Adatok a biodegradábilis anyagokkal történő porcfelszín képzés problematikájához Állatkísérletek az autológ osteochondralis mozaikplasztika donorterületeinek kitöltésével Humán gyakorlatban szerzett tapasztalatok osteoinduktív típusú biodegradábilis anyaggal Doktori tézisek: Dr. Bartha Lajos Semmelweis Egyetem Klinikai Orvostudományok Doktori Iskola
Témavezető: Prof. Dr. Hangody László egyetemi tanár, az orvostudományok doktora A Szigorlati Bizottság elnöke: Dr. Monos Emil egyetemi tanár az MTA doktora A Szigorlati bizottság tagjai: Dr. Lakatos Péter egyetemi tanár, Dr. Tihanyi József egyetemi tanár Hivatalos bírálók: Dr Bucsi László egyetemi docens Dr. Gáspár Levente egyetemi docens
Budapest 2008
Tartalom 1.
Bevezetés..............................................................................3
2.
Porcfelszínképzés ( irodalmi áttekintés )..........................5
2.1.
Hagyományos porcfelszínképző technikák..........................7
2.1.1.
Debridement ( kitisztítás )....................................................7
2.1.2.
Pridie felfúrás.......................................................................8
2.1.3.
Abráziós artroplasztika.........................................................9
2.1.4.
„Microfracture” technika...................................................10
2.2.
Modern felszínképző eljárások..........................................11
2.2.1.
Periosteum átültetés...........................................................11
2.2.2.
Perichondrium átültetés.....................................................12
2.2.3.
Ostechondralis allograftok.................................................12
2.2.4.
Autolog porcsejt átültetés................................................16
2.2.5.
Osteochondralis autograftok..............................................20
3.
Célkitűzések......................................................................25
4.
Kísérletes munka.............................................................26
4.1.
Állatkísérletek....................................................................27
4.1.1.
Anyag és módszer............................................................27
4.1.2.
Eredmények.....................................................................31
4.1.2.1.
Makroszkópos megfigyelések............................................31
4.1.2.2.
Hisztológiai eredmények...................................................33
4.1.3.
Megbeszélés......................................................................40
4.2.
Állatkísérleteken alapuló klinikai kutatás: „pilot study”..42
4.2.1.
Anyag és módszer.............................................................43
4.2.2.
Klinikai vizsgálataink eredményei....................................50 1
4.2.3.
Klinikai kutatás megbeszélése...........................................55
5.
Következtetések................................................................58
5.1.
Állatkísérleteink következtetése.......................................58
5.2.
Klinikai kutatásaink következtetései.................................59
6.
Megállapítások.................................................................61
7
Köszönetnyilvánítás......................................................... 33
8.1
A disszertáció témájával kapcsolatos közleményeim....82
8.2.
A disszertáció témájával kapcsolatos előadások...........83
8.3.1.
Összefoglaló.......................................................................84
8.3.2.
Angol nyelvű összefoglaló.................................................85
Rövidítések jegyzéke CPM
- controlled passive motion
ECM
- extra celluláris mátrix
GAG
- glükózaminoglikán
IL
- interleukin
MACI
- matrix associated chondrocyte implantation
MACT
- matrix associated chondrocyte transplantation
PG
- proteoglikán
PEOT
- polyethylene oxyd terephtalate
PGT
- polybutilene terephtalate
PEOT/PGT -Blokk-PolyActive B
2
Bevezetés
Az ízületi terhelőfelszíneket borító, teherbíró, biomechanikai szempontból igen szilárd hyalin porc felnőttkorban nem képes regenerálódni. Az alapállományba önmagukat bezáró érett chondrocyták a porcsérülést követően osztódásra csak nagyon rövid ideig – mintegy 10-14 napig – képesek, s ez idő alatt is csak korlátozott mértékben. A differenciált
ízületi
porc
molekuláris
és
szupramolekuláris
szerkezetének
megismerésében a biokémikusok és morfológusok munkáinak köszönhetően jelentős haladás történt az elmúlt években 1),2),3). Ezek közül a legfontosabbak: - Az egyes zónákba (felületes, intermedier, mély, mineralizált) tagozódott chondrocyták alakja, extracellularis mátrix (ECM) termelő képessége különböző. A porc ellenállóképességéért és több más biomechanikai sajátságért az ECM felelős. Az ízületi porc ECM mind összetétel, mind strukturális szempontból heterogén. A helikális felépítésű glükózaminoglikán (GAG) molekulák közül a hialuronsav kitüntetett szerepet játszik, mert számos (20-40) nagyméretű, erősen hidratált proteoglikán (PG) molekulát, az aggrekánt kapcsolja össze szupramolekuláris aggregátummá. Az aggrekán oldalláncait kondroitin- és keratánszulfát molekulák képezik. Ezeknek a GAG molekuláknak az aránya az életkor során változik az aggrekánon belül - idős korban fokozódik a keratánszulfát mennyisége. A PG aggregátumok töltik ki a kollagén fibrillumok közötti teret, és tartják fent a kollagén struktúra rendezett szerkezetét.
4)
- Az aggrekán molekulákat és azok aggregátumait az ízületi porc „lengéscsillapítóinak” tartják. Ha lokális koncentrációjuk csökken, a kollagén váz sérül, majd összeroppan, ami a degeneratív folyamat felgyorsulásához, végül a porc pusztulásához vezet. Az aggrekán molekulák „turnover” ideje felnőtt emberekben 20-25 év. Az ember térdízületi, vagy csípőízületi porcaiban, átlagban 12–18 MPa nyomóerőt kell elviselni, nem számítva ide a szélsőségesen nagy terheléseket. Finn kutatók – Helminen és mtsai, 1987-ben – mutatták ki állatkísérletekben, hogy közepes terhelés hatására fokozódik az aggrekán molekulák lokális koncentrációja, és ez által javulnak az ízületi porc biomechanikai
paraméterei,
túlzott
terhelés
viszont
ellentétes
hatású.
5)
A
kölcsönhatások közül kiemelendő a kollagén és a proteoglikán molekulák közötti (nem kovalens, nem ionos) fehérje-fehérje kölcsönhatás, valamint a kollagén fibrillumok és a 3
PG molekulák GAG oldalláncai közötti ionos kölcsönhatás. Az utóbbi kölcsönhatás magyarázza azt a megfigyelést, hogy a porc ECM-ban a GAG molekulák és a kollagén rostok egymáshoz viszonyítva párhuzamosan rendeződnek. 2) - Az érmentes porc ECM több alkotójáról mutatták ki, hogy a porcból (trauma vagy gyulladás hatására) kiszabadulva autoantigénként viselkedhetnek, és rheumatoid arthritist provokálhatnak. 8) Az ízületi terhelő felszínek teljes vastagságú defektusainak kezelése a mindennapi ortopédiai gyakorlat egyik legnagyobb kihívása. A porcsérülést követő regeneráció a subchondralis corticalis berepedésein keresztül megnyíló spongiosa pluripotens mesenchymalis sejtjeiből történik. Ez a reparáció érbetörés → alvadékképződés→ kötőszövet benövés → fibrózus metaplázia → reparatív rostos porc kialakulás révén képezi a szervezet spontán regenerációs kísérletét. Hatásfokában igen gyenge folyamat, mivel soha nem képződik összefüggő és kielégítő vastagságú csúszófelület, valamint a reparatív rostos porc biomechanikai értéke igen gyenge, minősége nem felel meg a terhelőfelszíni igénybevételnek. Tradicionális felszínképző eljárások mellett az elmúlt két évtizedben számos új technika látott napvilágot, melyek célja hyalin vagy hyalin jellegű porcfelszín létrehozása a károsodott területen. Alapkutatási adatok, kísérleti eredmények és preklinikai értékelések elősegítették a “microfracture” technika és az autológ osteochondralis mozaikplasztika széleskörű klinikai elterjedését. Ezen két népszerű felszínképző eljárás mellett az autológ chondrocyta beültetés tűnik hatékony módszernek a porcdefektusok kezelésére. Az ízületi terhelő felszínek károsodásainak hatékony kezelése, továbbra is kihívás a mozgásszervi sebészek számára. Az egyik leggyakoribb ortopéd sebészeti beavatkozás a térd illetőleg a csípőízület protetikai megoldása, mely a súlyos degeneratív porcbántalmak utolsó műtéti lehetősége. Annak ellenére, hogy az endoprothetizálás eredményei egyre jobbak, változatlanul vannak komoly veszélyei. (steril, ill. szeptikus lazulás; posztoperatív kontraktúrák; az ízfelszínek körüli lágyrészek okozta maradvány panaszok, meszesedés, stb.) Természetes az a törekvés, hogy a porckárosodásoknak még a degeneratív folyamatok kialakulását megelőző stádiumában az eredeti csúszófelszín minőségével azonos, vagy hasonló minőségben rekonstruáljuk az 4
ízfelszínt. Ezzel a későbbi súlyos degeneratív folyamatok progresszióját lassíthatjuk, késleltethetjük a definitív elváltozásokat. Az artrózis megelőzése érdekében az utóbbi évtizedekben különösen intenzív kutatómunka folyik a teljes vastagságú porc defektusok hyalinporc minőségű pótlásának kidolgozására. Munkám az aktuális felszínképző eljárásokról ad rövid áttekintést és összefoglalja a porcfelszínképzés közelmúltban elért eredményeit, ismertetem saját állatkísérleteimet, valamint klinikai kísérleteinket. Porcfelszínképzés ( irodalmi áttekintés ) Az artrózis prevenciója, illetve a súlyos kopásos degeneratív folyamatok megelőzésének igénye irányította a sebészek figyelmét a porcfelszín károsodások kezelésének jelentőségére. Régi felismerése a mozgásszervi problémákat gyógyító szakembereknek, hogy az ízületi felszíneket borító porcréteg károsodása alig, vagy nehezen befolyásolható, folyamatosan romló állapotot eredményez. A folyamat előrehaladtával az ízület szinte összes képletét érintő kiterjedt károsodás – az osteoarthritis, vagy más néven arthrosis –jellemző.
9)
Erről a korai felismerésről tanúskodik Sir William Henry Hunter 1743-ban a tett megállapítása is: “From Hippocrates to the present age, it is universally allowed that ulcerated cartilage is a troublesome thing and that once destroyed it is not repaired” (Hippocrates kora óta mindmáig általánosan elismert, hogy a fekélyes porc nagy bajt okoz, és nem gyógyul meg
145.
) Az előbbi mondat különös hangsúlyt kap azokban az
esetekben, amikor egyebekben ép viszonyok között az ízületi porcboríték egy jól körülhatárolt részén alakul ki súlyos porckárosodás. Ez tulajdonképpen a mindennapi mozgásszervi sebészeti gyakorlat során az egyik leggyakrabban észlelt ízületen belüli károsodás. Az ízület belsejének minimál invazív technikával artroszkópiával, majd újabban MRI diagnosztikával történő vizsgálati lehetősége kiszélesítette az ortopédia és a baleseti sebészeti diagnosztikai és terápiás lehetőségeit. Egyre gyakrabban van lehetőségünk a porckárosodásokat az előbbiekben már említett viszonylag korai stádiumban észlelni és - köszönhetően az artroszkópos technika és eszköztár fejlődésének - kezelni is. Kulcskérdéssé vált tehát, hogy a körülírt súlyos porckárosodások minél hatékonyabb kezelési lehetőségeket kapjanak. Ez megkívánná, 5
hogy az elpusztult terhelő felszíni csúszófelület helyén az eredeti ízületi üvegporc minőségével azonos, vagy hasonló csúszófelületet alakítsunk ki.
10),11)
Porcfelszín képző eljárásoknak nevezzük azokat a sebészeti tevékenységeket, amelyek a károsodott porcfelszín helyén történő regenerátum kialakítására törekednek. Alapvetően két fő csoportba sorolhatók az ilyen típusú műtéti beavatkozások. Hagyományos porcfelszín képző technikák az időben korábban kialakult sebészeti eljárások összefoglaló neve, melyekben a károsodott részek eltávolításán túl a természetes regeneratív folyamatokat próbálják támogatni, hatékonyabbá tenni.. 10),11) A szervezet spontán regenerációs törekvését segítik azzal, hogy a subchondralis spongiosa csontvelő tartalmából mesenchymalis őssejteket mobilizálnak az ízületi felszín felé. Ezek az őssejtek képesek szaporodásra, és arra is, hogy kötőszöveti reakcióval reagáljanak, ami viszont a fibrózus metaplázia útján reparatív rostos porc képződéséhez vezethet. Ezek eredményeképpen kötőszövetes, jobb esetben rostos porc típusú regenerátum keletkezik, amely szerényebb biomechanikai értéke miatt rosszabb erőelnyelőként működik, tehát hosszú távon nem teljesíti azokat az elvárásokat melyeknek a porcszövet megfelel. Hosszú ideig az ortopéd sebészek mégis ennek a spontán reparációs folyamatnak az előmozdításában látták az egyetlen esélyt egy valamelyest elfogadható felszínképzés céljára. Több évtized szerény eredményei azonban arra ösztönözték a kutatókat, hogy megkíséreljenek a defektus területén hyalin vagy legalábbis hyalin jellegű csúszófelszínt létrehozni. Az elmúlt 20 év jelentős kutatási eredményeinek köszönhetően azonban létrejöttek azok az új kezelési eljárások is, melyeknek célja az eredeti csúszófelszínt megközelítő vagy sajátosságaiban ahhoz hasonló minőségű, vastagságú és stabilitású hyalinporc jellegű regenerátum létrehozása. Bár az eljárások többségének több évtizedes múltja van, mégis érdemi klinikai alkalmazásuk ideje alapján modern porcfelszín képző eljárások néven foglalhatjuk össze ezeket a műtéti technikákat.
11),12),13)
6
2.1.
Hagyományos porcfelszín képző technikák
2.1.1.
Debridement ( kitisztítás )
Ez olyan eljárás, melynek célja nem a porcfelszín képzése. Magnusson írta le a módszert, mely feltárással végzett műtét a károsodott felszínek instabil részeinek, és a már levált darabok eltávolításából, a felrakódások levéséséből, a gyulladt ízbelhártya eltávolításából áll. Ezt a beavatkozást a porckárosodások egy viszonylag késői stádiumában végezték. A műtét az ízület széles feltárásával történt, igen szerény és rövid ideig tartó javulást eredményezett, elve az volt, hogy a későbbi a reaktív synovitis csökkenjen. A műtétnek porcfelszín rekonstrukcióra törekvő tartalma nem volt.
11),12)
A feltárás okozta invazivitás, valamint az eredmény gyenge
hatásfoka miatt hamar kiment a napi gyakorlatból.
14)
Az artroszkópia terjedésével, valamint az ízületi tükrözés során végzett fiziológiás sóval történő átöblítés kedvező hatásait tapasztalva, a minimál invazív behatolással a módszer újraéledt.
11),12)
Az artroszkópos shaverrel végzett debridement neves
szerzők, szerint mint Jackson, Bert, Baumgartner, Timoney, Rand kedvező eredménnyel járnak. 1988 és 1999 között 52-68% közötti jó eredményeikről számoltak be Napjainkban a feltárással önállóan végzett debridement nem ajánlott. Talán ezért is van az, hogy az Egyesült Államok biztosítóinak többsége az ízületi feltárással végzett debridementet önmagában már nem téríti.
