LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

1 LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

MEDICINOS AKADEMIJA MEDICINOS FAKULTETAS

FIZIOLOGIJOS IR FARMAKOLOGIJOS INSTITUTAS

AUGUSTINAS RIMKŪNAS

KELIO SĄNARIO KREMZLĖS ELEKTROMECHANINIŲ SAVYBIŲ TYRIMAI

MEDICINOS STUDIJŲ

MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS

Darbo vadovas: prof. dr. A. Ūsas

2

TURINYS

DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 10

LITERATŪROS APŽVALGA ... 11

1.1 Sąnarinės kremzlės struktūra ir funkcija ... 11

1.2 Sąnarinės kremzlės degeneracija ir osteoartrozė ... 12

1.3 Sąnarinės kremzlės būklės įvertinimo tyrimai ... 14

1.4 Naujas sąnarinės kremzlės būklės įvertinimo metodas – Arthro-BST ... 14

TYRIMO METODIKA ... 16

2.1 Pacientų atrankos kriterijai ... 16

2.2 Arthro-BST matavimų atlikimo metodika... 16

2.3 ICRS kremzlės pažeidimo skalės įvertinimas... 19

2.4 Statistinė duomenų analizė ... 20

REZULTATAI ... 22

3.1 Suformuota tiriamoji grupė ir atlikti KP matavimai ... 22

3.2 Įvertinta kremzlės būklė remiantis ICRS pažeidimo laipsniais ... 23

3.3 Arthro-BST kiekybinių parametrų vidutinės vertės pagal ICRS skalės laipsnius ... 24

3.4 KP matavimų ir ICRS pažeidimo laipsnių koreliacija ... 26

3.5 Arthro-BST metodo pranašumai ir trūkumai ... 27

3 IŠVADOS ... 31 BIBLIOGRAFIJA ... 32

4

SANTRAUKA

Augustinas Rimkūnas: “Kelio sąnario kremzlės elektromechaninių savybių tyrimai“

Darbo tikslas – Ištirti sveikos ir pažeistos žmogaus kelio sąnario kremzlės elektromechanines savybes prietaisu Arthro-BST. Tikslui pasiekti keliami uždaviniai: 1. Atlikti kremzlės kiekybinio parametro (KP) matavimus; 2. Artroskopinės operacijos metu nustatyti sąnarinės kremzlės pažeidimo laipsnį pagal ICRS skalę; 3. Nustatyti koreliaciją tarp KP dydžio ir kremzlės pažeidimo laipsnio pagal ICRS skalę 4. Nustatyti preliminarias sveikos ir pažeistos sąnarinės kremzlės būklės KP vertinimo reikšmių ribas. Darbo metodika: Artroskopinių kelio sąnario operacijų metu buvo naudojamas 2009 metais sukurtas naujas minimaliai invazinis metodas, leidžiantis įvertinti sąnarinės kremzlės būklę pagal jos elektromechanines savybes. Matavimai buvo atliekami su Arthro-BST (Biomomentum, Laval, Quebec, Canada) prietaisu. Instrumentas registruoja spaudimo sukeltus srautinius potencialus sąnarinėje kremzlėje ir apskaičiuoja kiekybinį parametrą (KP), atspindintį kremzlės elektromechanines savybes. Sveikos ir pažeistos sąnarinės kremzlės KP vertės buvo lyginamos su sąnarinės kremzlės pažeidimo vertinimu pagal ICRS skalę ir suformuotos interpretacinės ribos.

Tyrimo rezultatai: Suformuota tiriamoji grupė, KP matavimai buvo atlikti pacientams kelio sąnario artroskopijų ir protezavimo operacijų metu. Iš viso tyrime dalyvavo 20 pacientų. 18 iš jų KP matavimo vertės buvo palygintos su sąnarinės kremzlės pažeidimo vertinimu (nuo I iki IV laipsnio) pagal ICRS skalę medialinio šlaunikaulio gumburo (F3-4) zonoje. Naudojant Pirsono (Pearson) tiesinės koreliacijos koeficientą buvo nustatyta stipri teigiama koreliacija tarp didėjančio kremzlės pažeidimo laipsnio pagal ICRS skalę ir blogėjančių Arthro-BST rezultatų (didėjančios KP vertės), r=0,9. Nustatytos vidutinės KP matavimų vertės prie skirtingų pažeidimo pagal ICRS vertinimo skalę laipsnių F3-4 zonoje. KP buvo 10,9 ± 2,31esant 0 ICRS pažeidimo laipsniui; 13,25 ±1,25 esant I pažeidimo laipsniui, 12 ± 0 esant II pažeidimo laipsniui, 20,42 ± 4,19 esant III pažeidimo laipsniui ir 30,17 ± 2 esant IV kremzlės pažeidimo laipsniui.

Išvados: 1. Artroskopinių operacijų metu 20 pacientų atlikti sąnarinės kremzlės KP matavimai. 2. Visiems pacientams nustatytas kremzlės pažeidimo laipsnis pagal ICRS skalę. 3. Nustatyta stipri teigiama koreliacija tarp kremzlės KP ir ICRS pažeidimo laipsnių. 4. Nustatytos vidutinės KP ribos: sveikos kremzlės – 10,9 ± 2,31 (atitinka ICRS 0 laipsnį), beveik nepakitusios kremzlės - 13,25 ±1,25 (atitinka ICRS 1 laipsnį), esant nedideliems kremzlės pakitimams - 12 ± 0 (atitinka ICRS 2 laipsnį), esant didelio laipsnio kremzlės pakitimams - 20,42 ± 4,19 (atitinka ICRS 3 laipsnį), esant labai didelio laipsnio, sunkiems kremzlės pažeidimams - 30,17 ± 2 (atitinka ICRS 4 laipsnį.;

5

SUMMARY

Augustinas Rimkūnas “Evaluation of electromechanical properties of knee articular cartilage“.

Aim of the study: to examine the electromechanical properties of a healthy and damaged knee cartilage using Artrhro-BST device.

Objectives: 1. To perform quantitative parameter (QP) measurements. 2. In each case to determine articular cartilage damage according to ICRS injury grading scale. 3. To evaluate correlation between QP and ICRS injury grade 4. To determine preliminary QP values of healthy and damaged cartilage based on ICRS grading scale.

Methods: a new minimally invasive method to evaluate cartilage electromechanical properties with Arthro-BST instrument (Biomomentum, Laval, Quebec, Canada) was used in this study during knee arthroscopy and joint replacement procedures. The instrument measures pressure-induced fluid potentials in the articular cartilage and calculates QP reflecting the electromechanical properties of cartilage. Obtained QP values were compared with the degree of cartilage damage according to ICRS injury scale and interpretive limits of QP values were established.

Results: patient study group was formed and QP measurements were performed during arthroscopies and knee replacement surgeries. Measurements were performed for the 20 patients involved in the study, 18 of them underwent evaluation of cartilage damage according to the ICRS grading scale ranging from I to IV degree of injury in the medial femoral condyle (F3-4) zone. QP measurements were compared with ICRS injury grades at the exact same location of the cartilage damage. Using Pearson linear correlation coefficient, a strong positive correlation was found between increased QP values and higher ICRS injury grades, r = 0.9. Mean QP values of cartilage corresponding to each ICRS injury grade were determined. QP value et Grade O was 10.9 (± 2.31); at Grade I - 13,25 (±1.25) , at Grade II - 12 (±0), at Grade III - 20,41 (±4.19), at Grade IV - 30.17 (±2).

