caprine model. Osteoarthritis and Cartilage, 26(7), 954–965. doi: 10.1016/j.joca.2018.01.019

17. Goyal, D., Keyhani, S., Lee, E. H., & Hui, J. H. P. (2013). Evidence-Based Status of Microfracture Technique: A Systematic Review of Level I and II Studies. Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic & Related Surgery, 29(9), 1579–1588. doi: 10.1016/j.arthro.2013.05.027

18. Krych, A. J. et al. (2017). Return to sport after the surgical management of articular cartilage lesions in the knee: a meta-analysis. Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 25, 3186–3196.

19. Goyal, D. R. (Ed.). (2021). The Illustrative Book of Cartilage Repair. doi:10.1007/978-3-030-47154-5.

20. Arzi, B. et al. (2015). Cartilage immunoprivilege depends on donor source and lesion location. Acta Biomater. 23, 72–81.

21. Steadman, J. R., Rodkey, W. G. & Rodrigo, J. J. (2001). Microfracture: surgical technique and rehabilitation to treat chondral defects. Clin. Orthop. Relat. Res. 391, S362–S369.

22. Gudas, R. et al. (2012). Ten-year follow-up of a prospective, randomized clinical study of mosaic osteochondral autologous transplantation versus microfracture for the treatment of osteochondral defects in the knee joint of athletes. Am. J. Sports Med. 40, 2499–2508.

23. Levy, Y. D., Gortz, S., Pulido, P. A., McCauley, J. C. & Bugbee, W. D. (2013). Do fresh osteochondral allografts successfully treat femoral condyle lesions? Clin. Orthop. Relat. Res. 471, 231–237.

22 24. Ebert, J. R., Fallon, M., Wood, D. J. & Janes, G. C. (2017). A Prospective clinical and radiological evaluation at 5 years after arthroscopic matrix-induced autologous chondrocyte implantation. Am. J. Sports Med. 45,59–69.

25. Ebert, J. R., Fallon, M., Smith, A., Janes, G. C. & Wood, D. J. (2015). Prospective clinical and radiologic evaluation of patellofemoral matrix-induced autologous chondrocyte implantation. Am. J. Sports Med. 43, 1362–1372.

26. Salerno, A., Cesarelli, G., Pedram, P., & Netti, P. A. (2019). Modular Strategies to Build Cell-Free and Cell-Laden Scaffolds towards Bioengineered Tissues and Organs. Journal of Clinical Medicine, 8(11), 1816. doi:10.3390/jcm8111816

27. D’Ambrosi, R., Valli, F., De Luca, P., Ursino, N., & Usuelli, F. G. (2019). MaioRegen Osteochondral Substitute for the Treatment of Knee Defects: A Systematic Review of the Literature. Journal of Clinical Medicine, 8(6), 783. doi:10.3390/jcm8060783

28. Volz, M, Schaumburger, J, Frick, H, Grifka, J, Anders, S. (2017). A randomized controlled trial demonstrating sustained benefit of autologous matrix-induced chondrogenesis over microfracture at five years. Int Orthop.;41(4):797-804. doi:10.1007/s00264-016-3391-0

29. Andriolo, L., Reale, D., Di Martino, A., Boffa, A., Zaffagnini, S., & Filardo, G. (2019). Cell-Free Scaffolds in Cartilage Knee Surgery: A Systematic Review and Meta-Analysis of Clinical Evidence. CARTILAGE, 194760351985240. doi:10.1177/1947603519852406

30. Solheim E, Krokeide AM, Melteig P, et al. (2014) Symptoms and function in patients with articular cartilage lesions in 1,000 knee arthroscopies. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. PMID: 25502829.

31. Kusano T, Jakob RP, Gautier E, et al. (2012). Treatment of isolated chondral and osteochondral defects in the knee by autologous matrix-induced chondrogenesis (AMIC). Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2012;20(10):2109-15. PMID: 22198419.

32. Panni SA, Cerciello S, Vasso M. (2011). The management of knee cartilage defects with modified AMIC technique: preliminary results. Int J Immunopathol Pharmacol. 2011;24(1 Suppl. 2): 149-52. PMID: 21669155.

33. Pascarella A, Ciatti R, Pascarella F, et al. (2018). Treatment of articular cartilage lesions of the knee joint using a modified AMIC technique. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2010;18(4):509-13. PMID:20012016.

23 34. Schmale GA, Kweon C, Larson RV, et al. (2014). High satisfaction yet decreased activity 4 years after transphyseal ACL reconstruction. Clin Orthop Relat Res. 2014;472(7):2168-74. PMID: 24634094.

35. Spindler KP, Huston LJ, Wright RW, et al. (2011). The prognosis and predictors of sports function and activity at minimum 6 years after anterior cruciate ligament reconstruction: a population cohort study. Am J Sports Med. 2011; 39(2):348-59. PMID: 21084660.

36. Gille, J., Behrens, P., Volpi, P., de Girolamo, L., Reiss, E., Zoch, W., & Anders, S. (2012). Outcome of Autologous Matrix Induced Chondrogenesis (AMIC) in cartilage knee surgery: data of the AMIC Registry. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery, 133(1), 87–93. doi:10.1007/s00402-012-1621-5

37. De Girolamo, L., Schönhuber, H., Viganò, M., Bait, C., Quaglia, A., Thiebat, G., & Volpi, P. (2019). Autologous Matrix-Induced Chondrogenesis (AMIC) and AMIC Enhanced by Autologous Concentrated Bone Marrow Aspirate (BMAC) Allow for Stable Clinical and Functional Improvements at up to 9 Years Follow-Up: Results from a Randomized Controlled Study. Journal of Clinical Medicine, 8(3), 392. doi:10.3390/jcm8030392

38. Baumfeld, T., Baumfeld, D., Prado, M., & Nery, C. (2018). All-arthroscopic AMIC ® (AT-AMIC) for the Treatment of Talar Osteochondral Defects: a short follow-up Case Series. The Foot. doi:10.1016/j.foot.2018.07.006

39. Schiavone Panni, A., Del Regno, C., Mazzitelli, G., D’Apolito, R., Corona, K., & Vasso, M. (2017). Good clinical results with autologous matrix-induced chondrogenesis (Amic) technique in large knee chondral defects. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. doi:10.1007/s00167-017-4503-0

40. Gille J, Schuseil E, Wimmer J, et al. (2010) Mid-term results of Autologous Matrix-Induced Chondrogenesis for treatment of focal cartilage defects in theknee. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2010;18(11):1456-64. PMID: 20127072.