14),15),16),17)
Mégsem
szabad elfeledkezzünk róla, mert csaknem mindegyik korszerű porcfelszín képző eljárás bevezető lépéseként, valamint artroszkópos műtétek során is kísérő beavatkozásként szerepel. Biomechanikai korrekciók, osteotomiák, sőt meniszkusz sérülések miatt végzett beavatkozások során is gyakori az egy időben végzett artroszkópos debridement.
11),12)
7
2.1.2.
Pridie felfúrás
A Pridie technika az első olyan műtéti beavatkozás melynek kimondott célja volt, hogy a debridementet követően a terhelő felszínen rostos porcképződést indítson el. Ez a spontán regenerációnak elvén alapult a porcfosztott csontfelületeken a létrehozott furatokon keresztül (1,5–5,0 mm) a subchondralis térből ízületi bevérzések alakulnak ki. A szivárgó vérzéssel pluripotens mesenchymális őssejtek a felszínen megtelepedve regenerátumot képeznek, amely fibrózus metaplázia útján rostos porcot kialakítva az elpusztult csúszó felszínt helyettesítik. Sajnos mennyiségében és minőségében sem elegendő az így keletkezett reparatív szövet, mely egy vékony, gyenge minőségű és szigetszerű elrendezésben létrejövő rostos porc kialakítását eredményezi. A Pridie féle felfúrással az a cél, hogy a felszínre merőlegesen kialakított furatok segítségével megnövekvő ízületi bevérzés fokozza a reparatív sejtinváziót.18,19 Meg kell említeni ennek a módszernek a subchondralis tér dekompresszióját eredményező hatását is mely a furcsatornáknak köszönhetően valósul meg. A subchondralis kortikálist ért sérülések és mikrotraumák, a spongiosus
állományban
contusiókat,
bevérzéseket,
oedemát,
intraosseális
nyomásfokozódást (bone bruise) eredményeznek. Ezek az elváltozások jól láthatóak MRI
felvételeken
is.
A
Pridie
féle
felfúrások
dekomprimáló
hatása
fájdalomcsökkenést eredményezhet. Sajnos ez az effektus csak átmeneti mivel a csatornák elzáródnak s egyebekben pedig nem nyújtanak megfelelő hatásfokú csúszófelszín képzést. Lanny Johnson munkáiból tudjuk, hogy a porcdegeneráció során a már csökkenő biomechanikai értékű porcfelület nem képes kellő mechanikai védelmet nyújtani a subchondralis csontnak s így az sclerosissal reagál az extrém erőbehatásokra. Ilyenformán egy subchondralis sequester réteg keletkezik. Ez, mint halott szövet nem alkalmas felület a Pridie csatornákon keresztül benövő kötőszövet ill. reparatív rostos porc megtapadására. A műtéti technika nem javít a teljes vastagságú
pordefektusok
prognózisán,
csupán
átmeneti
panasz
és
fájdalomcsökkenést eredményez. Másik hátránya az eljárásnak, hogy a relatíve vastag és mély fúrt csatornák oly mértékben gyengíthetik meg a subchondralis csontfelületet, hogy jelentősebb erőbehatásoknak megfelelően az beroppanhat s így
8
kevésbé kongruens ízfelszín jöhet létre Az eljárást kompromisszumként is egyre ritkábban alkalmazzák így visszaszorul a gyakorlatból. 11,12,19
2.1.3.
Abráziós artroplasztika
Lanny Johnson tevékenysége mérföldkő volt a porcfelszínképző eljárások kutatásában. Szövettani vizsgálatai során azt észlelte, hogy a felfúrások következtében létrejövő mesenchymális sejtinvázió egy reparatív szövetet hoz létre. Ez a regenerátum viszont nem képes megtapadni és összefüggő felületi porcborítékká összeállni a kortikális réteg felszínén. Ennek oka a terhelő felületeken a degeneratív elváltozások következtében létrejött sequester réteg. A Lanny Johnson által kifejlesztett abráziós artroplasztikának az a lényege, hogy ezt a necrotikus csontréteget artroszkópos gömbmaró segítségével lehántja, felfrissíti. A gömbmaró által a cortikálison létrehozott sérülések, vérzés forrásai lesznek
20,21
és az így
létrehozott egyenetlenségben a regenerátum jobban és összefüggően megtapad. Johnson szerint a Pridie féle felfúrás sérti a szubkondrális csont integritását, az abráziós artroplasztika viszont nem. Az új eljáráshoz megfelelő műszert is szerkesztett. szalagcsonkok
A
károsodott
felszínek
reszekciójához
már
eltávolításához, korábban
synovectomiához
kifejlesztett
oszcilláló
és és
forgómotorokhoz új feltéteket szerkesztett, amelyek egy gömbmaró segítségével mind az alap polírozására mind pedig a gödrök bemarására alkalmasak. A technika először a sequester réteget távolítja el, majd helyenkénti corticalis áttöréssel pontszerű vérzéseket idéz elő a subchondralis csontfelületen. A kitűnő kísérleti eredményeket a klinikum nem igazolta. Friedman, Johnson, Bert, valamint Rand, 50-77% közötti eredményekről számoltak be 1986 és 1991 között.11,12,17,20,21 Az eljárás további hátránya, hogy a beavatkozás során sérülnek a görbült felszínek is, ez további kopásos degeneratív folyamatok oka lehet. A kutatók ezért tovább keresték a lehetőséget hagyományos porcfelszín képző technikák fejlesztésére, a spontán regenerációs lehetőség javítására
9
2.1.4.
„ Microfracture” technika
Az abráziós artroplasztika során megfigyelt, de minimális mennyiségben képződő, a szervezet saját erejéből zajló reparatív folyamatok hatásfokát javító kutatások tovább folytak. A cél változatlanul egy hatékonyabb felszínképzés biztosítása volt. Az abráziós artroplasztika sikertelensége több kutató elképzelését módosította a spontán regeneráció elősegítésével kapcsolatban. Úgy tűnt, hogy a siker kulcsa a sequester réteg eltávolítása helyett inkább a subchondralis velőűr és az ízületi üreg közötti minél tökéletesebb kontaktusteremtés. Ennek révén a regenerátum a defektus területén nagyobb százalékban törhet be s jobb az esély az összefüggő csúszófelszín létrehozására. Ugyanakkor a csontfelszín kezelése vonatkozásában a felszínes corticalis értéktelensége mellett nagyobb jelentőséget kapott a szivacsos csontszerkezet megkímélése. Richard J. Steadman és munkacsoportja hozta létre a „microfracture” technikát. Lényege, hogy az abrasiós artroplasztikából ismert módon összetöri a kevésbé életképes felületi sequester réteget, majd a felszínre egymástól 3-4 mm re lévő merőleges lyukakat ejt egy éles árral. További előnye az abráziós artroplasztikával és a Pridie féle felfúrással szemben, hogy felszínen ejtett lyukak elkészítésekor nem jön létre káros hőhatás, és jól vérző, felszínt eredményez. A lyukak árral való kialakításakor létrejövő sugár irányú repedések is fokozzák a vérzést, növelik a felületet, ezáltal kedvező feltételeket teremtenek a regenerátum megtapadásához. Nyolc hetes tehermentesítés, majd négy hetes részterhelés szükséges a posztoperatív szakban. A hagyományos porcképző eljárásokhoz képest jobb, magasabb kollagén tartalmú rostos porcfelület jön létre, ugyanakkor ennek a csúszófelszínnek a biomechanikai tulajdonságai is jelentősen elmaradnak az üvegporc sajátosságaitól. Erőelnyelő képessége gyengébb a hyalinporcénál, ezért lényegesen sérülékenyebb a létrejövő felület.
22
Mégis, a módszer előnye, hogy technikailag egyszerű, és
artroszkópos kivitelezhetősége miatt széles körben alkalmazható. Eredményeként ugyan nem üvegporcszerű csúszófelület jön létre, kiterjedt degeneratív elváltozások és már előrehaladott arthrosis esetén is végezhető az eljárás.11,12,22 Ma ez a hagyományos porcfelszínképző eljárások közül a leggyakrabban alkalmazott 10
technika. A történelem ismételte önmagát. Richard J. Steadman elődjéhez, Lanny Johnsonhoz hasonlóan úgy vélte módszeréről, hogy akár hyalin minőségű porcot eredményezhet. Sajnos ez a „microfracture” esetében sem bizonyult igaznak. A kiváltott regenerációs válasz itt sem haladta meg a rostos porc minőségét. A módszer azonban előrelépést jelentett, mivel a regenerátum kiterjedtsége a korábbiaknál szélesebb és összefüggőbb volt.
2.2.
Modern felszínképző eljárások
2.2.1. Periosteum átültetés
Rubak 1982 ben nyúl modellen ért el neochondrogenezist az átültetett szabad periostealis
lebeny
pluripotens
sejteket
is
tartalmazó
kambiumrétegének
köszönhetően. Ezek a mesenchymális őssejtekhez hasonlóan tartalmaznak multipotens sejteket. O’Driscoll, Niedermann, Homminga kedvező állatkísérletes eredményekről számoltak be 23,24,25,26 A klinikai felhasználás viszont már szerényebb tapasztalatokat mutatott. Nem terjedt el a gyakorlatban. O’Driscoll, Salter, Alfredson, Lorentzon publikációikban egyetértettek abban, hogy a posztoperatív szakban végzett passzív mozgatás 9,10,24,27 (Controlled
passive
motion,
CPM)
fontos
szerepet
játszik
a
műtét
eredményességében. Az eljárás szövődményei között leírták a transzplantátum leválását, kalcifikációját. A módszer legjelentősebb hátránya az, hogy az újdonképzett felszín puha marad. Hátrányainak köszönhetően a módszer nem terjedt el, alig ment át a klinikumba. Hangody saját műtéti tapasztalatai alapján csak a patella kiterjedt degenerációi esetén tartja elfogadhatónak. 12, 28
11
2.2.2.
Perichondrium átültetés
Coutts nyulakon és Bruns birkákon végzett kísérleteket. Homminga 1992-ben publikált
10,11,12,29,30
alapkutatásait követően szerény klinikai tapasztalatokról
számolt be. A korai eredményeik mérsékelt sikereket mutattak. Néhány esetben sikerült hyalinszerű csúszófelszínt kialakítani, de az esetek nagyobb részében lebenyleválás, kalcifikáció, ill. értéktelen kötőszöveti reakció eredményezték az eljárás kudarcát. A technika hátránya, hogy a perichondrium nehezen varrható, 31 ez komoly műtéttechnikai nehézségeket is okozhat. Ritsula munkacsoportja 1994 ben közölt tanulmányában a periosteum és a perichondrium átültetést hasonlították össze, közepes eredményről számoltak be 32 . A módszer nem terjedt el.
2.2.3.
Osteochondralis allograftok
Ez a legnagyobb klinikai múlttal és tapasztalatokkal bíró porcfelszínképző eljárás. 1908-ban Lexer számolt be friss osteochondralis allograftokkal teljes, vagy fél ízület átűltetéséről.33 Sajnos szeptikus komplikációk és kilökődéses reakciók miatt kudarc jellemezte az eredményeket. A sikertelenség hátterében az immunológiai, infectológiai problémák és a szövettipizálás hiánya álltak, melyek a körülmények és a tudomány állása miatt ma már érthetőek. Vagy két tucat, teljes sikertelenséggel járó esetet közöltek le, melyek miatt hosszú időre háttérbe szorult a módszer. Az utóbbi 30 évben Convery, Garett, Mankin, Friedländer és Gross34,35,36,37,38 publikációiban friss osteochondralis allograftok sikeréről számoltak be. Gross 30 éves átültetések eredményeit publikálva igazolta friss osteochondralis allograftokon chondrocyták egy részének túlélését.39 Kezdetben a fagyasztott allograftok felé fordult a kutatók érdeklődése, de utóbb bizonyítást nyert, hogy kizárólag a 72 órán belül beültetett friss allograftok40 múlják felül jelentősen a fagyasztott graftokkal elért eredményeket. Tomford közölte az ezzel kapcsolatos tapasztalatait. Hazánkban fagyasztott és tartósított allograftokról Bakay és Csönge41 publikált. A Semmelweis Egyetem Ortopéd Klinikáján Szendrői 12
és Antal végezett sikeres allograft átültetéseket, nagy csonthiányok pótlására tumoros betegeknél. Egy esetükben csonttumor miatt végzett lateralis femur condylus átültetést követően 15 évvel később jól vascularizált élő csontszöveten rostos porcot igazolt a szövettani vizsgálat az oltvány felszínén.
1. ábra: az allograft szövettani képén részben elhalt vascularizált csontszövet a felszínen rostos porccal (HE,40 X)
Az erről tanúskodó biopsziás anyagot artroszkóposan a beteg meniscus sérülésének műtéte során vettük ki 15 évvel az implantációt követően. ( 1. ábra) Az allograft felszínén kimutatott rostos porc túlélésének bizonyítása rendkívül nehéz, mert ilyen késői anyag biopsziás mintavétele szinte alig lehetséges.
13
2. ábra: az allograft szövettani képén a csontgerendák szélein inactív osteoblastok bezáródva osteocyták, a csontgerendák közt dúsan vascularizált laza kötőszövet (HE 250 x)
Ez az eredmény is azt igazolta, hogy az allograft formájában átültetett hyalinporc az esetek zömében, hosszú távon fibrózus átalakuláson megy át és az üvegporcra jellemző tulajdonságok elég hamar, már hónapok alatt elveszhetnek. (3. és 4. ábra)
14
3. ábra:
Átültetett lateralis femur condylus allograft felszíne 15 évvel a műtét után az
artroszkópos képen a felszínen túlélő vékony, szakadozott inkomplett rostos porcréteg
4. ábra: az allograft felpuhult, inhomogén egyenetlen, fragmentált porccal fedett képe 15 évvel a transzplantáció után lateralis compartment artroszkópos felvétele 15
A műtétek előkészítésekor, gondolni kell arra, hogy az oltvány csontrészének spongiosus üregeiben lévő sejtes elemek jelentős antigenitással rendelkeznek. A sejtszám bőséges átmosással minimálisra csökkenthető.
12,39,41
A chondrocyták, bár
hasonló antigenitással bírnak, mivel intercelluláris mátrixba ágyazottak, kevésbé váltanak ki immunválaszt. A módszer egyik hátránya, hogy a graft csontrészének átépülése lassú ezért hosszú tehermentesítést, illetve részleges tehermentesítést igényel, (a rehabilitációs idő 6-12 hónap) Nehézségekbe ütközhet ennél a módszernél a megfelelő méretű és alakú graft kiválasztása. Egyéb rizikótényezők is vannak, ilyen a virális transzmisszió még akkor is, ha csak 1:300 000 az esélye. (hepatitis, HIV, slow vírusok) Az általános vélemény az allograftokról, hogy ezek csak nagy anyaghiánnyal járó laesiók pótlásánál létjogosultak. A masszív osteochondralis defektusoknál, a modulár rendszerű endoprotetikai lehetőségeken kívül, a strukturális szerepet betöltő nagyméretű osteochondralis allograftok jelentenek napjainkban is lehetőséget a csonthiány pótlására. Hangsúlyozandó továbbá, hogy a ma elfogadott álláspont szerint kizárólag a friss allograftok esetében számíthatunk a porcszövet hosszabb távú túlélésére. Az Egyesült Államokban ez a módszer lényegesen szélesebb körben terjedt el, mint Európában. Az allograftok alkalmazásának
terjedését
segíti
az
egyre
több
központban
létrehozott
szövetbankokra épülő hálózat. 2.2.4. Autológ porcsejt átültetés
Az autológ sejtek átültetése újabb és széles teret nyerő általános fejlődési irányt is tükröző eljárás. Ilyen az autológ porcsejtek szaporításának módszere is. Az orvostudomány számos területén találkozhatunk olyan szövetrekonstrukciós eljárásokkal, melyek során a szervezetből származó saját sejtek szaporításával, vagy őssejtek
felhasználásával
autológ
szövet-transzplantációra
nyílik
lehetőség.