Conclusions: 1. QP measurements were performed for the 20 patients. 2. All patients were evaluated for the cartilage injury according to the ICRS grading scale. 3. A strong positive correlation between increasing QP value and ICRS cartilage injury grade from I to IV was detected, r = 0.9. 4. Thresholds of QP values were determined for each ICRS injury grade. QP of normal cartilage was 10.9 ± 2.31 (corresponding to ICRS degree 0), almost normal cartilage – 13,25 ±1.25 (corresponding to ICRS grade 1), slightly damaged cartilage - 12 ± 0 (corresponding to ICRS grade 2), highly damaged cartilage - 20,41 ± 4.19 (corresponding to ICRS grade 3), severe cartilage lesion - 30.17 ± 2 (corresponding to ICRS grade 4).

6

PADĖKA

Nuoširdžiai dėkoju darbo vadovui Prof. Arvydui Ūsui už pagalbą planuojant ir vykdant tyrimą, Prof. Rimtautui Gudui už galimybe atlikti sąnarinės kremzlės KP matavimus artroskopijų metu, dr. Tomui Mickevičiui už techninę pagalbą ir mokymus dirbti su Arthro-BST aparatu, gyd. dr. Linai Jankauskaitei už pagalbą vertinant tyrimų rezultatus.

Taip pat norėčiau padėkoti Prof. A. Smailiui, dr. A. Verteliui, gyd. L. Bazarui, gyd. V. Loibai, gyd. J. Stučinskui, gyd. R. Juosponiui už galimybę atlikti matavimus operacijų metu.

INTERESŲ KONFLIKTAS

Autorius interesų konflikto neturėjo.

ETIKOS LEIDIMAS

7

SANTRUMPOS

ICRS – tarptautinė kremzlės regeneracijos draugija (angl. International Cartilage Repair Society ECM – ekstra-ląstelinis matriksas

OA - osteoartrozė

KP – kiekybinis parametras EM – elektromechaninis

8

SĄVOKOS

Osteoartrozė – lėtinė degeneracinė sąnarių liga, pasireiškianti sąnarinės kremzlės pažeidimu, sąnario uždegiminiais pakitimais, skausmu ir funkcijos sutrikimu.

9

ĮVADAS

Ilgėjant gyvenimo trukmei, didėjant sąnarių traumų ir sergančiųjų sąnarių degeneracinėmis ligomis skaičiui, daugėja atliekamų operacijų skaičius. Kasmet LSMU Kauno Klinikose dėl įvairių kelio sąnario patologijų (degeneracinių sąnario ligų, menisko ir kryžminių raiščių plyšimų) atliekama vidutiniškai apie 1000 artroskopijų. Daugumos šių patologijų sudėtinė dalis yra kremzlės pažeidimai. Siekiant nustatyti ir įvertinti kremzlės pažeidimus šiandieninėje praktikoje artroskopinių operacijų metu atliekamas subjektyvus kremzlės būklės vertinimas specialiu chirurginiu instrumentu "artroskopiniu kabliuku" ir vizualinis vertinimas pagal ICRS sąnarinės kremzlės pažeidimų skalę. Labai reikalingas objektyvus sąnarinės kremzlės vertinimo metodas, kuris leistų nustatyti pakitimus ankstyvoje stadijoje, kol patologiniai pokyčiai kremzlėje nėra kliniškai akivaizdūs.

Vienas iš naujausių alternatyvių kremzlės būklės vertinimo metodų yra kremzlės elektromechaninių savybių tyrimas specialiu prietaisu - Arthro BST. Šis prietaisas suteikia galimybę gana tiksliai ir nepažeidžiant audinio vientisumo įvertinti kremzlės būklę artroskopinės operacijos metu. Daviklis matuoja kremzlės spaudimo sukeltus elektrinio srauto potencialus, kurie programinės įrangos pagalba verčiami kiekybinio parametro (KP) vienetais ir atspindi kremzlės biocheminę sudėtį (proteoglikanai, kolagenas II) bei kremzlės apkrovos galimybes. Pasaulyje yra pradėti tyrimai naudojant Arhtro-BST, tačiau iki šiol literatūroje aprašyti tyrimų rezultatai yra su eksperimentiniais gyvūnais ir žmogaus pomirtiniais donoriniais audiniais ex vivo, o paskelbtų duomenų taikant šį prietaisą klinikinėje praktikoje nėra.

Reikalingi duomenys, kurie leistų palyginti aprašyto naujo metodo patikimumą lyginant su kitu klinikinėje praktikoje dažnai naudojamu metodu, vertinimu pagal ICRS kremzlės pažeidimo skalę, ir nustatyti KP interpretacines ribas vertinant kremzlės pažeidimą.

Tyrimo metu įsisavinus darbo metodiką, buvo atlikti kelio sąnarinės kremzlės elektromechaninio potencialo matavimai artroskopijų ir endoprotezavimo operacijų metu, dirbant operacinėje kartu su patyrusiais chirurgais ir operacinės personalu. Atlikti kremzlės potencialo matavimai F3-4 kelio sąnarinio paviršiaus zonose siekiant įvertinti kremzlės būklę (pažeidimo laipsnį ir apimtį). Kremzlės elektromechaninių savybių matavimai buvo palyginti su sąnarinės kremzlės pažeidimo vertinimo laipsniu pagal praktikoje naudojama ICRS skale ir literatūros duomenimis, nustatytos preliminarios ribos KP interpretacijai tarp normalios ir pažeistos kremzlės, aprašyti sąnarinės kremzlės elektromechaninių savybių matavimo metodikos pranašumai ir trūkumai.

Šio darbo tikslas – ištirti sveikos ir pažeistos kelio sąnarinės kremzlės elektromechanines savybes prietaisu Arthro-BST.

10

DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Darbo tikslas – ištirti sveikos ir pažeistos žmogaus kelio sąnario kremzlės elektromechanines savybes prietaisu Arthro-BST.

Tikslui pasiekti keliami uždaviniai:

1. Atlikti kremzlės kiekybinio parametro (KP) matavimus;

2. Artroskopinės operacijos metu nustatyti sąnarinės kremzlės pažeidimo laipsnį pagal ICRS skalę; 3. Nustatyti koreliaciją tarp KP dydžio ir kremzlės pažeidimo laipsnio pagal ICRS skalę

4. Nustatyti preliminarias sveikos ir pažeistos sąnarinės kremzlės būklės KP vertinimo reikšmių ribas;

11

LITERATŪROS APŽVALGA

1.1 Sąnarinės kremzlės struktūra ir funkcija

Sąnarinė kremzlė yra specifinis audinys, dengiantis kai kurių kaulų epifizę ir patiriantis didžiausią apkrovą iš visų kremzlių žmogaus kūne. Tai yra unikalus, specializuotas jungiamasis audinys, užtikrinantis sklandžius ir tolygius judesius per sąnarinius paviršius ir palengvinantis svorio pasiskirstymą subchondriniam kaului. [1,2] Audinio kompozicija ir mechaninės savybės užtikrina dešimtmečius trunkančius pasikartojančius judesius ir apkrovos galimybes.