Minimális porcszövet biopsziával való kivételét követően megfelelő körülmények között autológ porcszövet előállítására van lehetőség. Az első lépés egy artroszkópos vizsgálat, mely azon túl, hogy ellenőrzi az indikációs körben meghatározott feltételeket (körülírt teljes vastagságú porcdefektus, egyebekben egészséges porcfelszínekkel), lehetőséget biztosít a beteg saját hyalin porcából 16
történő mintavételre. A femur medialis condylus, felső széléről néhány köbmilliméternyi porcot távolítanak el egy speciális eszközzel és azt zárt rendszerben egy laboratóriumba küldik. Itt az alapállomány enzimatikus bontása után a chondrocytákat dedifferenciálódásra és szaporodásra bírják, majd az aktivált chondrocytákat tartalmazó szuszpenziót visszaküldik az ellátó intézménynek. Itt újabb – most már nyitott műtét során – megtörténik az implantáció. A defektus éles szélű kimetszése és alapjának óvatos feltisztítása után a pes anserinus alól és elől a porcfosztott területtel azonos méretű szabad periosteum lebenyt nyernek kíméletes tompa preparálással. Ezt 6/0-ás felszívódó fonallal bevarrják a defektus fölé úgy, hogy az a kambiumréteggel lefelé nézve vízzáró fedést biztosítson. Ezt a folyadékot át
nem eresztő
fedést
a
varratsor
mentén
frissen
centrifugált
autológ
fibrinragasztóval biztosítják. Utolsó lépésként injektálják a chondrocyta tenyészetet a periosteum alá. Az utókezelésben hosszú 8-12 hetes teljes tehermentesítés és azonnali folytonos passzív mozgatás (CPM) játsszák a fő szerepet. Petersen által vezetett svéd munkacsoport számolt be először autológ chondrocyta transzplantáció klinikai alkalmazásáról. 43,44,45,46,47, Brittberg és Petersen 1994 ben közölte a fentiekben ismertetett eljárást New England Journal of Medicine-ben. Beszámoltak a módszer két és fél éves tapasztalatairól, mely forradalmian új távlatokat nyitott meg a mozgásszervi sebészetben. 47 Többéves biztató kutatások után az 1984-ben publikált állatkísérletes modellben az esetek kétharmadában sikerült autológ chondrocyta tenyészet replantációjával hyalin jellegű porc újdonképződését elérni. Ezek ismeretében a Göteborgi Orvostudományi Egyetem Etikai Bizottsága megadta az engedélyt a humán gyakorlatban való alkalmazásra. Ezzel kijelöltek egy új fejlődési irányt, melyet rengetegen követtek. Cikkek százai jelentek és jelennek meg a chondrocyta tenyészettel kapcsolatos kísérletes és klinikai tanulmányokról. Az eljárás születésekor sokan gondolták azt talán túl korán is, hogy ez a végleges megoldás. Több hónapig tartó posztoperatív tehermentesítés után, eredeti üvegporc szerű regenerátum kialakulására számíthatunk. Az újdonképződött szövet integrálódása egy évig is eltarthat47,48. A kontroll artroszkópiák során nyert minták elemzése magas II. típusú kollagénállományt, és glükózaminoglikán tartalmat mutatott, 17
tényleges neochondrogenezist igazolt, de morfológiailag komoly hiányosságok maradtak. Az újdonképződött szövet ugyanis puha maradt. 16 év távlatából megállapítható, hogy a chondrocyta transzplantációkat követően az árkádikus kollagénrost elrendeződés nem alakul ki a porctenyészetekkel fedett területeken. Ennek hiányában a hyalinporc erőelnyelő képessége nem jöhet létre, újdonképzett terület puhább, sérülékenyebb marad, mint környezete. Az eddig végzett műtétek száma néhány ezerre korlátozódott. Az eljárás további nagy hátránya, hogy két műtétet követően hosszú a rehabilitációs idő, valamint jelentősek a tenyésztés költségei. Csak a laboratóriumi költség 10 000 USD, a szükséges egyszer használható eszközök árával a két műtét teljes költsége meghaladja a 25 000 USD-t. A módszer megalkotói Brittberg és társai a legutóbbi kongresszusokon elismerték, hogy sajnos napjainkban ugyanott tartunk, mint a módszer bevezetésekor, hátrányai miatt ezért érdemben nem sikerült rutin eljárássá fejleszteni. Az alapkutatások rámutattak arra, hogy a porcszövet káros szerveződésének oka az, hogy sejttenyészetben a sejtek nem képesek kialakítani a porcszövet kedvező biomechanikai sajátosságaiért felelős extracelluláris mátrixot. A kitenyésztett porcsejtek a differenciáció magasabb fokán lévő sejtek, melyek körül nem alakul ki a hyalinporc kollagénszerkezete által biztosított árkádikus struktúra. A kutatók is és a klinikusok is megállapították, hogy a felszíneken tapasztalt puhább struktúra kialakulásának oka az, hogy a chondrocyta öreg sejt, nem képes a kollagén rendeződés térbeli kialakítására. Ahhoz, hogy a kollagén rostok árkádikus erőelnyelő térszerkezetét biztosítani tudjuk egyfajta előre elkészített vázszerkezettel kell megtámogassuk. Újabb alapkutatások rámutatnak, hogy egy megfelelő szerkezetű biodegradábilis térszerkezettől várható a termelt alapállomány jobb, stabil térbeli elrendeződése. Megjelentek a második generációs chondrocyta transzplantációk, melyek közös jellemzője, hogy a porctenyészetek egy felszívódó vázszerkezetre impregnáltan jutnak vissza a sebészhez a második műtétet megelőzően. A korábbi folyékony szövettenyészet
helyett,
speciális
porcképződést
indukáló
reszorbábilis
vázszerkezeten (scaffoldban) kerül az autológ sejttenyészet beültetésre. Ez a
18
scaffold hivatott biztosítani a későbbi térbeli elrendeződést. A vázszerkezetek konzisztenciája, rugalmassága, porózussága, lebomlási ideje szabályozható.49 A műtéti területen való rögzíthetősége lényegesen jobb, mint az injektálható folyékony tenyésztett porcé50. A klinikumban eddig alkalmazott porctenyészetek Carticel
autolog chondrocyta tenyészet
(Genzyme)
ChondroTec
autolog chondrocyta tenyészet
(Codon)
Cartilink TM-1
autolog chondrocyta tenyészet periosteum lebeny alá injektálva (Dánia, Interface Biotech)
Cartilink TM-2
autolog chondrocyta tenyészet kollagén membrán alá injektálva (Dánia, Interface Biotech)
BioSeed-C
autolog chondrocyta tenyészet gélszerű fibrin mátrixon (BioTissue AG Zürich)
Cell Tec
autolog chondrocyta tenyészet kollagén mátrixon Veringen, Leverkusen
Hyalograft C
autolog chondrocyta tenyészet 3 dimenziós hialuronsav mátrixon (Fidia Advanced Biopolymers Abano Terme Olaszország )
NeoCart
autolog chondrocyta tenyészet 3 dimenziós kollagén vázszerkezeten speciális túlnyomásos körülmények között szaporítva Histogenics, Northampton, Mass
ViesCart
PolyActive B vázszerkezet autolog chondrocyta tenyészettel (IsoTis)
Speciális szerkezetük előnyös feltételeket biztosít a tenyészetek túlélése szempontjából. 50
Ez az eljárás „matrix associated chondrocyte implantation” (MACI) néven illetve,
„matrix associated chondrocyte transplantation” (MACT) vált ismeretessé. Hazánkban Hangody László ültetett be néhány esetben a fentiekben említett típusú implantátumokból (Carticel, Hyalograft-C, ViesCart). Ezekben mátrix nélküli ill. hyaluronán anyagú vázszerkezetbe integrált autolog chondrocyta tenyészet került 19
beültetésre. Tapasztalata szerint a speciális scaffoldra impregnált porctenyészet a vázszerkezet50 mechanikai tulajdonságai miatt lényegesen könnyebben rögzíthető a defektus területén varratokkal, vagy fibrin ragasztóval. Ma már azt is tudjuk, hogy ezek a vázszerkezetek sem jelentik a végleges megoldást. Közben új, úgynevezett harmadik generációs porcszövet tenyészetek jelentek meg. Ezeket speciális két fázisban felszívódásra alkalmas vázszerkezetre impregnáltan ültetik be. A sejttenyészetek az ízületbe visszaültetve még mindig nem úgy épültek be, mint ahogyan azt a kutatók elvárták volna. Talán ennek köszönhető, hogy a vázszerkezetekre impregnált szövettenyészetek vizsgálatával párhuzamosan megjelent egy merőben új irányzat. Ez is biodegradábilis vázszerkezetek ízületbe ültetésével kívánja megoldani a felszínképzést, de sejttenyészet nélkül. Az eljárás lényege, hogy arra alkalmas scaffoldok implantációjával porcszövet rávitele nélkül jó minőségű reparatív szövet alakul ki a károsodott ízfelszíneken. A biodegradábilis váz beültetését követően a szivacsos állományból való visszavérzés, a scaffoldot átitatja mesenchymális őssejtekkel. Munkám későbbi fejezetében ismertetem a módszert, melyben polyethylene terephtalate
alapanyagú
bidegradabilis
vázszerkezet
beültetésének
klinikai
tapasztalatairól a világon elsőként áll megjelenés alatt közleményünk 144 Napjainkban a klinikum szempontjából kedvező helyzetet teremtene az, hogy amennyiben teherbíró, megfelelő konzisztenciájú porcot szeretnénk ízületi terhelési felszíneken kialakítani, akkor nem a sejtet, sejttenyészetet, hanem a rögzítésre kész stabil szövetet tudnánk átültetni.
2.2.5.
Osteochondralis autograftok
47 évvel ezelőtt magyar szerzők Pap és Krompecher kísérletes és klinikai tanulmánya elsők közt mutatott rá arra, hogy a porcszövet nem önmagában, hanem csontos alapjával együtt, osteochondralis graft formájában ültethető át a károsodott területekre.52 Eddigi ismereteink birtokában megbízható porc-csont kapcsolat létrehozása más módon lehetetlen.
A graftok csontrészének a befogadó területre való integrálódása viszont
lényegesen stabilabb rögzülést eredményezhet. Szemben más szervezetből beültetett oltványokkal
a
saját
osteochondralis 20
graftok
nem
hordozzák
magukban
vírustranszmisszió lehetőségét. Pap és Krompecher professzorok munkáikban nagyobb méretű oszteochondrális blokkot ültettek át a károsodott felszínekre. Az átültetést követően a chondrocyták biztonságosabb, jobb túlélésére lehetett számítani, mint homológ graftok esetében. Campanacci, Fabbricciani, Outerbridge és Yamashita munkái mutattak rá azokra a kedvezőtlen körülményekre, mint a kellő nagyságú donorterület hiánya, valamint a donor és a recipiens területek közötti felületi különbségek.
51,53,54,55
Az inkongruenciából fakadó porcdegeneráció problematikájával 56
Lindholm foglalkozott munkájában. A Pap és Krompecher szerint javasolt porcfelszín képzésre csak néhány esetben került sor, aminek alapvetően két fő oka volt. Egyfelől a térdízületben nem áll rendelkezésre elegendő mennyiségű kevéssé terhelő zóna, amely donor területként szolgálhatna, másfelől az elméletileg szóba jövő adó területek alaki szempontból is jelentősen különböznek a befogadó területtől. Ezért az általuk ajánlott és vizsgált módszer nem ment át a klinikai gyakorlatba. A nagyobb méretű osteochondralis átültetések korlátozott alkalmazási lehetőségei indították Hangodyt arra 1991-ben, hogy az előbbi két probléma megoldásaként több kisméretű henger alakú osteochondralis graft
mozaikszerű
átültetésével
próbálkozzon.
Anatómiai
és
biomechanikai
megfigyelések, alapján a patellofemorális ízület trochlearis részének perifériája a terhelő felszíneknél lényegesen kisebb mechanikai igénybe vételnek van kitéve,57 tehát kevésbé terhelt zónának tekinthető. Későbbi biomechanikai tanulmányok azt mutatták, hogy ezeken a területeken létrejövő terhelések nagyságukban is alacsonyabb értékeket mutatnak, a terhelések gyakoriságát tekintve viszont kifejezetten elmaradnak a terhelő zóna mechanikai igénybevételétől. Hangody állatkísérletek (németjuhász kutyák és lovak) 58,59 valamint cadaver tanulmányok során kidolgozta az autológ osteochondralis mozaikplasztika technikáját. Az erre a célra kifejlesztett műszerkészlettel különböző kisméretű henger alakú osteochondralis graftok a femur condylusok trochlearis perifériájáról történő vétele és a terhelő felszín defektusába való mozaikszerű beültetése biztonsággal megoldható.
11,12,58,59
A módszer a korábbi blokk átültetésekkel szemben
kongruens ízfelszín kialakítását teszi lehetővé. Az ilyen módon átültetett hyalin porc évekkel a beültetés után is jó túlélést mutat. A defektus területének a beültetés előtt végzett előkészítése (curettage, abrasiós arthroplastica) a graftok közötti területen rostos porcképződéshez vezet s az így képződő rostos porc az átültetett hyalin porccal együtt úgynevezett kompozit 21
porcfelületet képez, mely a kísérletekben alkalmazott technikával kb. 70% hyalin porcból és 30% rostos porcból áll. A vételi csatornák helyén - a spontán regeneráció folyamata révén - szintén képződik csúszófelszín. Ezek a csatornák a Pridie-féle felfúráshoz hasonlóan, a subchondralis spongiosus állományból történő vérzés okozta mesenchymalis őssejt invázió révén 4 hét alatt szivacsos csonttal telődnek ki és felszínükön úgynevezett kezdeti reparatív szövet alakul ki. Utóbbiból megfelelően adagolt terhelés hatására a 8-10. hét végére jó minőségű rostos porc boríték jöhet létre, amely a donor terület csökkent mechanikai igénybevétele által támasztott követelményeknek hosszú távon is megfelelhet. Hangody sikeres állatkísérletek után 1992. február 6-án végezte a klinikai gyakorlatban az első beültetést és az ezt követő két év 52 beültetésének kedvező korai klinikai tapasztalatai után hazai és nemzetközi publikációkban ismertette a módszert. 59,60,61 Ezek alapján, megfelelő indikáció és technikai feltételek esetén a klinikai gyakorlatban végzett beültetések 92%-ban hoztak jó és kitűnő eredményt s a donor területi regeneráció is kedvező volt. Mint minden sebészeti beavatkozás esetében az indikációs szempontok és a rehabilitáció döntő tényező az eredmény alakulásában. Az indikációt illetően a mozaikplasztika 1 és 4 cm2 közötti, panaszt okozó, fokális terhelő felszíni porcos, vagy porcos csontos defektusok kezelésére ajánlott. Ellenjavallatot képeznek, az ízület egyéb területeinek degeneratív elváltozásai, illetve az 50 év feletti életkor. Amennyiben szükség van rá, úgy biomechanikai okok egyidejű kezelése elengedhetetlen. A biomechanikai eltérések korrekciója, tengelykorrekciók az összes porcfelszín képző eljárás esetében általános szabályként tekintendő. 62,63,64 Az utókezelés során a porcfelszín táplálását is biztosító azonnali mozgás jó hatású, engedélyezett, de az állatkísérletes megfigyelések alapján 2-3-4 hét teljes, majd részleges
tehermentesítést
szükséges.
A
különböző,
párhuzamosan
végzett
beavatkozások (tengelykorrekciós osteotomia, szalagpótlás, stb.) befolyásolják, megváltoztatják az utókezelést. Általánosságban elmondható, hogy a mozaikplasztika igen gyors rehabilitációt tesz lehetővé 6-8 hét alatt a beteg visszatérhet normális hétköznapi aktivitásához és a defektus nagyságától, helyétől függően 4-6 hónap után sportterhelést is végezhet 62,63,64,65. 1994-től hazánkban, 1995-től külföldön is elkezdődött a mozaikplasztika klinikai alkalmazása. Azóta a publikált közlemények mind külföldön, mind Magyarországon 22
92% körüli jó, valamint kitűnő eredményekről számolnak be. 66,67,68,69,70,71 A különböző modern képalkotók mind szélesebb körű, rutinszerű alkalmazása, kontroll artroszkópiák és szövettani mintavételek értékelése, multicentrikus, prospektív randomizált stúdiumok támasztották alá az eredményeket. A mozaikplasztika a világon a leggyakrabban használt porcfelszín képző eljárássá vált és hazai közlemények valamint külföldi biztosítói adatok alapján évente több tízezer ilyen típusú beültetés történik. A mozaikplasztika alkalmazási területe is kiszélesedik. A femur condylusokon, patellofemoralis ízületekben történt implantációkat követően egyre több a tibia, a talus és válogatott esetekben a könyök, váll és csípőízületi mozaikplasztika is. (néhány szerző láb és kézközép csontokon, valamint ujjperceken végzett sikeres beültetésekről is beszámolt). 72,73,74,75,76 A fejlesztések a műtét invazivitásának csökkentésére is törekedtek. Előbb a miniarthrotomia útján végzett mozaikplasztikát alkalmazták, majd 1994-től az újabb eszközök fejlesztését követően az artroszkópos beültetéshez létrehozott műszerekkel tovább fejlődött a technika. Utóbbi elsősorban a femur condylusok defektusainak kezelése során alkalmazható. A legtöbb implantációt végző intézetben a műtétek 70%-át végezik artroszkóposan. 62,64 Az autológ osteochondralis mozaikplasztika az olyan ismeretes hátrányai ellenére, mint a donor területi szövődmények, technikai nehézségek, jelenleg a legnépszerűbb modern porcfelszínképző eljárás.
49,77,78,79
Ezt a kontroll artroszkópiák során tett megfigyelések
is igazolják. ( 5. ábra)
23
5. ábra: Mozaikplasztika utáni állapot egy évvel a műtétet követően
Kontroll biopsziákat a megfelelő etikai bizottsági engedélyek birtokában és a betegek hozzájárulása után vettek. A 2,7-3,5 mm átmérőjű osteochondralis biopsziás minták hossztengelye az ízületi felszínre merőleges volt. A mintavétel helyét azonnal pótolták újabb mozaikplasztikával. A recipiens területekről 17, a donor területekről 7 mintát elemeztek hisztokémiai és polarizációs mikroszkópos módszerekkel. A recipiens helyekből a mozaikplasztika után 3-7 évvel a donor területekből pedig a műtét után 9 hónappal és a recipiens területi mintavétellel azonos időben vették a mintákat. Fixálás, dekalcinálás és paraffinba való beágyazás után az ízületi felszínre merőleges síkban készített vékony metszeteken proteoglykán és kollagén-specifikus jelölési módszereket alkalmaztak. A graftok porcos része az esetek 80%-ában megtartotta az ép ízületi porcra jellemző szerkezeti és molekuláris-összetételbeli sajátosságát, és teljes fúzió alakult ki a graft és befogadó szövet között. Ezekre a mintákra jellemző volt a graftok porcos részében az extracellularis mátrix magas proteoglykán tartalma, valamint a rendezett kollagén és glykozaminoglykán struktúra. A maradék 20% felében kevésbé teherbíró rostos porcot találtak a graftok helyén, másik felében pedig kisebb, mikroszkópikus fissurák voltak megfigyelhetők a graft-host között, vagy a hyalin és rostos porc együttes előfordulását észlelték. 24
Az eljárás a donorterületi korlátok miatt ugyan csak kis és közepes méretű (1-4 cm2) defektusok kezelésére ajánlott, de a körülírt károsodások zöme ebbe a nagyságrendbe tartozik. Ugyanakkor a ritkábban előforduló, ennél nagyobb méretű fokális teljes vastagságú porckárosodások ezzel a módszerrel már hasonló eredményességgel nem kezelhetőek. Az állatkísérletek mellett, klinikai vizsgálatokat, különféle képalkotó eljárásokat kontroll artroszkópiákat, szövettani vizsgálatokat, porckeménység méréseket végeztek. Vizsgálták az üresen hagyott, majd a különböző anyagokkal kitöltött donor területek tulajdonságait.
Megfigyeléseiket
folyamatosan
összevetették
külföldi
szerzők
eredményeivel, valamint a klinikumban tapasztaltakkal. Az utóbbi években hazai és külföldi centrumok részvételével közel 15 év klinikai eredményeinek feldolgozása során 1097 mozaikplasztika utóvizsgálata történt meg. A klinikai vizsgálatok radiológiai, esetenként MRI vizsgálat, és standardizált score rendszer szerint zajlottak (HSS, Cincinatti, Lysholm, ICRS). A donor területek gyógyulásának zavarait pedig a Bandi féle score rendszer szerint értékelték. 79,80,81,82 3. Célkitűzések A klinikai gyakorlatban csak az autológ chondrocyta és az autológ osteochondralis transzplantációnak van számottevő, közleményekkel is alátámasztható, kedvező tapasztalata 24,26,58,59,60,62,63,65,72,80,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94. Azt a célt tűztem ki, magam elé, hogy kutatásaimmal elősegítsem a két egymástól eltérő porcfelszín képző eljárást oly módon, hogy munkámban igazolt eredményemmel mindkét eljárás továbbfejlődéséhez összekötő láncszemet találjak. 3.1. A mozaikplasztika donorterületeinek kitöltésére egy olyan biodegradábilis anyagot keresek amely a módszer kis esetszámban előforduló, potenciális szövődményé az intraartikuláris posztoperatív bevérzést előzi meg. A választandó rezorbábilis anyagnak nem szabad korlátozni a normál gyógyfolyamat során megismert sejtes és vasculáris inváziót. Olyan anyagot kell válasszunk, mely a gyógyfolyamatok során degradálódik, resorbeálódik majd saját szövettel helyettesítődik. Célul tűztem ki, hogy a humán 25
műtétekre engedéllyel még nem rendelkező donorcsatornát kitöltő anyagokat állatkísérleteinkben vizsgáljuk. 3.2. A kutatók figyelme az utóbbi időben a porcsejttenyésztés nélkül alkalmazható, azonnal beültethető („off the shelf”) biodegradábilis anyagok felé fordult. Állatkísérletes eredményeinken felbátorodva a bioreszorbábilis implantátumok klinikai felhasználhatóságát kezdtem vizsgálni. Ennek az anyagnak - mint korábban állatkísérleteimben is azt vártam – lehetővé kell tennie, ill. elő kell segítenie a szivacsos csontállományból történő mesenchymális őssejt betörést. Az őssejt invázióval válik lehetségessé pluripotens sejtek által az ízfelszíneken történő reparatív szövet képződés. A donorcsatornák kitöltéséhez megfelelő ideális anyaghoz hasonlóan, a károsodott felszínek helyeit kitöltő oltványnak is degradábilisnak, felszívódónak kell lennie. Az állatkísérleteimben keresett és klinikai munkám során elemzett két féle kitöltő anyagtól elvárt tulajdonságok ezen a ponton találkoznak. Még egy fontos szempontot kellett figyelembe vennünk. Nevezetesen azt, hogy különböző, tradicionálisan komoly eredményekkel rendelkező kutatócentrumok a felszínek pótlásának cilindrikus metódusában egybehangzóan egyetértenek. Így nem volt nehéz hűnek maradni a Hangody által javasolt cilindrikus implantáció módszeréhez a donorterületeket kitöltő biodegradábilis anyagok műtéti implantációja során. Célkitűzésem a donorterületi vérzésnek is útját álló anyag felkutatásával egyidőben, biológiai, fiziko-kémiai és mechanikai tulajdonságok tekintetében hasonló módon viselkedő és a felszínek újdonképződését segítő implantátum felkutatása volt. 4. Kísérletes munka A kutatások továbbra is az üvegporc minőségű, vagy annak tulajdonságait megközelítő felszínpótlás felé irányultak. Olyan porcfelszín kialakítása a cél, melynek a rostos porchoz képest magas a II., IX., X. típusú kollagén tartalma, nagymennyiségű glukozaminoglikánt tartalmaz, nagy a vízkötő képessége, valamint árkádikus rost szerveződése is megfelelő erőelnyelést biztosít.
9,10, 11,12
. Ezek a törekvések az eddigi,
egy irányba mutató kutatásokkal szemben több szálon, különböző irányokban haladnak. 26
Céljuk közös – hyalin ill. hyalin-szerű porcfelület létrehozása. Az új irányzatok egy része azt reméli, hogy valamilyen úton előmozdítható a hyalin porc egyébként felnőttkorban nem lehetséges újdonképződése. A másik irányzat ennek hiányában transzplantációs megoldásokat keres.
4.1.
Állatkísérletek
4.1.1. Anyag és módszer Hat különféle biodegradábilis anyagot vizsgáltunk.99,146 Ezek más területeken elsősorban a fogászatban korábban implantátumként alkalmazott anyagok voltak, kivéve a komprimált kollagént, melynek humán implantációra nem volt engedélye. 95,96,97,98, 101,102
Polyglykonát, két fajta polylaktát
95,96
, karbon rudak,
97,99,100,146
hydroxyapatit,
valamint kollagén alapú implantátumok 101,102,103,146. Ezeket 50 német juhászkutya
100 térdízületébe ültetve vizsgáltuk, hogy megtudjuk, miképp viselkednek az implantátumok a mozaikplasztika donorterületeit kitöltve. Az állatok 4 és 7 év közöttiek voltak (átlagban 5,2 év) a hím és nőstény arány 56% - 44% volt. Az állatkísérletek során beültetésre kerültek az alábbi anyagok: - 4,5 mm átmérőjű hydroxyapatit ( 6. ábra) hengerek (CeraMed, Lakewood, CO) - 2,7 és 6,5 mm átmérőjű polyglykonát-B, hengerek (Smith & Nephew, Andover, MA(6. ábra ) - 3,5 mm átmérőjű karbon hengerek (Surgicraft, Redtich, UK)
( 5. ábra)
- két különböző elegyű fecskendőben kiszerelt polycaprolacton, ( 5. ábra ) melyek közül az egyikbe közülük folyékony hydroxyapatit volt belekeverve. (Smith & Nephew, Andover, MA), - 6,5 mm átmérőjű hengerben kiszerelt komprimált kollagén szivacs (Kensey-Nash, Andover, MA) ( 6. és 7. ábrák)
27
6. ábra: Polykaprolakton, komprimált kollagén, polyglykonát és szénrúd minták
7. ábra: Hydroxylapatit és polyglykonát dugók
28
A hydroxyapatit, a polyglykonát-B, a karbon hengerek és a komprimált kollagén szivacs 10-10 kutya 20-20 térdízületébe kerültek beültetésre, két ülésben. A kétféle polycaprolakton 10-10 térdízületbe lett beültetve ugyanazzal a módszerrel. Minden esetben először a bal oldali térdízületek kerültek műtétre, majd 4 héttel később a jobb oldali térdek. Kiegészítő klinikai vizsgálatként a polyglykonát B-t és a kollagén szivacsokat (7. ábra) 6 ló 8 térdízületén is teszteltük. 104,105
8. ábra: Komprimált kollagén dugó az állatkísérlethez kiszerelt formában
Minden műtétet narkózisban végeztünk. A feltárások lateralis parapatelláris arthrotomiából történtek. A beavatkozásokat hasonló protokoll szerint végeztünk. Négy donor csatornát készítettünk 2,7, 3,5 4,5, vagy 6,5 mm átmérőjű csővésővel. A műtétek során a 4 csatornából 3-at töltöttünk ki a vizsgált anyaggal, a negyediket kontrollként üresen hagytuk. A hydroxyapatit, a polyglykonát-B, a karbon és a komprimált kollagén speciális dugókként, vagy mint egy másfél centiméteres rúd lettek beültetve. A polykaprolacton mindkét formája felmelegítve, folyékony anyagként, a donor területre injektálva. ( 9. ábra )
29
9. ábra: Polykaprolakton kitöltés
48 órán át profilaxisként antibiotikumot is adtunk. (1 ml Shotapent –proc.-benz. penic. 100 mg + benzath. benz. penic. 100 mg + dihidrostreptomycin 200 mg) A kontroll artroszkópiák is narkózisban történtek. Az artroszkópiákat az első műtétet követően a negyedik hét végén (egy ülésben a második műtéttel) végeztük, valamint a nyolcadik hét végén (négy héttel a második, nyolc héttel az első műtétet követően). A kutyákat kettesével 6, 8, 12, 16 és 26 hét (fél év) eltelte után öltük le, a második beavatkozást követően. Makroszkóposan ezt a protokollt követve dolgoztuk fel az implantátumokat. Az állatokat az állatvédő egyesületek elvárásainak megfelelően alkalmazott T61-es anaesthetikummal öltük le (ív. injekció formájában). Az üres és a kitöltött donor csatornákat a leölést követően makroszkóposan és mikroszkóposan is kiértékeltük. A szövettani vizsgálatra vett mintákat az ízületi felszínre merőlegesen metszettük, és 4:1 arányban kevert 100% -os etanol valamint 40%-os semlegesített formalinban fixáltuk. A decalcifikálás hangyasav és 70% etanol 1:1 ben elegyített keverékében történt. Ezt követte a viaszba ágyazás. A sorozatmetszeteket 10 mikronos vastagságban, kemény szövetekhez alkalmazott D profilú mikrotommal végeztük. A metszeteket az ízületi felszínekre merőlegesen 30
vágtuk. Festésük hematoxylin eosinnal, dimethylmethylen kékkel és Weigert-féle picrosirius vörössel történt. A dimetylmetilén kék a proteoglykán molekulákat metachromasiás pirosra festi, és emellett fokozza e molekulák optikai anisotropiáját polarizált fényben, amennyiben azok spirális térbeli orientációt mutatnak. A kollagén szálak vörösnek tűnnek a picrosirius vörös festést követően, normál fényben és narancs, piros, vagy zöld színűek polarizációs mikroszkóp alatt. Egy hat kutyából álló (12 térd) kontroll csoportot is vizsgáltunk, hogy teszteljük a posztoperatív vérzés mennyiségét. Ezen a csoporton belül az összes donor csatornát üresen hagytuk. Ezeket a kutyákat négy héttel a második műtétet követően öltük le és szövettanilag vizsgáltuk az üresen hagyott csatornák természetes gyógyfolyamatát
59
.