Kremzlė skiriasi nuo kitų audinių tuo, kad ją sudaro vienintelio tipo ląstelės – chondrocitai ir gausus kiekis ekstra-ląstelinio matrikso (toliau ECM). Chondrocitai pasiskirstę subrendusioje kremzlėje, tačiau sudaro tik apie 1-3% viso audinio tūrio, o juos supantis ECM yra kompleksiškas tinklas sudarytas iš vandens, kolagenų, proteoglikanų ir kitų nekolageninių struktūrų. [3] Sąnarinė kremzlė susideda iš keturių zonų: paviršinės, vidurinės, giliosios ir bazalinės kalcifikuotos zonos, kuri yra suaugusi su subchondriniu kaulo sluoksniu. [4] Sąnarinė kremzlė yra hialininė, tad pagrindinę sausos kremzlės svorio dalį sudaro kolagenai (75%) ir proteoglikanai (25%). [5] Kolageno medžiagos daugiausiai randasi paviršiniame sluoksnyje ir sumažėja dvidešimčia procentų viduriniame ir giliajame sluoksnyje. Tuo tarpu proteoglikanų randama mažiausiai paviršiniame sluoksnyje ir penkiasdešimčia procentų daugiau vidurinėje ir giliojoje zonoje. [5] Viduriniame sluoksnyje ląstelės yra ovoidinės ar apvalios formos ir išsidėsčiusios pavieniui ir atsitiktinai, o giliajame trumpomis kolonomis, vadinamomis “monetų” kolonomis. [3]

Sąnarinės kremzlės audinį reikia suvokti kaip dviejų fazių aplinką. [3] Sąnarinė kremzlė susideda iš dviejų fazių: skystosios ir kietosios. Vanduo yra pagrindinis skystosios fazės komponentas, sudarantis 80 procentų drėgnos kremzlės svorio. Taip pat šioje fazėje dalyvauja neorganiniai jonai, tokie kaip natris, kalcis, chloras ir kalis. Kietoji fazė charakterizuojama ekstraląstelinio matrikso, kuris yra poringas ir pralaidus. [6]. Neigiama elektrostatinė repulsinė jėga atsiradusi sąveikaujant neigiamai įkrautiems kremzlės ECM komponentams (kolagenui ir proteoglikanams) su teigiami įkrautu intersticiniu skysčiu (vanduo ir minėti jonai) suteikia sąnarinei kremzlei stangrumą spaudžiant. Momentinė ir greita jėgos apkrova sąnarinės kremzlės kontakto metu sukelia staigų intersticinio skysčio slėgio padidėjimą kremzlėje. Šis lokalus skysčio slėgio padidėjimas priverčia skystį ištekėti iš ECM, sugeneruojant didelį trinamąjį/frikcinį ECM tempimą (angl. drag). [6,7]. Kompresiniam krūviui pasibaigus intersticinis skystis plūsta atgal į kremzlę. Žemas kremzlės pralaidumas neleidžia intersticiniam skysčiui būti greitai išspaustam iš ECM [3], taip padidinant biomechaninį kremzlės tvirtumą. Du vienas priešais kitą esantys kaulai ir jų galus dengianti sąnarinė kremzlė apriboja ir izoliuoja du kontaktinius kremzlės paviršius. Šios ribos neleidžia mechaninės deformacijos į šonus.

12 Sąnarinės kremzlės audinys turi būti suvokiamas ne kaip mechaninė ar fizikinė medžiaga, o kaip kompleksiška dviejų fazių struktūra, kurios mikroarchitektūra, sąveika tarp dviejų fazių ir elektrostatinės jėgos suteikia unikalias krūvį ir tūkstančius judesių atlaikančias savybes.

1.2 Sąnarinės kremzlės degeneracija ir osteoartrozė

Galimas ūmus sąnarinės kremzlės pažeidimas po traumų, išnirus sąnariui ar plyšus raiščiams ir lėtinis, dėl amžinės degeneracijos, po meniskų plyšimų, sąnario uždegimų, nutukimo ar reumatinių ligų. Paminėti kremzlę pažeidžiantys veiksniai sukelia mechaninius ir citocheminius audinio pokyčius sąnaryje vedančius prie greitesnės sąnarinės kremzlės degeneracijos. [8]

Kliniškai, nepriklausomai nuo patogenetinio mechanizmo, kremzlės pažeidimai ir sąnario uždegimas, pasireiškiantys skausmu ir funkcijos sutrikimu, interpretuojami kaip osteoartrozė. [9,10] Tai lėtinė degeneracinė sąnarių liga, kurios paplitimas didėja su amžiumi ir apima didelę populiacijos dalį virš 65 metų. [10,11]. Osteoartrozė yra charakterizuojama pagal sąnarinės kremzlės pažeidimo dydį ir gylį, remiantis instrumentiniais radiologiniais tyrimais ir makroskopiniu kremzlės įvertinimu artroskopijos metu. [12]

Svarbu suprasti, kad sąnario pažeidimai sukelia greitesnę sąnarinės kremzlės degeneraciją, kliniškai inicijuoja osteoartrozę. 1 paveiksle nurodyta preliminari pažeisto, osteoartrozės veikiamo sąnario klinikinė eiga remiantis Hening Madry „ir kiti“ duomenimis. [9]

.

1 Pav. Osteoartrozės eigos vizualizacija Henning Madry „ir kiti“ [9]

13 Aukščiau aprašyti veiksniai, sukeliantys osteoartrozę neigiamai veikia sąnario biomechaniką [13] ir sutrikdo kremzlės homeostazę [14]. Pirminė osteoartrozė sukelia ECM destrukciją, susijusią su nenormalia ląstelių membranos receptorių aktyvacija. [15]. Pakinta paviršinių baltymų (lubricino) sintezė, pasireiškianti sutrikusia sąnarinės kremzlės paviršiaus sutepimas [16,17] ir padidėjusia paviršių trintimi [18,19]. Sumažėja kremzlės paviršiuje esančių proteoglikanų, paviršinės II tipo kolageno molekulės ardomos ir palaipsniui pažeidžiamos. Pakinta paviršiniai chondrocitai, formuojami klasteriai. Nors proteoglikanų sumažėjimas gali būti grįžtamas, tačiau kolageno erozija yra kritinis taškas OA vystymesi, kadangi kolageno tinklas negali būti regeneruotas. [20] Maži kolageno fragmentai atsipalaiduoja į sąnarinį skystį ir aktyvuoja uždegimo kaskadą. [20] Tokio tipo mažo laipsnio uždegimas išlieka ilgesnį laiko tarpą nei buvo manyta, toliau prisidėdamas prie kremzlės homeostazės sutrikdymo. [20]. Chondrocitų katabolinis aktyvumas padidėja [21,22], vyksta biocheminiai ECM pokyčiai, sumažėja vandens surišimo geba kartu su mechaniniu tvirtumu, vedantys prie didesnės kremzlės deformacijos krūvio metu. [23] Prasidėjus paviršinėms fibriliacijoms, paviršinės struktūros progresyviai prarandamos, atsiranda įtrūkimai ir kremzlės storis mažėja. [24] Aprašyti pakitimai iliustruojami antrame paveiksle remiantis J Martel-Pelletier „ir kiti“ duomenimis. [12]

2 Pav. Sveikos ir pažeistos krezmlės histologiniai pakitimai Martel-Pelletier „ir kiti“ [12]

Dėl minėtų veiksnių pradžioje (sąnario traumų, gretutinių ligų), prasidėjęs degeneracinis procesas (osteoartrozė) žymiai sparčiau ardo kremzlinį audinį. Taip prarandamos unikalios kremzlinio audinio savybės, sumažėja mechaninis ir elektromechaninis tvirtumas, vandens surišimas, audinio tamprumas, pats kremzlės storis mažėja, atsiranda įtrūkimų. Prasidėjusi ankstyva artrozė progresuoja ir kliniškai pasireiškia skausmu ir sutrikusia sąnario funkcija.

14 1.3 Sąnarinės kremzlės būklės įvertinimo tyrimai

Lietuvoje ir pasaulyje klinikinėje praktikoje kremzlės pažeidimo ir osteoartrozės diagnostikai naudojami įvairūs būdai. Kai liga pasireiškia ji gali būti nustatoma remiantis paciento apklausos, klinikiniais simptomais ir radiologiniais tyrimais. [24] Tačiau šiuo metu manoma, kad pažengusios ir ankstyvos ligos diagnostikos “auksinis” standartas yra sąnarinės kremzlės būklės vertinimas artroskopijos metu. [25,26]

Radiologiškai tiriant pirmiausia atliekama sąnario rentgenograma, remiantis kaulinėmis išaugomis, sumažėjusiu sąnariniu tarpu ir kaulinėmis cistomis gali būti vertinamas osteoartrozės laipsnis ir preliminari kremzlės pažeidimo apimtis, tačiau pati krezmlė šio tyrimo metu nėra vizualizuojama. [27] Taip pat ultragarsinio tyrimo metu kremzlė nėra matoma, o apie sąnario ir kremzlės būklę sprendžiama iš aplinkinių audinių, kaulinių išaugų, sinovijos išvešėjimo ir skysčio kiekio sąnaryje. [28] Vienas tiksliausių metodų vertinant sąnarinės kremzlės pažeidimus ir osteoartrozę yra magnetinio rezonanso tomografija (MRT). Tačiau lyginant su vertinimu artroskopijos metu kremzlės pažeidimai nustatomi 69% tikslumu. [29] MRT vizualizuojamoje kremzlėje galima matyti jos įtrūkimus, defektus ir suplonėjimą, tačiau vaizduose neatsispindi audinio biokomponentų (proteoglikanų ir kolageno) praradimas, kuris reikšmingai keičia kremzlės funkciją.

Artroskopijos metu kremzlė vertinama makroskopiškai ir naudojant artroskopinį kabliuką. Kremzlės pažeidimo laipsnio nustatymui naudojamos kelios pagrindinės klasifikacijos: Outerbridge klasifikacija [30] ir tarptautinė kremzlės regeneracijos draugijos (toliau ICRS) vertinimo skalė. [31] Minėtos klasifikacijos yra dažniausiai naudojamos pasaulyje. [31,32]

1.4 Naujas sąnarinės kremzlės būklės įvertinimo metodas – Arthro-BST

Elektromechaninių potencialų matavimas prietaisu Arthro-BST (Biomomentum, Laval, Canada) yra nauja minimaliai invazinė metodika leidžianti nedestrukciniu būdu įvertinti kremzlės būklę artroskopijos metu. Matuojami srautiniai potencialai sugeneruojami sąveikaujant kietąjai ir skystąjai kremzlės fazei. Spaudžiant prietaiso daviklį prie kremzlės paviršiaus skystojoje fazėje (intersticiniame skystyje) esantys teigiamai įkrauti jonai srūva iš kietosios fazės (kremzlės ekstraląstelinio matrikso su neigiamai įkrautais kolagenu ir glikozaminoglikanais) taip suformuodami elektrini lauką ir srautinius potencialus. [33] Arthro-BST prietaisas registruoja srautinius potencialus ir programinės įrangos pagalba išreiškia juos kiekybinio parametro (KP) skaitmenine reikšme nuo 0 iki 36. [34]

Literatūroje įrodytas šio metodo patikimumas naudojant tarpklasinį koreliacijos koeficientą, tarp skirtingų prietaiso naudotojų - 0.861 ir tarp to paties naudotojo 0.908. [35] Matavimų metu

15 nustatytas KP koreliuoja su histologiniu vertinimu, kolageno, glikozaminoglikanų koncentracija ir mechaniniais kremzlės parametrais. [34,36–38]. Šiuo metu pasaulyje yra atlikti tyrimai ex vivo su gyvūnų ir žmogaus donoriniais kremzlės audiniais. KP teigiama koreliacija su histologine Mankin skale buvo aprašyta tyrimuose su ožiukų donorine kremzle [39,40]. Tyrimai su donorine žmogaus kremzle remiantis Mankin skale parodė, kad nepažeistos kremzlės KP 9 ± 2,5, minimaliai pažeistos kremzlės KP 11 ± 3, o pažeistos kremzlės 16 ± 2,3 [41]. Taip pat tyrimuose su ožiukų donorine kremzle ex vivo nustatytas ryšys tarp padidėjusio KP ir sumažėjusio chondrocitų gyvybingumo bei padidėjusios apoptozės. [39,40] Ex vivo tyrimo su žmogaus donorine kremzle metu nustatytos vidutinės KP vertės esant sveikai kremzlei - 7 ± 4,2 (ICRS 0), kremzlė beveik nepakitusi - 12,1 ± 3,9 (ICRS 1), kremzlė pakitusi - 17,4 ± 4,9 (ICRS 2), didelio laipsnio pakitimai - 21,9 ± 5,1 (ICRS 3) [42].

16

TYRIMO METODIKA

2.1 Pacientų atrankos kriterijai

Matavimai buvo atliekami pacientams artroskopijų metu, operuojamiems dėl įvairių patologijų, tokių kaip priekinio kryžminio raiščio plyšimai, meniskų plyšimai, kremzlės pažeidimai, I-III laipsnio artrozė, IV laipsnio artrozė sąnario endoprotezavimo operacijos metu ir disekuojančio osteochondrito. Elektromechaninių savybių matavimai nebuvo atliekami pacientams sergantiems gretutinėmis ligomis, galinčiomis sutrikdyti kremzlės mitybą ir taip iškreipti rezultatus (cukrinis diabetas, sisteminės uždegiminės ligos) ir sergantiems gretutinėmis ligomis, dėl kurių operacinio laiko prailgėjimas sukelia riziką (širdies nepakankamumas, inkstų funkcijos sutrikimai ir nepakankamumas, krešėjimo sistemos sutrikimai, cukrinis diabetas).