Ebben és az összes többi csoportban is minden kutyát megvizsgáltunk 24 és 48 órával az implantációk után, hogy ellenőrizzük az esetleges posztoperatív vérzést. A donor területek bevérzését állatorvos diagnosztizálta és akkor regisztráltuk, ha a fizikális vizsgálatot követően végzett punctio során 5 ml vagy ennél több vért nyertünk.
4.1.2.
Eredmények
4.1.2.1. Makroszkópos megfigyelések Állatkísérletünkben klinikailag jelentős posztoperatív intraartikuláris vérzést a 12 kontroll ízület esetében 5 alkalommal észleltünk. (41,6%) A 100 kitöltött donorcsatorna esetében a posztoperatív bevérzést mindössze 4 alkalommal (4%) észleltünk (p = 0,00006).
A 4. majd a 8. posztoperatív héten történt vizsgálataink idejére az összes
donorterület kitelődött, de felületükön nem fejeződött be a reparatív hegszövet képződés. Már a korai kontroll vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy minden donorterületet kitöltő anyag jól integrálódott a környező szivacsos csontállományba. Ebben az időszakban sem a hydroxyapatittal, sem pedig a polykaprolactonnal kitöltött donorterületek felszínén nem találtunk reparatív fedőszövetet. A 8 darab szénrúddal feltöltött donorterületen kevés reparatív szövetet észleltünk, azt is csak a 8. hét végén lehetett kimutatni. Ugyanakkor ebben a kezdeti intervallumban a polyglyconate-B és komprimált kollagénnel feltöltött területek felszínén megjelent egy vékony reparatív fedőréteg.
31
Az üresen hagyott kontroll csatornákban észleltük a legjobb minőségű kitelődést és ugyancsak ezeknek a területeknek a felszínén észleltük a legjobb reparatív szövetet is, összevetve a kitöltött donorterületeken képződött szövetekkel. Az összes üres donorcsatorna szivacsos csonttal telődött fel, felszínükön pedig a 8.-hét végére minden esetben vékony rostos kötőszövet jelent meg. Ugyanakkor az esetek 60 százalékában ez a reparatív szövet nem érte el a környezetében lévő csúszófelszín szintjét. Ebben a vizsgálati időszakban a donorterületeket borító fedőréteg elemzése során, rossz minőségű felszíni szövetréteget találtunk, amely gyengébbnek bizonyult, mint egy reparatív fibrózus szövet. A 12. hétre minden polyglykonát-B-vel komprimált kollagénnel vagy szénrúddal kitöltött donorterület a környezete porcfelszínéig kitelődött. A hydroxyapatit és a két féle polykaprolakton kitöltés vizsgálata során nem találtunk hatékony csúszó felszíneket sem a korai vizsgálati periódusban sem pedig a 12. hét végén. A felszíneken ugyanekkor a szénrúddal kitöltött donorterületek nagyobb része felett már jobb reparatív szövetborítékot találtunk, mint a 8.-héten. Makroszkópos vizsgálattal ez a szövet inkább hegszövetnek tűnt, mint reparatív rostos porcnak. Ebben az időintervallumban mind a polyglykonát-B, mind pedig a komprimált kollagén felületeken egyenletes reparatív rostos szövet borítékot találtunk, mely szövet a komprimált kollagén esetében keményebbnek bizonyult. A 16. hétre a hydroxyapatit és a polykaprolakton felületeken egyenetlen szegényes csúszófelszínt figyeltünk meg. A szénrudak felszínén elfogadható hegszövetképződést találtunk, de ez a felszíni fedőréteg jóval puhább volt, mint a kontroll felületeket takaró felszíneké. Ebben az intervallumban a polyglykonát-B és a komprimált kollagén felületeken találtuk a legjobb minőségű reparatív szövetet a többi kitöltő anyaghoz viszonyítva. A 26. és a 30. hét közötti minták makroszkópos kiértékelései a 16.- heti vizsgálatokhoz hasonló eredményeket mutattak. Az üresen hagyott kontroll furatok és a komprimált kollagénnel kitöltött területeknél találtuk a legjobb minőségű csúszó felszíneket, ezek makroszkóposan rostos porcfelszíneknek feleltek meg. A polyglykonát-B felületeken keletkezett reparatív szövetboríték hasonló volt, de ez a réteg jóval vékonyabbnak és puhábbnak bizonyult.
32
A szénrudak felett jól differenciálható lágyrész réteg fejlődött ki, de ez a szövet sokkal sérülékenyebbnek és rugalmatlanabbnak bizonyult, mint a kontroll csoport furatai felett, minőségében jóval alulmaradt a komprimált kollagénnel és a polyglykonát-B-vel kitöltött területek felszíneihez képest is. A hydroxyapatit és a polykaprolakton implantátumokon észlelt reparatív szövetek a 26.- és 30.- hetek mintáiban semmilyen makroszkópos változást nem mutattak a 16.-heti mintákhoz képest. A felszínen a reparatív szövet vékony, rugalmatlan és könnyen lesodorható volt. A szövettani vizsgálatok eredményei korelláltak a makroszkópos eredményekkel.
4.1.2.2. Hisztológiai eredmények Hydroxyapatit dugók
A 8. héten vett mintákon nem találtunk szövetképződést az implantátumok felszínén ( 10. ábra) . A 12, a 26. és a 30. hetek mintáinak felületén gyenge hegszövet képződött, de a dugók belsejében csak nagyon minimális mértékű sejtes inváziót észleltünk. A hydroxyapatit dugók szövettani elemzése során készített metszetek elkészítése ásványi anyag tartalmuk miatt komoly nehézségekbe ütközött.
33
10. ábra: 8 hetes hydroxyapatit implantátum, a felszínen látható a vékony, rossz minőségű hegszövet ( HE 40 x)
34
A hydroxyapatit kitöltések során nagyon lassú és szegényes sejtes integrációt találtunk a dugók belsejében és a felületükön képződött hegszövet is a többi kitöltő anyaghoz képest vékony és rossz minőségű volt. A hydroxyapatit dugók felszínén kialakult szövetréteg minősége lényegesen rosszabb volt, mint a kollagéndugók, vagy a kontroll csatornák felett. Szén rudak
A szén implantátumokat vékony, tokszerű fibrózus kötőszövet vette körül. A felületüket ugyanez az enyhén metakromáziás szövet fedte. A dugók felszínén pedig nem képződött rostos porcszövet.
11. ábra: Szénrúd a donor csatornában. Hiányzik a felszíni hegszövet, a szénrudak körül nincs sejtes reactio. ( HE 100x )
Sajnos a metszet készítése közben a mikrotom a vizsgált minták nagy részét roncsolta. A fennmaradó metszetek szövettani analízise viszont bizonyította, hogy a szénszálak közt sejtek, kollagén szálak, éredények nem voltak kimutathatók. ( 11. ábra)
35
Polykaprolakton minták
A két különböző összetételű polykaprolakton kitöltés esetében nem találtunk szövettanilag kimutatható különbséget. Sajnos, hasonlóan, mint ahogyan azt a szénrudaknál tapasztaltuk, a metszetek készítése közben a kitöltő anyagok egy része sérült. A kiértékelhető polykaprolakton mintákban sem találtunk sejtes elemeket, kollagént vagy ereket. A 4.- hét után készített implantátumokon szegényes mennyiségű granulációs szövetet találtunk az ízületi felszínen. Ez a réteg a műtétet követő 8. és a 12. hetekre sűrűbbé vált. A polykaprolakton dugók felszínén sem jött létre rostos porc. Polyglykonát-B dugók
12. ábra: 10 hetes polyglykonát dugó Van Gieson festéssel jól demonstrálható hogy a felszínen vékony rostos kötőszöveti réteg látható( 40x) 36
Állatkísérletünkben a polyglykonát-B kitöltések felszínein a korai posztoperatív időszakban szerény rostos kötőszövet képződés volt megfigyelhető. ( 12. ábra ) A későbbi mintákon ez a szövetképződés hatékonyabbnak bizonyult. Az idő múlásával a 26, 30. posztoperatív hetekre a metszetekben a sejtes elemek számaránya arányosan növekedett. Komprimált kollagén dugók
13. ábra: A komprimált kollagén furatba töltése
A kötőszövetes sejtek, beleértve a mesenchymális sejteteket és a fibroblasztokat, csakúgy, mint a kapillárisok, fokozatosan betörtek a kollagén dugó állományába. A vasculáris és a sejtes invázió első jelei a perifériákon már a 4. héten megjelentek. (14. ábra)
37
14. ábra: 10 hetes komprimált kollagén dugó. Jól kirajzolódnak a kollagén rostok között újdonképződött vékony falú erek (DMMK 100 x)
Az implantációt követően 8. héten újdonképződött, enyhén metachromaziás festődésű fibrózus kötőszövetet láttunk az ízfelszínen, azzal párhuzamos kollagén szál struktúrával. Ennek jelentősége azért fontos, mert az ízületi porc felületi zónájában a felszínnel párhuzamosan futó kollagén rostok adják az ízfelszín stabilitását, és ezek biztosítják a szövet kopásállóságát is. ( 15. ábra)
38
15. ábra: A kollagén dugó felszínén az ízületi felszínnek megfelelően capillarizált komprimált kollagén o-jelöléssel, mely felett keskeny rostos porc látható x–el jelölve ( HE 100x)
A felületi réteg kollagén szálainak denzitása, és a metachromasia mértéke az idő elteltével fokozódott. A donor területek felszíni rétegének perifériás részein a 12. és a 16. hetek közötti időszakban intenzív metachromasiás festődésű rostos porc szigeteket észleltünk, a dugók mélyebb rétegeiben pedig újdonképződött csont-trabeculákat láttunk. Egy esetben már a 4.-hét végén rostos porcos szigetek látszottak a szövettani metszeten. Azoknál a kitöltéseknél, ahol a komprimált kollagén dugókat nem az ízületi felszín szintjéig töltöttük a donor területre, hanem mélyebbre, a subchondralis csont és a porcréteg határáig, ott a fibrózus felszíni struktúrák kifejlődése jelentősebb volt.
39
4.1.3. Megbeszélés
Az üresen hagyott donorcsatornák viselkedését Hangody professzor és munkatársai korábbi kísérletes munkáik során már vizsgálták kutyákon, lovakon
58,59
és a klinikai
gyakorlatban végzett kontroll artroszkópiák során nyert humán szövettani minták alapján
42,52,99,125,146
. Ezek kiértékelése során bebizonyosodott, hogy a donor csatornák
szivacsos csonttal való kitelődése a negyedik hét végéig bekövetkezik. A donorterületek felületén pedig a 6. és 10. hét között természetes gyógyfolyamat következtében fibrózus szövet jön létre. Az optimálisan viselkedő, általunk választható feltöltő anyag megakadályozza a túlzott vérzést a donorcsatornákból, de az üresen hagyott furatok gyógyulásához hasonlóan az ízületi felszínen nem gátolja a rostos porc kialakulását. Minden általunk vizsgált anyag hatékonyan megakadályozta a jelentősebb posztoperatív vérzést. A kitöltött donorterületi csoportban nem voltak vérzéses posztoperatív komplikációk. Összehasonlítva a kitöltött donor területeket az üresen hagyott kontrollcsoportokkal 4% posztoperatív vérzést tapasztaltunk, szemben a 41,6% -al. (P=0.00006). Ebből a különbségből, már azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a donorterületi kitöltések kevesebb posztoperatív vérzéses szövődményt eredményeznek, mintha azokat üresen hagynánk. A polyglykonát-B és a komprimált kollagén dugók felszínén végzett objektív porc keménység mérések, valamint a szövettani vizsgálataink rostos porcszerű szövetre jellemző paramétereket igazoltak a kitöltött donor területek felett. Ezen anyagok esetében tehát megfigyeléseink igazolták a reparatív szövet megfelelő mechanikai tulajdonságait. A hydroxyapatit, a polykaprolakton, valamint a szén rudak esetében a csúszó felszíneken nem találtunk elfogadható rostos porcképződést. A hydroxyapatit, és a polycaprolacton kitöltések felszínein a dugók felületén sejtszegény, valamint gyenge kötőszövetes réteg jött létre. A szén rudak elfogadható granulációs szövet képződését indukálták a 26. és 30. hét között, de a kialakult reparatív szövet csak hegszövet volt. Ezek a megfigyeléseink megegyeztek a korábbi irodalmi adatokkal
57,95,99
. Csak a
polyglykonát-B és a komprimált kollagén kitöltéseinknél figyeltünk meg egybefüggő rostos porc felszínt a 12. héten, amely réteg a 26. és a 30. hét végén nyert mintáinkon már kiváló minőségű volt. Mivel a természetes gyógyfolyamat során rostos porcszövet 40
képződik, az elvárásunk az, hogy donor területek felületén is hasonló vastagságú és keménységű rostos porcszövet alakuljon ki. A donor területek relatíve kevésbé terhelt felszíneknek felelnek meg a térdízületben, azonban ezeken a területeken is jelentős kontaktnyomás jön létre terhelések közben. Ezért ezeken a felszíneken képződő gyenge minőségű kötőszövet, vagy túlságosan vékony, rostos porcszövet nem fogadható el csúszófelszínként. Minthogy korlátozott számú állatgyógyászati implantátum állt rendelkezésünkre, 6 ló 8 mozaikplasztikával kezelt térdízületén teszteltünk donor területi polyglykonát-B és komprimált kollagén dugókat104. A lovak esetében a műtétek a medialis femurcondylus cystikus elváltozásának mozaikplasztikával való kezelése érdekében történtek, de ugyanakkor a donorterület feltöltését is elvégeztük. Célunk az volt, hogy megítélhessük a kitöltő anyagok viselkedését a lovak femurcondylusában. A lovak életkora 2 és 7 év közötti volt. A 10. és a 12. műtétet követő hónapban végeztük a kontroll artroszkópiákat, hogy szövettani vizsgálathoz mintát vegyünk a donor területek felszínéről. A kontroll (second-look) artroszkópiákat kiértékelve az implantátumok felületén a környező porcfelszínek szintjéig jó csúszó felszíneket találtunk. A szövettani vizsgálatok során a kitöltő anyagok mélyebb rétegeiben is sejtben gazdag granulációs szövetet találtunk. Ezeknek az implantátumoknak az ízületi felszínein pedig intenzív metachromáziát mutató jól fejlett rostos porcot láttunk. Ezek a megfigyelések is alátámasztották a kutyakísérletekben tapasztaltakat. Mindezen szövettani eredmények alapján, az általunk vizsgált anyagok közül úgy tűnik, hogy a komprimált kollagén bizonyul a donor területek kitöltésére alkalmas optimális implantátumnak.99,146 A polyglykonát kitöltések gyengébb, eredményeket hoztak. A szénnel, a polykaprolaktonnal és a hydroxyapatittal végzett donorterületi kitöltések nem mutattak számunkra elfogadható eredményeket, ezek az anyagok nem az elvárásaink szerint viselkedtek. Az állatkísérletes tapasztalatainkat nem pusztán a mozaikplasztika módszerének tökéletesítésénél tudtuk hasznosítani. A későbbiekben tárgyalt és a PolyActive-B-vel végzett klinikai kísérleteinknél megmutattuk, hogy az esetleges szövődmények megelőzésén túl, újabb felszínképző lehetőségek kidolgozása során is hasznosíthatóak állatkísérletes tapasztalataink.
41
4.2.
Állatkísérleteken alapuló klinikai kutatás: „pilot study”
Az autológ osteochondralis mozaikplasztikák korai posztoperatív szakának elemzése során, egy 1097 esetet feldolgozó utánvizsgálat alapján 7%-ban figyeltek meg intervenciót igénylő (jegelés, aspiratio, debridement) számottevő intraarticularis vérzést.88,
90
Ezek olyan vérzések voltak, melyek megszüntetése érdekében be kellett
avatkozni, esetenként punctiót, artroszkópos debridementet kellett végezni. A reartroszkópia, vagy a punctio, a gyógyulás elhúzódásához, a rehabilitációs periódus kitolódásához vezet. A donor területek gyógyulásának zavarait hosszú távon a Bandi féle score rendszer szerint dolgozták fel60,80,82. Sokoloff106 és társai már 1963-ban közleményükben felhívták a figyelmet arra, hogy bevérzéseket követően az ízületben felszaporodó haemosiderin irreverzibilisen károsíthatja az ízületi porcot. A hyalinporc rugalmasságát megtalálható
teherbíró hidratált
képességét
a
proteoglykán molekulák oldalláncaiban
glycosaminoglykánjainak
köszönheti.
A
hemosiderinből
visszamaradó vas ezeknek az oldalláncoknak irreverzibilis károsodását okozhatja. A glycosaminoglykánok károsodásával a hyalinporc elveszíti vízkötő képességét, ami következményesen a kollagén struktúra fellazulásához is vezet ez pedig a degeneratív folyamatokat felgyorsítja.107,108. Jansen és munkatársai a porcmátrix synthesis haemarthros általi károsítását 24 órát követően még reversibilisnek, a 48 órán túli haemarthrost már hosszútávon porckárosító hatásúnak tartották. 108,109. A posztoperatív vérzés a porckárosodás veszélyét is magában rejti. A vérzés továbbá korai szeptikus komplikációknak is oka lehet. A posztoperatív vérzés a rehabilitáció elhúzódását okozza. Mint ahogyan azt korábban ismertettem az állatkísérleteimben vizsgált szintetikus és természetes kitöltő anyagok közül a komprimált kollagént tartottuk lehetséges donor területi anyagnak.
Ezt az anyagot csak állatkísérletekben
alkalmazhattuk, humán implantációra nem volt engedélyünk. Tekintve, hogy a bovin kollagén előállításának gátat szabott a terjedő „Jacob Kreuzfeld kór”, a gyártók elfordultak a bovin eredetű kollagénektől és a szintetikus származékok kerültek a kutatások előterébe. Biokompatibilitása, biodegradabilitása, porózus vázszerkezete miatt egy az in-vitro kísérletek során létrehozott Poly Ethylén Oxyd Terephtalát / Poly Butylén Terephtalát rövidebb
fantázianevén
PolyActiv-B
nevű 42
anyagot
választottunk
klinikai
vizsgálatainkhoz
111,113,114,115
. Maxillo-faciális sebészeti alkalmazást megelőzően
állatkísérletek folytak PEOT/PGT
112
implantátumokkal, l2-től 52 hétig tartó
utánkövetéssel. A gyártó cég által folytatott állatkísérletek során újzélandi nyulak ( 15. ábra) femur osteochondralis defektusait kitöltve PolyActivB-vel a sérülés helyén erős szubkondrális csontosodást és kongruens felszínű rostos porcot kaptak118. Közöltek sikeres kecske137,142,143 és kutyakísérleteket is PolyActiveB-vel 112.
a.
b.
15. ábra: a.: nyúl femur donorterületi képe valamint b.: a PolyActive-B kitöltött területen a jól látható subchondrális csontképződés és a felszíni rostos porc ( DMMK 100x )
4.2.1.
Anyag és módszer
2005-ben, a világon elsőként klinikai vizsgálatokat kezdtünk a donor területek humán műtétekben történő kitöltésével144! Klinikai kísérletünkben a PolyActive-B fantázianevű anyagot
113,114,115
ültettük a
mozaikplasztika donor területeibe. A PolyActive-B biokompatibilis és biodegradábilis poly (esther) multi blokk copolymer amely egy hydrofil poly (ethylene oxide) blokkot és egy hydrofób poly (butylene terephtalate) blokkot tartalmaz. Ennek a polimer rendszernek különleges sajátosságai vannak, mint hogy a vízben, képes megduzzadni és elaszticitása valamint szilárdsága szabályozható, annak függvényében, hogy a két alkotóelem milyen százalékban vesz részt összetételében 43
113,114,115,116
. Az említett poly
(ethylene oxide) terephtalate / Poly (butylene terephtalate) copolimer110 (PEOT/PBT) a továbbiakban PolyAktíve-B nevű porózus anyag biodegradabilis, biokompatibilis. Nem kevésbé fontos szempont volt a választásnál, hogy ezt az anyagot az Egyesült Államokban az FDA humán alkalmazásra engedélyezi. Kedvező állatkísérletes eredmények alapján112 és a rutinszerűen zajló szájsebészeti humán gyakorlat
113,117,118
nyomán azt feltételeztük, hogy a kitöltés nemcsak csontpótlásként, de a felszínen rostos porc képződés révén is megfelel elvárásainknak. A tanulmány egy független orvosietikai bizottság által Helsinki Egyezménynek (2000) ICH GCP EN 540 számon lett bejegyezve és engedélyezve. Az anyag alkalmasságát és alkalmazásának hatékonyságát artroszkópos és szövettani vizsgálatokkal, valamint MRI vizsgálatokkal kívántuk igazolni. Elvárásaink a kitöltő anyaggal szemben a humán alkalmazás során is hasonlóak voltak, mint korábbi állatkísérleteinkben. Az implantátumnak nem szabad, megakadályoznia a donorterületekre történő sejtes és vasculáris inváziót, azaz a mesenchymális sejtek betörését. Másik elvárásunk szintén hasonlóan korábbi állatkísérleteinkhez az volt, hogy a beültetett polimer felszínén olyan rostos porc képződjön, ami minőségében nem marad el az üresen hagyott donorcsatornák felületén képződő reparatív szövet jellemzőitől. Az alkalmazott implantátum egy szivacsos vázszerkezetű 75%-ban, porózus 182 μm, átlagos pórusnagyságú 0.1 Hz és 1.7 MPa dinamikus merevségű anyag. Szárazanyag tartalmának 55%-a poly (ethylene oxide) terephtalate , 45%-a pedig Poly butylene terephtalate. A polyethylene oxide molekulasúlya 300 Da. A copolymert nemzetközileg 300PEOT55PBT45 számon jegyzik.
113,114,115,116
Az implantátumot 7.5 mm átmérőjű és 10 mm hosszú méretben
alkalmaztuk. ( 16. ábra)
44
16. ábra: PolyActive-B implantátum
Az implantátumokat gamma sugárral sterilizálták. 25 kGy. A PolyActive-B nevű polimer fizikokémiai tulajdonságai szempontjából jól modulálható, biológiai szempontból osteoinductív és osteoconductív tulajdonságú anyag 110,114,115. Klinikai alkalmazáshoz való engedély száma: BPOP-K 018 Betegválasztási kritériumok
Betegeink 18 és 55 év közöttiek voltak. Autológ osteochondralis mozaikplasztikát végeztünk 4 cm2, vagy kisebb méretű fokális chondrális, oszteokondrális femur condylus lézió miatt. Az artroszkópos beavatkozásoknál a femur condylus medialis széli részéről 6.5 mm átmérőjű és körülbelül 15 mm hosszú graftokat vettünk ki a donorterületekre merőlegesen alkalmazott speciális mozaikplasztikás csővésővel. A 7,5 mm átmérőjű PolyActive-B implantátumokat a beültetésük előtt szobahőmérsékleten 15 percig steril sóoldatban áztattuk. A donorterületeket press-fit módon töltöttük ki a PolyActive-B dugókkal.
45
A feltöltött donorterületekbe 2-6 db implantátunot ültettünk betegenként (átlagban 3,5 db). A kontroll csoportokban a donor területeket üresen hagytuk. (két artroszkópos és két feltárásos műtét) Kísérő beavatkozások nem szerepeltek kizáró okként. A PolyActive-B implantátummal kitöltött csoportban kísérő beavatkozásként 6 elülső keresztszalagpótlás, 1 magas tibia osteotomia 1 meniszkusz reszekció és 1 lateralis retinaculum felszabadítás történt. A kontroll csoportban nem volt kísérő beavatkozás. Mindkét csoportnál figyeltük a posztoperatív vérzés tüneteit, a PolyActive-B csoportban MRI és kontroll artroszkópiák is történtek a felszíni kongruencia vizsgálatára. Porckeménység mérés történt, a donor területeken és a recipiens területeken egyaránt. MR-vizsgálatok során és kontroll artroszkópiák által a felületi kongruenciát vizsgáltuk. Kontrollként ugyancsak 10 beteg térdízületi donorterületét hagytuk üresen, hogy kövessük donorterületek gyógyulásának folyamatát. MRI vizsgálatok történtek a műtét előtt, a hetedik posztoperatív napon, a harmadik posztoperatív hónapban és egy évvel a műtétet követően. Műtét
1-7 nap
7. nap
3. hónap
9. hónap
előtt Posztoperatív
MRI
hónap
x
vérzés Klinikai score
12.
x
x
x
x
x
x
Kontroll
x x
x
artroszkóp 17. ábra utánkövetési táblázat
Minden betegnél elvégeztük a klinikai és az MRI vizsgálatokat. A kontroll csoportból csak 4 beteg vett részt a teljes vizsgálati ciklus végéig az utánvizsgálaton, de minden beteg esetében (10 Polyactive-B kitöltött és 10 kontroll beteg) megtörténtek a műtét 46
előtti, 3 és 9 hónapos pontértékelések továbbá a műtét előtti; valamint a 7 napos és a 3 hónapos MRI vizsgálatok. Kontroll artroszkopiák – az illetékes etikai bizottság megfelelő engedélyével, valamint a betegek hozzájárulásával ( engedély száma: BPOPK 018 )- 9 hónappal a műtétek után történtek, ezek során ellenőriztük a porcos felszínek kongruenciáját, minőségét és szövettani vizsgálatra is vettünk mintát a donor területekből. ( 17. ábra) Hét PolyActive-B kitöltött beteg átesett a kontroll artroszkópián és járult hozzá a bipsziás minta vételéhez is. A kontroll artroszkópiák során végzett biopsziákat 10 mm mélyen és 2,7 mm átmérőjű csővésővel vettük. A 10 PolyActive-B implantáció során a férfiak nők aránya 7:3, volt az utóvizsgálatokon is átesett 4 tagú kontroll csoportban pedig 1:3 volt a férfiak nők aránya. Feltárásos műtét mellett akkor döntöttünk, amikor a defektus mérete, vagy lokalizációja nehezítette az artroszkópos beavatkozást. Feltárások során donor területként a femur condylusok széli részeit, vagy a
patellofemorális
ízület
perifériáját
használtuk.
A
PolyActive-B
implantált
betegcsoportban kísérő beavatkozásként 6 elülső keresztszalagpótlás történt, 1 magas tibia osteotomia, 1 meniscus resectio, 1 esetben lateralis retinaculum incisio, egy esetben pedig nem történt kísérő beavatkozás. A kontroll csoportban a mozaikplasztikán kívül egyéb műtétet nem végeztünk. A vizsgált anyaggal kitöltött donorterületű betegeknél 8 esetben artroszkóposan ( 18. ábra) történt az implantáció és két esetben nyílt (19, 20. ábra) műtétet végeztünk. A PolyActive-B kitöltött betegcsoportban, a donorterületek felett 7 beteg közül 2 betegnél kollagén rostdús kötőszövetes a további 5 beteg esetében pedig rostos porcos reparációt mutatott a biopsziás vizsgálat.
47
18. ábra: PolyActive-B-vel való artroszkópos kitöltés
19. ábra: PolyActive-B feltárásos kitöltés 48
20. ábra: a PolyActive-B dugókkal kitöltött donorterület
A posztoperatív fájdalom csillapítására intravénás (a műtét napján adott) vagy orális fájdalomcsillapítót adtunk. Betegeink a posztoperatív szakban tehermentesítettek 4 hétig, majd a végtag részterelésével jártak (végtagsúly) 8 hétig. A teljes aktivitást a 3.6. hónapok közt érték el. Szövettani vizsgálat során proteoglykán és kollagén-specifikus jelölési módszereket alkalmaztunk. A szövettani vizsgálathoz a biopsziás anyagot Saint-Marie fixálóba helyeztük 119, 10 % EDTA-ban történt a dekalcinálás, majd parafinba ágyaztuk a mintát, ebből 5-8 μm vastagságú hosszanti metszeteket készítettünk, hematoxylin-eosinnal, dimethylmethylen kékkel, valamint121 Safranin O-val 122 festettük meg a proteoglykánok kimutatásához. A kollagének kimutatását pikrosziriusz vörös
123
festékkel végeztük.
Normál és polarizált fénymikroszkópokat használtunk. Kiegészítésként immunreakciót végeztünk az I. típusú kollagén és az osteonectin kimutatására, hogy kiértékelhessük a csont és a kötőszövet képződését. A hyaluronsavat nagy specifitású hyaluronkötés próbával mutattuk ki.124 Klinikai tanulmányunkban értékeltük a mozaikplasztika 49
donorterületeinek kitöltését melyet PolyActive-B implantátummal végeztünk. Az egy évig tartó utóvizsgálati időszak alatt ellenőriztük a kitöltések eredményességét. 4.2.2. Klinikai vizsgálataink eredményei A kitöltött donorterületű csoportban nem tapasztaltunk posztoperatív, intraartikuláris vérzést egyik operált betegünknél sem. Nem észleltünk továbbá szövődményeket, synovitist, artrofibrózist vagy gyulladásos tüneteket. A korai postoperatív szakban a donor területek gyógyulása, és a posztoperatív vérzés tekintetében nem találtunk significans különbséget a vizsgált score-ok alapján a kitöltött területek és az üresen hagyott kontroll csoportok esetében A 9. hónapot követően artroszkóposan vizsgálatuk a felületek egyenletességét, valamint az implantátumok gazdaszervezethez való integrálódását
50
21. ábra: MRI kép a PolyActive-B dugókkal kitöltött donorterületekről A PolyActive-B dugók makroszkóposan jól integrálódtak a környezetükbe. A kitöltött területek a környező szövetek szintjéig kitelődtek, szilárdságuk pedig endoszkópos horoggal ellenőrizve hasonló vagy jobb minőségű volt, mint az üresen hagyott kontroll csoportok donor területeinek felületén képződött szöveté. A kontroll csoportokban a reparatív szövet a donor területek széli részeihez képest előemelkedett. Vérzésre utaló jelet, vagy haemosziderozist nem találtunk. MRI vizsgálatok bizonyították a kitöltött donorterületek felett a jó felszíni kongruenciát, valamint az implantációk mélyén megfelelő csontosodást. (21. ábra) Szubkondrális kortikális képződést nem találtunk. A reparatív szövet szilárdsága a kitöltött donor területek felett hasonló, vagy jobbnak bizonyult az üresen hagyott 51
kontroll csoporthoz képest. A szövetmintában széles proteoglykánban gazdag területek látszottak intenzív metachromasiás festődéssel. Ez pirosra festődött dimetilmethylenkékben, vörösnek safranin O festéssel. A PolyActive-B (300PEGT55PBT45) dugó szövettani vizsgálata során az összes kitöltött donor területen határozott fragmentáció volt látható. Ez az implantátum biodegradabilitását bizonyítja. ( 22.,23. ábra) A degradálódó fragmentumok ellenére sem voltak gyulladásos reakcióra utaló tünetek, amelyek a csontképződést
kedvezőtlenül befolyásolnák. A polimer
fragmentumok körüli többmagvú óriássejtek aktív fagocitotikus degradációt igazolnak. A PolyActive-B integrációja a környező szövetekhez, és az idegentest reakciók hiánya igazolja ennek a polimernek a biodegradabilitását.