2.2 Arthro-BST matavimų atlikimo metodika

Tyrime buvo naudojamas naujas minimaliai invazinis metodas, leidžiantis įvertinti sąnarinės kremzlės būklę pagal jos elektromechanines savybes. Medicininis prietaisas, Arthro-BST (Biomomentum, Laval, Quebec, Canada), suteikia galimybę registruoti kremzlės elektromechaninį potencialą artroskopinės operacijos metu [42,43]. Instrumentas matuoja spaudimo sukeltus srautinius potencialus sąnarinėje kremzlėje ir programinės įrangos pagalba apskaičiuoja kiekybinį parametrą (KP), atspindintį kremzlės elektromechanines savybes. Spaudimo metu teigiami judrūs jonai sąnariniame skystyje pastatomi prieš fiksuotas neigiamai įkrautas proteoglikanų molekules esančias kolageno tinkle kremzlėje. Spaudžiant prietaiso daviklį teigiami jonai juda nuo neigiamai įkrautų fiksuotų proteoglikanų ir kolageno molekulių taip sukuriant elektrinį krūvį, kurį registruoja daviklio galvutėje esantys 37 mikro-elektrodai. Elektrinis potencialas yra registruojamas, apdorojamas kompiuterinės programos ir parodomas skaitmenine išraiška. Aukštas KP nurodo silpnas elektromechanines savybes ir blogą kremzlės būklę, susijusią su kolageno tinklo pažeidimu ir proteoglikanų kiekio sumažėjimu. Tyrimo ex

vivo su donorine žmogaus kremzle didelio laipsnio pakitimų KP - 21,9 ± 5,1 (ICRS 3). [42] Žemas KP

nurodo gerą kremzlės būklę, pakankamą kolageno ir proteoglikanų kiekį. Minėto tyrimo duomenimis KP vertės esant sveikai kremzei - 7 ± 4,2 (ICRS 0). [42]

Prieš matavimą paruošiamas prietaisas, izoelektrinė dėžė (Pav. 3 Numeris 1) prijungiama prie kompiuterio (Pav. 3 Numeris 2), Arthro-BST rankena (Pav. 3 Numeris 3) prijungiama prie izoelektrinės

17 dėžės specialiu laidu. Išpakuojamas sterilus vienkartinis prietaiso antgalis (Pav. 3 Numeris 4) ir padedamas ant sterilaus stalo (Pav. 3 Numeris 5). Prijungta rankena su laidu įvelkama į sterilią plastikinę rankovę, prietaisą laikant iš vidaus ir nesterilią apatinę rankovės dalį tempiant operacinės pagalbiniui, o iš sterilios pusės laikant chirurgo asistentui. Nuimamas rankovės galas ir įstatomas sterilus antgalis, kuris apjuosiamas specialia lipnia juosta taip sandariai uždarant nesterilią rankeną ir laidą. Įjungiama programa. Tuo pačiu chirurgo asistentas įpila 30mL sterilaus fiziologinio tirpalo į sterilų mėgintuvėlį (Pav. 3 Numeris 6), kuris įstatomas į steriliai apklotą ultragarsinę valomąją vonelę (Pav. 3 Numeris 7) (Cole-Parmer, Vernon Hills, IL) dalinai pripildytą fiziologiniu tirpalu. Ultragarsinė vonelė reikalinga prieš matavimą sukalibruoti prietaisą. Ekvilibracija įkišant antgalį ir palaikant vonelėje 5-10 sekundžių turi būti atliekama kiekvieną kartą prieš pradedant matavimus.

3 Pav. Prietaiso Arthro-BST paruošimo metodika.

Atliekant matavimus pacientas ir operacinis laukas paruošiamas pagal standartinius protokolus. (Pav. 4) Matavimai atliekami per įprastus artroskopinius portalus (medialinį ir lateralinį parapateliarinius). KP buvo registruojami pagrindiniame kelio sąnario atraminiame paviršiuje, medialinio šlaunies gumburo F3-4 zonoje kelis kartus. (Priedas Nr. 1) Taip pat artroskopo pagalba apžiūrint sąnarinį paviršių numatytose matavimo vietose buvo įvertinama kremzlės būklė pagal ICRS skalę (Priedas Nr. 2). ICRS skalė, naudojama nuo 2000 metų pagal Tarptautinės Kremzlės Atkūrimo Draugijos rekomendacijas, leidžia įvertinti sąnarinės kremzlės būklę pagal atitinkamus laipsnius, nuo 0 iki 4. Minėta kremzlės vertinimo sistema yra plačiai taikoma klinikinėje praktikoje.

18 4 Pav. Artroskopinės operacijos metu atliekamas matavimas

Kai kompiuterio ekrane registruojama izoliniją – prietaisas paruoštas. Antgalis su davikliu įvedamas į sąnario ertmę pro standartinius portalus. Chirurgas daviklio galvutę priliečia prie pasirinktos kremzlės vietos ir švelniai paspaudžia. Po paspaudimo kompiuterio ekrane matomas staigus brėžiamos linijos kritimas ir pakilimas dėl sužadintų srautinių potencialų. Tuo momentu paspaudžiamas registracijos mygtukas, siekiant užregistruoti ir apskaičiuoti KP. Matavimai atliekami nuo dviejų iki keturių kartų toje pačioje vietoje, siekiant patikimų rezultatų. Jei programai nepavyksta apdoroti duomenų arba esant blogai antgalio pozicijai, ekrane atsiranda žinutė nurodanti pakartoti arba pakeisti daviklio galvutės padėtį.

19 Taip pat sąnarinės kremzlės elektrinio potencialo matavimai buvo atliekami kelio sąnario protezavimo operacijų metu. Pašalintas šlaunikaulio distalinis sąnarinis paviršius buvo talpinamas indelyje su artroskopiniu skysčiu ir atliekami matavimai F3-4 zonoje su minimaliai išlikusia kremzle. Šių matavimų rezultatai buvo priskiriami prie 4 laipsnio pažeidimo pagal ICRS skalę.

2.3 ICRS kremzlės pažeidimo skalės įvertinimas

Lietuvos ortopedijos – traumatologijos praktikoje naudojama ICRS kremzlės pažeidimų skalė, charakterizuojanti pažeidimą remiantis pažeidimo pločiu ir gyliu. [31] Minėta pažeidimų skalė buvo patvirtinta tyrimais, įrodytas kelių tyrėjų patikimumas ir koreliacija su histologinėmis skalėmis. [44,45]. ICRS sistemoje 0 laipsnis atitinka nepažeistą kremzlę, 1 laipsnis – beveik normali kremzlė (suminkštėjimas, paviršiniai įtrūkimai, pažeidimai ir įspaudimai), 2 laipsnis - pakitusi kremzlė (gilesni pažeidimai, siekiantys iki 50% kremzlės gylio), 3 laipsnis - didelio laipsnio pakitimai (kremzlės defektai apimantys daugiau kaip 50% gylio), 4 laipsnis - sunkūs pažeidimai (pereinantys per subchondrinį sluoksnį). [45]. Detali kremzlės pažeidimo laipsnių klasifikacija pagal ICRS skalę pateikta paveiksle. (5 pav.)

20 5 Pav. ICRS kremzlės pažeidimų skalė

Van der Meijden „ir kiti“ [46]

2.4 Statistinė duomenų analizė

Statistinė duomenų analizė atlikta kompiuterine MS Excel programa. KP reikšmių patikimumas buvo vertinamas pagal klinikinėje praktikoje naudojamą ICRS kremzlės pažeidimo skalę lyginant abi Pirsono (Pearson) tiesinės koreliacijos principu. Apskaičiuotos KP vidutinės

21 vertės ir jų standartiniai nuokrypiai esant skirtingo ICRS laipsnio pažeidimams. Naudojant “Student‘s t-test“ apskaičiuotas statistinis KP verčių patikimumas tarp 0-IV ICRS laipsnių. Pasirinktas reikšmingumo lygmuo - 0,05: kai p <0,05 rezultatai laikomi statistiškai reikšmingais.