22. ábra: Dimetylmetilénkékkel festett metszetben jól láthatók a szétesett PolyActive-B implantátum fragmentumai (DMMK 150x)
52
23. ábra: A csontgerendák között a szétesett polymer fragmentumokat idegentest típusú óriásejtek phagocytálják a nyilakkal jelzett területeken ( HE 200x )
53
24. ábra: Polarizációs fényben kettős törtést mutató széteső fragmentumok körül látható csontképződés ( 10x )
25. ábra: Felszíni rostos porcképződés, alatta vaskos kollagénnel körülvett polymer fragmentumok ( DMMK 100 x ) 54
26. ábra: Immunhisztokémiai reakció melyen az I .tip. kollagénrostok láthatók a csontgerendák között (250x)
Az implantátumok perifériáján immunhisztokémiai vizsgálattal néhány I. típusú kollagén köteg is igazolható volt. Az összes biopsziás anyagban újdonképződött csontot találtunk, mely igazolta, hogy az ujdonképződött csont a PolyActíve-B dugóba beépült ( 27. ábra ) A biopsiákban osteonectint lehetett kimutatni.
4.2.3. Klinikai kutatás megbeszélése
A Polyactive-B implantációk után 9 hónappal vett minták szövettani elemzése igazolta a kitöltő anyaggal végzett implantáció hatékonyságát és a biztonságát. A klinikai vizsgálatok során, a humán donorterületekbe beültetett PolyActive-B dugók is megelőzték a posztoperatív ízületi bevérzéseket, ugyanakkor nem akadályozták a donorcsatornák gyógyulását. Anyaguk kellően impregnálódott vérrel, teret engedve így 55
a mesenchymális sejt inváziónak. Jó alapot biztosítottak a felületi rostos porcos szövetek kialakulásához és a mélyebb rétegekben sem korlátozták a vasculáris és szöveti
integrációt.
Bebizonyítottuk,
hogy
a
PolyActive-B
egy
biztonságos
biokompatibilis kitöltő anyag, mely segíti a subchondralis csontosodást és megkönnyíti a kongruens ízületi felszín kialakulását. Kedvez a rostos porcszövet képződésének. Az alkalmazott anyag biztonságosságát, biokompatibilitását igazolja, hogy nem váltott ki semmilyen ízületen belüli gyulladásos folyamatot, illetve idegentest típusú reakciót. A PolyActive-B fragmentumok közelében elvétve néhány óriássejtet találtunk. Ez a fagocytózis folyamatának jele. A normális morfológiájú sejtek fagocitáló képessége elősegíti a PolyActive-B polimer erodálódását és degradálódását. A posztoperatív 9. hónapban
kimutatható
PolyActive-B
fragmentumok
mennyisége,
jelentős
biodegradációról tanúskodott. Fragmentumokat főleg a szubkondrális régióban mutattunk ki. Kilökődéses reakció nem volt. A polimer fragmentumok kalcifikációját dimetylmetylénkék festéssel igazoltuk. A széteső PolyActive-B fragmentumok között létrejövő kalcifikáció a csonthoz való integrálódás egyik bizonyítéka 115,117,118. A polimer fragmentáció mértéke meghatározó tényezője a sikeres lágyrész kitelődés ütemének. A press-fit módon beültetett PolyActive-B posztoperatív vérzést megelőző hatása hydrogel tulajdonságával magyarázható, ugyanis ez szöveti duzzadást vált ki, amely által kitelődik a defektus.126 Az implantátumoknak a környező csonthoz való jó integrációját a szövettani analízis és az MRI vizsgálatok is megerősítették. Osteolytikus hatást nem tapasztatunk. A szubkondrális
régióban
bőséges
kötőszövetbe
ágyazott
újonnan
képződött
csonttrabekulákat figyeltünk meg. A PolyActiv-B vázszerkezetként történő viselkedését korábban állatkísérletekben kecskéken
137,142,143
, beagle kutyákon
112
és nyulakon
118
vizsgálták. Az implantátum a gazdaszervezet csontszövetével való szoros kontaktus, a porózus szerkezet, a mikromozgások kiküszöbölése mind elősegítik a szöveti integrációt, a megfelelő csontbenövést. A lokális mechanikai igénybevétel csökkentése kedvez a porcképződésnek 141. A kitöltő anyag stabilitását a press-fit beültetés biztosítja, az osteoinduktív hatását pedig a PolyActive-B fizikokémiai tulajdonságai teszik
56
lehetővé. A mozaikplasztika üres donor területeinek viselkedést Hangody már 1997-ben elemezte. – a Pridie-féle felfúráshoz hasonlóan viselkednek
18,19
Relatíve hamar, 4 hét
alatt kitelődnek spongiózus csonttal, és újabb két hét múlva pedig már fedettekké válnak kötőszövettel. Ezt követően azonban viszonylag lassan 8-10 hét alatt alakul ki a tetejükön a rostos porc80,82,83,85,90,91. Ez egyrészt sokszor még késik is – 12-14 hétig is eltarthat, másrészt hosszú ideig – néha hat hónapig nem éri el a környezet szintjét, hanem behúzódást mutat. A gyógyfolyamat során kötőszövetes és szivacsos csontkitelődés zajlik és a folyamat végén, a felszíneken rostos porcos felület alakul ki, mely elfogadható csúszó felszínt biztosít ezeken a kevésbé terhelt felszíneken. A donor területi komplikációk, valamint a posztoperatív vérzés a korai posztoperatív időszakban következhetnek be. A PolyActive-B implantátumok felülete kedvez a rostos porcképződésnek. Az implantátumok felett képződött reparatív szövetet artroszkóposan összehasonlítva az üresen hagyott donor területek felett képződött reparatív szövettel azt hasonlónak, vagy jobb minőségűnek találtuk. Az üresen hagyott kontroll területek felett alkalmanként felrostozódást figyelhettünk meg. A defektust kitöltő implantátum felületén ugyanakkor a sejtsűrűség fokozódása a szövet rostos porcos jellegére utal és fontos megemlíteni a számos intenzíven metachromáziásan festődő hyalinporc szerű terület kialakulását is. A csontvelőből
származó
mesenchymális
őssejtek
kulcsszerepet
játszanak
az
oszteokondrális reparatív folyamatban. A PolyActive-B implantátumok megfelelő körülményeket biztosítanak ezeknek a sejteknek a rögzüléséhez, differenciálódásához, szaporodásához, ezzel megfelelő rostos porcszövet képződéséhez és a csont remodellálásához. 128,129 Állatkísérletekben korábban kimutatták, hogy a PolyActive-B és polimerjei kedvező vázat
114,115,116,117,126,132
biztosítanak a fibroblasztoknak
130
, a chondrocytáknak
131
, a
csont és a mesenchymális őssejteknek. Bizonyos körülmények mint a nagy sejtsűrűség, alacsony oxigén koncentráció, kedveznek a mesenchymális őssejtek chondrogén differenciálódásának133,134,135,136 . Másik fontos körülmény, amely befolyásolja a porcképződést a defektus területét kitöltő anyag mechanikai tulajdonsága. Az osteochondralis defektusok kitöltésére alkalmazott PolyActive-B összetétele, porózus mátrix szerkezete, a természetes porcszövet mechanikai sajátosságaihoz hasonlít.
50,110,131
57
Lényeges és további a rostos porcképződést stimuláló tényező az, hogy a kitöltő anyag ellenálljon erőbehatásoknak142,143. A donor területek kitöltésével megoszlik a kitöltött területekre és közvetlen környezetükre jutó stressz hatás. A PolyActive-B-vel kitöltött donorterületeknél jobb felületi congruenciát figyelhettünk meg a felszíneken, mint a kontroll csoportokban. A beültetett anyag egy része lebomlott, felszínén jó minőségű rostos porc keletkezett. (szigetekben hyalin típusú regeneráció is megfigyelhető volt). A minimális beteganyagon elvégzett előzetes tanulmány alapján a PolyActive-B donor területi kitöltésre alkalmas lehet, de természetesen további vizsgálatok és klinikai tapasztalat szükséges a végleges ajánlás megtételére. A szövettani szempontból vizsgált mintán néhány esetben mutatkozó hyalinporc szerű szigetek megjelenését nem tudjuk megmagyarázni így ezek további kutatómunkát igényelnek. A legfontosabb feltételezésünk igazolódott, miszerint az általunk vizsgált PolyActive-B dugó az elvárt módon, vázszerkezetként működik, és eredményes támaszt biztosít az osteochondralis defektus reparációjához. Az osteochondralis defektus gyógyulása csontszerkezet szempontjából jó minőségű telődést eredményezett. Ugyanakkor klinikai vizsgálatunk egyik legfontosabb eredménye, hogy a kitöltött donorcsatornák felett képződött reparatív rostos porcszövet minősége nem rosszabb, mint az üresen hagyott donor területek feletti reparatív szöveté. Ízületi kongruencia szempontjából a kitöltött csatornák felett szintben azonos, a kitöltetlenek esetében pedig esetenként promineáló reparatív szövetképződést figyeltünk meg. 5.
Következtetések
5.1. Állatkísérleteink következtetése: Az állatkísérleteinkben használt donorterületet kitöltő anyagok közül, mindegyik megfelelően megakadályozta a posztoperatív vérzést. Ez megfelelt elvárásainknak, de a másik fontos követelménynek csak a komprimált kollagén felelt meg. A kitöltő anyagnak kellően impregnálódnia kell vérrel, teret engedve ezzel a mesenchymális őssejt betöréshez, ami előfeltétele a sejtes és vaszkuláris inváziónak. További 58
elvárásunk volt az állatkísérletben alkalmazott kitöltő anyagokkal szemben, hogy az üresen hagyott furatok gyógyulásához hasonlóan az ízületi felszínükön megfelelő rostos porc alakuljon ki. Szövettani elemzéseink alapján azt a következtetést vonhatjuk le, hogy úgy tűnik, ezeknek az elvárásainknak a legjobban a komprimált bovin kollagén felel meg. Az alkalmazott komprimált hengeralakú kiszerelés kezelése könnyű – a donor területi dugók artroszkópos úton is nehézség nélkül a helyükre juttathatók s elasztikus tulajdonságuknak köszönhetően megbízhatóan rögzülnek a helyükön. Ennek megfelelően mind a makroszkópos, mind a szövettani vizsgálatok igazolták, hogy a beültetésnek megfelelően képződött regeneratív szövet a környezet szintjében helyezkedik el biztosítva a szükséges kongruenciát. 5.2.
Klinikai kutatásaink következtetései:
A klinikai vizsgálatok során, a femur donorterületekbe beültetett PolyActive-B dugók is megelőzték a posztoperatív ízületi bevérzéseket, ugyanakkor nem gátolták a donorcsatornák gyógyulását. Szövettani elemzéseink alapján azt a következtetést vonhatjuk le, hogy általunk vizsgált PolyActive-B dugók megfelelően impregnálódtak vérrel, tered engedve így a mesenchymális őssejt betörésre. Az elvárt módon, vázszerkezetként működtek, és eredményes alapot biztosítottak az osteochondralis defektus reparációjához. A defektus gyógyulása csontszerkezet szempontjából jó minőségű telődést eredményezett. Ugyanakkor klinikai vizsgálatunk egyik legfontosabb eredménye, hogy a kitöltött donorcsatornák felett képződött reparatív rostos porcszövet minősége nem rosszabb, mint az üresen hagyott donor területek feletti reparatív szöveté. Amint azt MR vizsgálataink és az artroszkópiák igazolták, a kitöltött csatornák felett a kitelődések az ízfelszínig értek. Néhány üresen hagyott csatorna felett promineáló reparatív szövetképződést figyeltünk meg. Az üres csatornák felett a felszínek fragmentáltak és puhábbak voltak, mint a kitöltött területek felett. A PolyActive-B dugók belsejében jó vaszkuláris inváziót és szöveti integrációt figyeltünk meg. A beültetett anyag egy része lebomlott, szövettani vizsgálatok során talált fragmentumok a biodegradabilitásukat igazolták. A szubkondrális területeken megfelelő csontképződést találtunk. Nem észleltünk gyulladásos reakciót, synovitist, 59
idegentest reakciót, artrofibrózist ami a PolyActive-B kitöltő anyag biokompatibilitására utal. A felszíneken rostos porc típusú szövetképződés mellett szigetekben hyalin típusú regeneráció is megfigyelhető volt, mely a kitöltő anyag jó biológiai kvalitásait jelzi. A minimális beteganyagon elvégzett vizsgálat alapján a PolyActive-B donor területi kitöltésre alkalmas lehet, de természetesen további vizsgálatok és klinikai tanulmány szükséges a végleges ajánlás megtételére. A szövettani szempontból vizsgált mintán néhány esetben mutatkozó hyalin porcos szigetek megjelenését nem tudjuk megmagyarázni így ezek további kutatómunkát igényelnek. Amint az a két előző kísérlet sorozatból is kiderül nem könnyű megfelelő kitöltő anyagot találni. A kísérletek igazolták a megelőző hipotéziseket, hogy az a jó anyag számunkra, amely nem okoz mellékhatást, ami lebomlik, amely lebomlása során nem okoz idegentest reakciót, cystaképződést, savas hydrolysist. Arra a következtetésre juthatunk, hogy megfelelő biodegradábilis vázszerkezetek ízületbe juttatásával porcszövet rávitele nélkül is lehetséges jó minőségű reparatív szövet létrehozása a károsodott ízfelszíneken. Ezek a megfigyelések azt igazolják, hogy amennyiben szivacsos csontba implantáljuk a biodegradábilis vázat és a szivacsos állományból való visszavérzéssel engedjük betelepülni mesenchymális őssejtekkel, az mindenképp kedvez a szubkondrális terület és a sérült felszín megfelelő reparációjának. A mesenchymális őssejt invázió pedig alapfeltétele a rostos porcos gyógyulásnak. Az állatkísérletben vizsgált komprimált bovin kollagén felszínén tehát az egyébként üresen hagyott donor területek felett megszokott és más stúdiumok által is elfogadott minőségűnek tartott rostos porcborítékkal azonos minőségű reparatív szövet képes kifejlődni. Ennek az eredménynek a humán gyakorlatban való alkalmazásához további vizsgálatok szükségesek.