22

REZULTATAI

3.1 Suformuota tiriamoji grupė ir atlikti KP matavimai

Remiantis kriterijais aprašytais metodikos skiltyje kelio sąnario kremzlės KP matavimai buvo atlikti 20 pacientų, iš kurių 18 taip pat buvo atliktas pažeidimo vertinimas pagal ICRS skalę F3-4 zonose. 5 pacientams atlikti matavimai dėl PKR plyšimo, 3 pacientams operuotiems dėl II laipsnio kelio sąnario artrozės, 4 pacientams dėl III laipsnio kelio sąnario artrozės, 5 pacientams endopretezuotiems dėl IV laipsnio sąnario artrozės, 2 pacientams dėl menisko plyšimų ir vienam pacientui operuotam dėl disekuojančio osteochondrito. (6 Pav.) Vidutinės KP vertės skirtingų patologijų metu parodytos paveiksle. (7 pav.)

6 Pav. Pacientų, kuriems atlikti KP matavimai, skaičius pagal patologiją

23 3.2 Kremzlės būklės įvertinimas pagal ICRS skalės pažeidimo laipsnius

Remiantis ICRS pažeidimo laipsnių skale kremzlės pažeidimo laipsniai nustatyti 20 pacientų su skirtingomis patologijomis, 18 iš jų buvo atliktas palyginimas su KP matavimų rezultatais. (8 Pav.) Mažesnio, nuo 0 iki II, ICRS laipsnio pakitimai nustatyti esant menisko plyšimams ir PKR plyšimui. Didesnio, III ir IV, ICRS laipsnio pakitimai nustatyti esant III-IV laipsnio chondromaliacijai, II-IV laipsnio osteoartrozės metu. Disekuojančio osteochondrito ir kaulų čiulpų edemos po PKR plyšimo metu nustatytas 0 ICRS laipsnis. Nors šiais atvejais kremzlė vizualiai nebuvo pakitusi, buvo registruotas padidėjęs KP, nurodantys kremzlės pažeidimą. ICRS pažeidimo laipsnių pavyzdžiai pateikti paveiksle. (9 pav.)

24 9 Pav. Kremzlės pažeidimo laipsnių pagal ICRS skalę pavyzdžiai

3.3 KP vidutinės vertės pagal ICRS kremzlės pažeidimo skalės laipsnius

Atlikus tyrimą buvo nustatytos KP reikšmių ribos esant skirtingo laipsnio sąnarinės kremzlės pažeidimams. Normali kremzlė - 10,9 ± 2,31 (atitinka ICRS 0 laipsnį), beveik normali kremzlė - 13,25 ± 1,25 (atitinka ICRS 1 laipsnį), kremzlė nežymiai pakitusi - 12 ± 0 (atitinka ICRS 2 laipsnį), kremzlėje didelio laipsnio pakitimai - 20,42 ± 4,19 (atitinka ICRS 3 laipsnį), kremzlėje sunkūs pažeidimai - 30,17 ± 2 (atitinka ICRS 4 laipsnį). (10 Pav.)

Tarp mažo laipsnio kremzlės pakitimų pagal ICRS skalę KP vertės skyrėsi nežymiai. Tarp 1 ir 2 laipsnio pažeidimų skirtumo nestebėta dėl nepakankamo pacientų skaičiaus (tik vienam pacientui nustatytas 2 laipsnio pažeidimas). Statistiškai reikšmingai KP matavimai skyrėsi tarp 0 ir 3 laipsnio (p=0,02), 0 ir 4 laipsnio (p<0,005). Tarp 1 ir 3 laipsnio pakitimų p=0,06. Taip pat statistiškai reikšmingai KP matavimų vertės skyrėsi tarp 1 ir 4 (p=0,006) laipsnio ir tarp 3 ir 4 (p=0,02) laipsnio ICRS kremzlės pažeidimo.

25

10 Pav. KP vidutinės vertės pagal ICRS pažeidimo laipsnius

Priskyrus ICRS 0, 1 ir 2 laipsnius mažo laipsnio pakitimams, kurie nereikalauja chirurginio gydymo, o 3 ir 4, reikalaujantiems chirurginės intervencijos, priskyrus didelio laipsnio pakitimams buvo nustatytos vidutinės KP vertės. Mažo laipsnio pakitimų grupės, nereikalaujančios chirurginės intervencijos, KP reikšmė - 12,21 ± 1,53. Didelio laipsnio pakitimų grupės, kuriai tikslingas chirurginis gydymas, KP vertė - 25,51 ± 5,89. Kiekybinių potencialų reikšmės tarp grupių skyrėsi statistiškai reikšmingai. (p<0,0005). (11 Pav.)

26 11 Pav. Mažo ir didelio ICRS laipsnių KP vertės.

3.4 KP matavimų ir ICRS pažeidimo laipsnių koreliacija

KP koreliacija su histologiniais ir biocheminiais parametrais buvo aprašyta, tuo būdu įrodant kremzlės būklės įvertinimo metodo patikimumą [42,47]. Šio tyrimo metu realiame klinikiniame darbe rezultatai buvo renkami ir lyginami su praktikoje naudojama ICRS kremzlės būklės įvertinimo skale. 18 pacientų atlikti medialinio šlaunikaulio krumplio KP matavimai buvo lyginami su identiškoje vietoje nustatytu kremzlės pažeidimo laipsniu pagal ICRS skalę. (Priedas Nr. 1). Naudojant Pirsono (Pearson) tiesinės koreliacijos koeficientą buvo nustatyta stipri teigiama koreliacija tarp didėjančio ICRS kremzlės pažeidimo laipsnio ir kylančios KP reikšmės, r=0,9. (12 Pav.). Žymesnio KP skirtumo tarp 1 ir 2 laipsnio pažeidimo pagal ICRS skalę nerasta, dėl nepakankamo pacientų su 2 laipsnio pažeidimu, skaičiaus.

27 12 Pav. KP koreliacija su kremzlės ICRS pažeidimo laipsniais.

3.5 Arthro-BST metodo pranašumai ir trūkumai

Nors remiantis literatūros ir šio tyrimo duomenimis šios metodikos pranašumas nekelia abejonių, ją naudojant iškyla ir sunkumų. Ilgėja operacijos trukmė – aparato paruošimas trunka papildomai apie 10 minučių, netobula programinė įranga verčia kartoti matavimus vos pakeitus antgalio kampą. Taip pat reikalingas papildomas techninis darbuotojas, kuris turi paspausti registracijos mygtuką, svarbus matavimus atliekančio chirurgo įdirbis. Taip pat, esant ankštam uždegiminiam kelio sąnariui, kuris negali būti pakankamai užpildytas artroskopiniu skysčiu, matavimų atlikti praktiškai negalima. (13 Pav.)

28 13 Pav. Arthro-BST metodikos pranašumai ir trūkumai

29

REZULTATŲ APTARIMAS

Sąlyginai dideli KP matavimų nuokrypiai esant skirtingiems kremzlės pažeidimo laipsniams pagal ICRS skalę leidžia manyti, kad Arthro-BST matavimai detaliau apibūdina kremzlės būklę nei ICRS pažeidimų skalė. Kaip pavyzdys, pateikti dviejų pacientų KP matavimai, kai vizualiai abiem atvejais kremzlė atrodo nepakitusi ir priskiriama 0 ICRS laipsniui, o KP reikšmės labai skiriasi skiriasi. (14 Pav.)

14 Pav. Skirtingos KP reikšmės esant 0 ICRS pažeidimo laipsniui.

Taip pat kremzlės elektrinio potencialo matavimai buvo atlikti pacientei sergančiai disekuojančiu osteochondritu. Šios būklės metu sutrinka osteochondrinio sluoksnio mityba ir kremzlė nebegaudama medžiagų pradeda irti, nors vizualiai artroskopijos metu atrodo nepakitusi. Išmatavus KP Arhtro-BST prietaisu gauti rezultatai parodė labai blogą kremzlės būklę (KP = 31 ± 1,7). Atlikus tyrimą pacientui su didele kaulų čiulpų edema, dėl kurios taip pat sutrinka kremzlės mityba, KP matavimai parodė kremzlės pažaidą, tuo tarpu kai vizualiai pokyčių nesimatė (KP = 21,5 ± 0,7).

KPmatavimų neatitikimai prie mažo laipsnio kremzlės pažeidimo pagal ICRS skalę atsiranda dėl skirtingų vertinimo metodikų. Nors vizualiai kremzlė ir nėra pažeista, tačiau dėl gretutinės patologijos (sutrikusios kremzlės mitybos, užsitęsusio uždegimo, buvusių traumų) prasideda ECM irimas ir chondrocitų pakitimai. Biocheminių kremzlės pokyčių negalima įvertinti remiantis ICRS skale, tačiau elektromechaninių savybių tyrimas, nauja Arthro-BST metodika, leidžia nustatyti ir palyginti kokybinius pokyčius, kurie atspindi kremzlės biochemines ir biomechanines savybes.

Taip pat šio tyrimo duomenys buvo palyginti su literatūroje paskelbtais kitų tyrėjų rezultatais, gautais atliekant tyrimus su pomirtine donorine kelio sąnario kremzle. [42]. Jų aprašomos vidutinės KP

30 vertės esant sveikai kremzlei - 7 ± 4,2 (ICRS 0), kai kremzlė beveik nepakitusi - 12,1 ± 3,9 (ICRS 1), kai kremzlė pakitusi - 17,4 ± 4,9 (ICRS 2), esant didelio laipsnio kremzlės pakitimams - 21,9 ± 5,1 (ICRS 3). Ankstesnių tyrimų metu gauti rezultatai yra panašūs į mūsų gautus rezultatus, tačiau reikia atkreipti dėmesį, kad ankstesnių tyrimų metu KP buvo matuojamas įvairiose kelio sąnario vietose su imtimis siekiančiomis kelis šimtus matavimų.

Remiantis šio tyrimo rezultatais buvo parodytas metodikos patikimumas ir nustatytos preliminarios KP ribos leidžiančios diferencijuoti tarp normalios ir pažeistos sąnarinės kremzlės laipsnių klinikinėje praktikoje, aprašyti Arthro-BST metodikos pranašumai ir trūkumai.

Tikslingi tolimesni tyrimai pagrindžiantys metodikos patikimumą ir interpretacines ribas siekiant plačiau protaikyti šią metodiką klinikinėje praktikoje. Taip pat pageidautina tobulinti Arthro-BST aparato konstrukciją siekiant palengvinti matavimo metodiką, kad chirurgas, laikydamas matavimo daviklį, galėtų pats nuspausti KP registravimo mygtuką ir nereikėtų papildomo aptarnaujančio personalo pagalbos. Metodas taptų pranašesnis jei jungtis su kompiuterine įranga būtų ne laidinė, o bevieliu ryšiu (bluetooth, wifi). Tikslinga tobulinti programinę įrangą siekiant sumažinti nepavykusių ir neužregistruotų matavimų skaičių. Taip pat kyla poreikis, naudojant Arthro-BST metodiką, įvertinti kremzlės pakitimus esant kaulų čiulpų edemai po traumų, kai kiti tyrimo metodai neparodo kremzlės pakitimų.

31

IŠVADOS

1. Artroskopinių operacijų metu 20 pacientų atlikti sąnarinės kremzlės KP matavimai. 2. Visiems pacientams nustatytas kremzlės pažeidimo laipsnis pagal ICRS skalę. 3. Nustatyta stipri teigiama koreliacija tarp kremzlės KP ir ICRS pažeidimo laipsnių.

4. Nustatytos vidutinės KP ribos: sveikos kremzlės - 10,9 ± 2,31 (atitinka ICRS 0 laipsnį), beveik nepakitusios kremzlės - 13,25 ±1,25 (atitinka ICRS 1 laipsnį), esant nedideliems kremzlės pakitimams - 12 ± 0 (atitinka ICRS 2 laipsnį), esant didelio laipsnio kremzlės pakitimams - 20,42 ± 4,19 (atitinka ICRS 3 laipsnį), esant labai didelio laipsnio, sunkiems kremzlės pažeidimams - 30,17 ± 2 (atitinka ICRS 4 laipsnį.

32

BIBLIOGRAFIJA

1. Brody LT. Knee osteoarthritis: Clinical connections to articular cartilage structure and function. Phys Ther Sport [Internet]. 2015;16(4):301–16. Available from:

http://dx.doi.org/10.1016/j.ptsp.2014.12.001

2. Luo Y, Sinkeviciute D, He Y, Karsdal M, Henrotin Y, Mobasheri A, et al. The minor collagens in articular cartilage. Protein Cell. 2017;8(8):560–72.

3. Carballo CB, Nakagawa Y, Sekiya I, Rodeo SA. Basic Science of Articular Cartilage. Clin Sports Med. 2017;36(3):413–25.

4. Iwamoto M, Ohta Y, Larmour C, Enomoto-Iwamoto M. Toward regeneration of articular cartilage. Birth Defects Res Part C - Embryo Today Rev. 2013;99(3):192–202.

5. Correa D, Lietman SA. Articular cartilage repair: Current needs, methods and research directions. Semin Cell Dev Biol [Internet]. 2017;62:67–77. Available from:

http://dx.doi.org/10.1016/j.semcdb.2016.07.013

6. Nakagawa Y, Muneta T, Otabe K. Cartilage derived from bone marrow mesenchymal stem cells expresses lubricin in vitro and in vivo. PLoS One. 2016;11(2).

7. Maroudas A. Adult Articular Cartilage. 1978. 215-290 p.

8. Moskowitz R. The burden of osteoarthritis: clinical and quality of life issues. Am J Manag Care. 2009;15(8):S223-9.

9. Engebretsen L, Angele P, Kon E, Berruto M, Filardo G, Peretti GM, et al. Early osteoarthritis of the knee. Knee Surgery, Sport Traumatol Arthrosc. 2016;24(6):1753–62.

10. Xia B, Di Chen, Zhang J, Hu S, Jin H, Tong P. Osteoarthritis Pathogenesis: A Review of Molecular Mechanisms. Calcif Tissue Int. 2014;95(6):495–505.

11. DAhaghin S, Bierma-Zeinstra S, Ginai A. Prevalence and pattern of radiographic hand osteoarthritis and association with pain and disability. Ann Rheum Dis. 2005;64(8):682–7. 12. Hernández-Díaz C, van Schoor N, Khalil AAF. Osteoarthritis. Primer. 2017;2:197–206. 13. Wada M, Imura S, Baba H, Shimada S. Knee laxity in patients with osteoarthritis and

rheumatoid arthritis. Br J Rheumatol. 1996;35(6):560–3.

14. Saris D, Dhert W, Verbout A. Joint homeostasis. The discrepancy between old and fresh defects in cartilage repair. J Bone Jt Surg Br. 2003;85(7):1067–76.

15. Xu L, Polur I, Servais J, Hsieh S, Lee P, Goldring M, et al. Intact pericellular matrix of articular cartilage is required for unactivated discoidin domain receptor 2 in the mouse model. Am J Pathol. 2011;179(3):1338–46.

33 16. Ritter S, Collins J, Krastins B, Sarracino D, Lopez M, Losina E, et al. Mass spectrometr assays

of plasma biomarkers to predict radiographic progression of knee osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2014;16(5):456.

17. Sakata R, McNary S, Miyatake K, Lee C, Van den Bogaerde J, Marder R, et al. Stimulation of the superficial zone protein and lubrication in the articular cartilage by human platelet-rich plasma. Am J Sport Med. 2015;43(6):1467–73.

18. Desrochers J, Amrein M, Matyas J. Microscale surface friction of articular cartilage in early osteoarthritis. J Mech Behav Biomed Mater. 2013;25:11–22.

19. Neu C, Reddi A, Komvopoulus K, Schmid T, Di Cesare P. Increased friction coefficient and superficial zone protein expression in patients with advanced osteoarthritis. Arthritis Rheum. 2010;62(9):2680–7.

20. Goldring MB, Berenbaum F. Emerging targets in osteoarthritis therapy. Curr Opin Pharmacol. 2015;22:55–63.

21. Kapoor M, Martel-Pelletier J, Lajeunesse D, Pelletier JP, Fahmi H. Role of proinflammatory cytokines in the pathophysiology of osteoarthritis. Nat Rev Rheumatol. 2010;7(1):33–42. 22. Goldring MB, Marcu KB. Cartilage homeostasis in health and rheumatic diseases. Arthritis Res

Ther. 2009;11(3):224.

23. Ryd L, Brittberg M, Eriksson K, Jurvelin JS, Lindahl A, Marlovits S, et al. Pre-osteoarthritis: definition and diagnosis of an elusive clinical entity. Cartilage. 2015;6(3):156–65.

24. Madry H, Luyten FP, Facchini A. Biological aspects of early osteoarthritis. Knee Surgery, Sport Traumatol Arthrosc. 2012;30(3):407–22.

25. Curl WW, Krome J, Gordon ES, Rushing J, Smith BP, Poehling GG. Cartilage injuries: A review of 31,516 knee arthroscopies. Arthoscopy. 1997;13:456–60.

26. Figueroa D, Calvo R, Vaisman A, Carrasco MA, Moraga C, Delgado I. Knee chondral lesions: Incidence and correlation between arthroscopic and magnetic resonance findings. Arthroscopy. 2007;23:312–5.

27. Schweitzer ME. The Role of Radiology in the Evolution of the Understanding. 2014;273(2). 28. Stone M, Bergin D, Whelan B, Maher M, Murray J, McCarthy C. Power Doppler ultra-sound

assesment of rheumatoid hand synovitis. J Rheumatol. 2001;28(9):1979–82. 29. M1.

30. Outerbridge R. The etiology of chondromalacia patellae. J Bone Jt Surg Br. 1961;43:752–7. 31. Brittberg M, Winalski C. Evaluation of cartilage injuries and repair. J Bone Jt Surg Am.

2003;85:58–69.

34 Results of an opinion survey among highly experienced arthroscopic surgeons. Arch Orthop Trauma Surg. 2009;(129):1117–21.

33. Grodzinsky A, Frank E. Cartilage electromechanics I: electrokinetics transduction and the effect of eletrolyte pH and ionic strength. J Biomech. 1998;20:615–27.

34. Sim S, Chevrier A, Garon M, Quenneville E, Yaroshinsky A, Hoemann CD, et al.

Non-destructive electromechanical assessment (Arthro-BST) of human articular cartilage correlates with histological scores and biomechanical properties. Osteoarthr Cartil [Internet].

2014;22(11):1926–35. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.joca.2014.08.008 35. Changoor A, Coutu JP, Garon M, Quenneville E, Hurtig MB, Buschmann MD. Streaming

Potential-Based Arthroscopic Device is Sensitive to Cartilage Changes Immediately Post-Impact in an Equine Cartilage Injury Model. J Biomech Eng. 2011;133(6):061005.

36. Changoor A, Fereydoondzad L, Yaroshinsky A, Buschmann M. Effects of refrigeration and freezing on the electromechanical and biomechanical properties of articular cartilage. J Biomech Eng. 2010;132(064502).

37. Changoor A, Coutu J, Garon M, Quenneville E, Hurtig M, Buschmann M. Streaming potential-based arthroscopic device is sensitive to cartilage changes immediately post-impact in an equine cartilage injury model. J Biomech Eng. 2011;133(061005).

38. Abedian R, Willbold E, Becher C, Hurschler C. In vitro electro-mechanical characterization of human knee articular cartilage of different degeneration levels: A comparison with ICRS and Mankin scores. J Biomech [Internet]. 2013;46(7):1328–34. Available from:

http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiomech.2013.02.004

39. Mickevicius T, Pockevicius A, Kucinskas A, Gudas R, MacIulaitis J, Noreikaite A, et al. Impact of storage conditions on electromechanical, histological and histochemical properties of

osteochondral allografts. BMC Musculoskelet Disord [Internet]. 2015;16(1):1–12. Available from: http://dx.doi.org/10.1186/s12891-015-0776-y

40. Mickevicius T, Pockevicius A, Kucinskas A, Gudas R, Maciulaitis J, Usas A. Nondestructive Assessment of Articular Cartilage Electromechanical Properties after Osteochondral Autologous and Allogeneic Transplantation in a Goat Model. Cartilage. 2018;

41. Sim S, Chevrier A, Garon M, Quenneville E, Lavigne P, Yaroshinsky A, et al.

Electromechanical probe and automated indentation maps are sensitive techniques in assessing early degenerated human articular cartilage. J Orthop Res. 2017;35(4):858–67.

42. Sim S, Hadjab I, Garon M, Quenneville E, Lavigne P, Buschmann MD. Development of an Electromechanical Grade to Assess Human Knee Articular Cartilage Quality. Ann Biomed Eng. 2017;45(10):2410–21.

35 43. Sim S, Chevrier A, Garon M, Quenneville E, Yaroshinsky A, Hoemann CD, et al.

Non-destructive electromechanical assessment (Arthro-BST) of human articular cartilage correlates with histological scores and biomechanical properties. Osteoarthr Cartil [Internet].

2014;22(11):1926–35. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.joca.2014.08.008

44. Niemeyer P, Pestka J, Erggelet C, Steinwachs M, Salzmann G, Sudkamp N. Comparison of arthroscopic and open assesment of size and grade of cartilage defects of the knee. Arthroscopy. 2011;27:46–51.

45. Dwyer T, Martin CR, Kendra R, Sermer C, Chahal J, Ogilvie-Harris D, et al. Reliability and Validity of the Arthroscopic International Cartilage Repair Society Classification System: Correlation With Histological Assessment of Depth. Arthrosc - J Arthrosc Relat Surg [Internet]. 2017;33(6):1219–24. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.arthro.2016.12.012

46. van der Meijden OA, Gaskill TR, Millett PJ. Glenohumeral Joint Preservation: A Review of Management Options for Young, Active Patients with Osteoarthritis. Adv Orthop.

2012;2012:1–9.

47. Becher C, Ricklefs M, Willbold E, Hurschler C, Abedian R. Electromechanical Assessment of Human Knee Articular Cartilage with Compression-Induced Streaming Potentials. Cartilage. 2016;7(1):62–9.