60
6. Megállapítások Mindkét általam vizsgált anyag megfelelően megakadályozta a nem kívánatos, posztoperatív szakban akár komplikációkhoz vezető intraartikuláris utóvérzést. Munkámmal bizonyított új eredménynek tartom azt, hogy az általunk állatkísérletben vizsgált komprimált kollagén és a humán klinikai vizsgálatok során használt PolyActive-B elvárásainknak megfelelően jól impregnálódik vérrel. Kísérleteink azt igazolták, hogy a vizsgált anyagok képesek megteremteni a tervezett és feltételezett mesenchymalis sejtinvázió alapfeltételét. A mesenchymális őssejt invázió pedig elengedhetetlen a rostos porcos gyógyuláshoz. Az állatkísérletben vizsgált komprimált bovin kollagén felszínén tehát az egyébként üresen hagyott donor területek felett megszokott és más stúdiumok által is elfogadott minőségűnek tartott rostos porcborítékkal azonos minőségű reparatív szövet képes kifejlődni. Ennek az eredménynek a humán gyakorlatban való alkalmazásához további vizsgálatok szükségesek. Elképzelhető, hogy az ismeretes és a bovin kísérleteket minden területen visszatartó „Jacob Kreuzfeld betegség” miatt más állati eredetű derivátumot kell a bovin kollagén helyett alkalmazni, például a csirke kollagént. A másik új, és nem kevésbé fontos eredménye a munkámnak, hogy a klinikai kísérletek során alkalmazott PolyActive-B felületeken a humán gyakorlatban kongruens felszínek kialakulását igazoltuk. A szövettani minták vizsgálata bizonyította, hogy ez az anyag lebomlik, eliminálódik, és a helyén csont-újdonképződést figyeltünk meg. Figyelemre méltó, hogy a PolyActive-B felszíneken a klinikai kísérletek során bizonyítottan megvannak a feltételek a rostos porcszövet képződéséhez. Alapkutatások és elméleti megfontolások alapján a munkám során vizsgált PolyActive-B bázist nyújthat újabb porcfelszín képző technikák kidolgozásához. Ez a biológiailag aktív, megfelelő térszerkezetet biztosító anyag, alkalmas lehet a porcfelszín gyógyítását célzó egyéb módszerekkel egyesítve hatékonyságuk kölcsönös növelésére.
Olyan, a porcszövet
felépítésében is jelentős szerepet játszó anyagok, mint a kondroitin szulfát, vagy glukozamin önmagukban is képesek a porc keménységének és kedvező biológiai tulajdonságainak bizonyos fokú védelmére. Ez utóbbiaknak, valamint a klinikai kísérleteinkben vizsgált PolyActive-B-nek további biologiailag aktív anyagokkal való együttes alkalmazása ígéretes lehetőséget teremthet jövőbeli kutatásokhoz. Ilyen 61
biológiai aktív anyag a növekedési hormon, amellyel kapcsolatosan már napjainkban is ismeretesek porcfelszín helyreállítását célzó kísérletek.
62
7.
Köszönetnyilvánítás
Dr. Hangody László professzor, segítőkészsége közismert. Mégis megkülönböztetett tiszteletemet, elismerésemet és külön köszönetemet fejezem ki azért, mert nem csak a továbbképzéseken, nem csupán csoportos oktatások során, hanem személyesen, az Ortopéd Klinika műtőiben tanította meg nekem a határainkon túl is oly sikeressé vált és hazánknak is elismerést kivívó mozaikplasztikát. Személyesen felügyelte állatkísérleteimet, irányította klinikai kísérletes munkámat. Az általa szervezett hazai és külföldi kurzusokon, lehetőséget biztosított előadásaim megtartásához. Korábbi közleményeim és jelen dolgozatom elkészítésében útmutatásai irányítottak. Köszönöm továbbá Szendrői Miklós professzor úrnak, hogy elindított ezen az úton, valamint, hogy munkám során végig mellettem volt és határozottan, támogatott. Szakmai útmutatásán túl atyai jó tanácsai, kritikai megjegyzései is segítettek a dolgozat elkészítésében. Köszönettel tartozom Dr. Vajda András adjunktus úrnak, aki számos közleményem szerzőtársa volt, elsősorban a külföldön megjelent munkáim nyelvi helyességét stiliszikai jegyeit segített kialakítani. Számítástechnikai szakértelmével rendszeresen segítségemre volt. Köszönetet mondok barátaimnak, Kárpáti Zoltán főorvos úrnak Mády tanár úrnak, Sólyom adjunktus úrnak és mindazoknak, akik az elmúlt évek során tanácsaikkal és kritikájukkal támogatták munkámat. Hálával köszönöm Vízkelety professzor úrnak, aki kijelölte számomra a szakmai irányvonalat és az utat, amelyet napjainkban is járok. Köszönöm Kalabay tanár úrnak, hogy évekig együtt dolgozhattam vele. Végül feleségem és gyermekeim segítségét köszönöm, akik az otthon melegét biztosították, melyből bármikor erőt meríthettem.
63
8. Irodalom
1) Kuettner K., Schleyerbach R., Peyron J., G., Hascall V., C: Articular Cartilage in Osteoarthritis. 1992.; Raven Press, New York 2) Módis L.: Organization of the Extracellular Matrix: A Polarization Microscopic Approach. 1991; CRC Press, Boca Raton 3) Comper W. D: Extracellular Matrix. 1996; Harwood, Amsterdam 4) Williams J., M., Uebelhart D. , Thonar E., J., Kocsis K. , Módis L.: Alteration and recovery of the spatial orientation of the collagen network of articular cartilage in adolescent rabbits following intra-articular chymopapain injection. Conn. Tissue Res. 1996; 34: 105-117 5) Helminen H., J., Kiviranta I. , Tammi M. – Säämänen A., M., Paukkonen K., Jurvelin J. : Joint Loading. Biology and Health of Articular Structures. 1987; Wright, Bristol 6) Bissell M., J., Hall H., G., Parry G.: How does the extracellular matrix direct gene expression? J. Theor. Biol. 1982; 99: 31-68 7) Csermely P., Sőti, Cs., Schmaider T., Steták A.: Az extracelluláris jel továbbítása a sejtmagba. Orvosképzés 2000; 75: 32-40 8) Buzás E., Mikecz K., Glant T., T.: Aggrecan: a target molecule of autoimmune reactions. Pathol. Oncol. Res. 1996; 2: 219-228 9) Newman A., P.: Articular cartilage repair. Am. J. Sport. Med. 1998; 26: 309324
64
10) Buckwalter J., A., Mankin H., J.: Articular cartilage restoration. Arthritis Rheumatism. 1998; 41: 1331-1342 11) Hangody L.: A térdízületi chondropathiák sebészi kezelése. Kandidátusi értekezés I-II., 1994; Budapest 12) Hangody L.: Az ízületi terhelőfelszínek porcdefektusainak pótlása hyalin típusú porccal. Doktori értkezezés I-II., 1998; Budapest 13) Hangody L., Füles P.: autologous osteochondral mosaicplasty for the treatment of full thickness defects of weight bearing joints – 10 years experimental and clinical experiences. J. Bone Joint Surg. 2003; 85-A: Supplement II., 25-32 14) Magnuson P., B.: Technique of debridement of the knee joint for arthritis. Surg. Clin. North Am. 1946; 26:249-255 15) Jackson R., W., Marans H., J. Silver, R., S.: Arthroscopic treatment of degenerative arthritis of the knee. J. Bone Joint Surg. 1988; 70-B:332-339 16) Baumgartner M., R., Cannon W., D., Vittori J., M. Arthroscopic debridement of the osteoarthritic knee. Clin. Orthop. 1990; 253: 197-205 17) Rand J., A.: Role of Arthroscopy in osteoarthritis of the knee. Arthroscopy 1991; 7:358-367 18) Pridie K., H.: A method of resurfacing osteoarthritic knee joint. J. Bone Joint Surg. 1959; 41-B:618-626 19) Insall J.,N.: The Pridie debridement operation for osteoarthritis of the knee. Clin. Orthop. 1974; 101:61-69
65
20) Johnson L., L.: Arthroscopic abrasion arthroplasty historical and pathologic perspective; present status. Arthroscopy 1986; 2:54-67 21) Johnson L., L.: Arthroscopic Surgery-principles and practice I-II., III. ed., 1986; The C. V. Mosby Co. St. Louis-Toronto-Princeton 22) Steadman J., R., Stereet W., I.: The surgical treatment of knee injuries in skiers. Med. Sci. Sports Exerc. 1995; 27/3/1:328-335 23) Rubak J., M., Poussa M., Ritsila V.: Chondrogenesis in repair of articular cartilage defects by free periosteal grafts in rabbits. Acta Orthop. 1982; 53:181-188 24) O’Driscoll S., W., Keeley F., W., Salter R., B. : Durability of regenerated cartilage produced by free autogenous periosteal grafts in major fullthickness defects in joint surfaces under the influence of continuous passive motion. J. Bone Joint Surg. 1988 ; 70-A:595-603 25) Niedermann B., Boe S., Lauritzen J., Rubak J., M.: Glued periosteal grafts in the knee. Acta Orthop. Scand. 1985; 56:457-463 26) Homminga G., N., Bulstra S., K., Bouwmeester P., S., van der Linden A., J.: Perichondral grafting for cartilage lesions of the knee. J. Bone Joint Surg. 1990; 72-B:1003-1007 27) Salter R., B.: The biological effect of continuous passive motion on the healing of full thickness defects in articular cartilage: an experimental investigation in the rabbit. J. Bone Joint Surg. 1980; 62-A:1232-1240 28) Hangody L., Udvarhelyi I.: Cartilage repair in patellofemoral joint. Chapter in Sanchis-Alonso V.: The patellofemoral disorders – Black hole in the orthopaedics. 2005; Springer 66
29) Coutts R., D., Woo, S., L., Amiel D. , von Schroeder H., P. – Kwan M., K.: Rib perichondrial autografts in full-thickness articular cartilage defects in rabbits. Clin. Orthop. 1992; 275:263-273 30) Bruns J., Kersten P., Lierse W., Silbermann M.: autologous rib perichondrial grafts in experimentally induced osteochondral lesions in the sheep-knee joint: morphological results. Virchows Arch A Pathol Anat Histopathol 1992; 421:1-8 31) Bruns J., Kersten P., Weiss A., Silbermann M.,.: Morphological results after grafting of autologous rib perichondrium in experimentally induced ostechondral lesions in the sheep-knee joint and tissue culture on three different culture soils. Proceedings of 2nd Symposium of International Cartilage Repair Society, Boston, MA, 1998; Nov. 16-18 32) Ritsula V., A., Santavirta S., Alhopuro S., Poussa M., Jaroma H., Rubak J., M. Periosteal and perichondral grafting in reconstructive surgery. Clin. Orthop. 1994; 302:259-265 33) Lexer E.,: Substitution of whole or half joints from freshly amputated extremities by freeplastic operation. Surg. Gynecol. Obstet. 1908; 6: 601-612 34) Convery F., R., Akeson W., H., Keown G., H.: The repair of large osteochondral defects. An experimental study in horses. Clin Orthop. 1972; 82: 253-262 35) Garrett J., C.: Treatment of osteochondral defects of the distal femur with fresh osteochondral allografts: a preliminary report. Arthroscopy 1986; 2:222-226 36) Mankin H., J., Doppelt S. H., Tomford W., W.: Clinical experience with allograft implantation: the first 10 years. Clin. Orthop. 1983; 174: 69-78 67
37) Friedlaender G., E., Horowitz M. C.,: Immune responses to osteochondral allografts: nature and significance. Orthopedics 1992; 15: 1171-1176 38) Gross A., E., Silverstein E. A., Falk J., Falk R., Langer F.,: The allotransplantation of partial joints in the treatment of osteoarthritis of the knee. Clin Orthop. 1975; 108:7-14 39) Gross A.,: Fresh osteochondral allografts for posttraumatic knee defects: Surgical technique. Operative Tech. Orthop. 1997; 7:334-339 40) Tomford W. W., Springfield D. S., Mankin H. J.,: Fresh and frozen articular cartilage allografts. Orthopedics 1992; 15:1183-1192 41) Bakay A., Csönge L.,
Fekete L.,: A mushroom-shaped osteochondral
patellar allograft. Int. Orthop. 1996; 20:370-375 42) Campanacci M., Cervellati C., Dontiti U.,: Autogenous patella as replacement for a resected femoral or tibial condyle. A report of 19 cases. J. Bone Joint Surg. 1985; 67B: 557-563 43) Chesterman P. J., Smith A. U.,: Homotransplantation of articular cartilage and isolated chondrocytes. An experimental study in rabbits. J. Bone Joint Surg. 1968; 50B:184-197 44) Green W., T. Jr.: Articular cartilage repair: Behavior of rabbit chondrocytes during tissue culture a subsequent allografting. Clin. Orthop. 1977; 124:237250 45) Grande D.,A., Pitman M., I., Peterson L. The repair of experimentally produced defects in rabbit articular cartilage by autológ ous chondrocyte transplantation. J. Orthop. Res. 1989; 7:208-218
68
46) Itay S., Abramovici A., Nevo Z.,: Use of cultured embryonal chick epiphyseal chondrocytes as grafts for defects in chick articular cartilage. Clin. Orthop. 1987; 220:284-303 47) Brittberg M., Lindahl A., Nilsson A., Ohlsson C., Isaksson O., Peterson L.: Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N Engl J Med 1994; 331: 889-895 48) Peterson L.: Articular cartilage injuries treated with autológous chondrocyte transplantation in the humán knee. Acta Orthop. Belg. 1996; 62 Suppl. 1: 196-200 49) Atik O. S., Uslu M. M., Eksioglu F.: Osteochondral multiple autograft transfer (OMAT) for the treatment of cartilage defects in the knee. Bulletin of the Hospital for Joint Diseases 2005; 63:37-40 50) Woodfield T.: Cartilage Tissue Engineering: instructing cell-based tissue repair through scaffold design. 2004; IsoTis 51) Campanacci M., Cervellati C., Dontiti U.,: Autogenous patella as replacement for resected femoral or tibial condyle, A report of 19 cases J.Bone Joint Surg. 1985; 67B:557563 52) Pap K., Krompecher I.: Arthroplasty of the knee –Experimental and clinical experiences. J. Bone Joint Surg. 1961; 43-A: 523-537 53) Fabbricciani C., Schiavone Panni A., Delcogliano A.: Osteochondral autograft in the treatment of osteochondritis dissecans of the knee. AOSSM Annual Meeting, Orlando, FL, 1991
69
54) Outerbridge H. K., Outerbridge A., R., Outerbridge R., E.: The use of a lateral patellar autologous graft for the repair of a large osteochondral defect in the knee. J. Bone Joint Surg. Am 1995; 77:65-72 55) Yamashita F., Sakakida K., Suzu F., Takai S.: The transplantation of an auto-generic osteochondral fragment for osteochondritis dissecans of the knee. Clin. Orthop. 1985; 201:43-50 56) Lindholm T., S., Osterman K., Kinnunen P., Lindholm T., C., Osterman H., K.: Reconstruction of the joint surface using osteochondral fragments. Scand. J. Rheumatol. (Suppl.) 1982; 44: 5-12 57) Simonian P., T., Sussmann P. S., Wickiewicz T. L., Paletta G. A., Warren R. F.: Contact pressures at osteochondral donor sites in the knee. Am. J. Sports Med. 1998; 26:491-494 58) Hangody L., Kárpáti Z., Tóth J. : Autogenous osteochondral grafting in the knees of German Shepherd dogs: radiographic and histological analysis Hungarian Review of Sportsmedicine 1994; 35:177-123 59) Hangody L., Kish G., Kárpáti Z., : Autogenous osteochondral graft technique for replacing knee cartilage defects in dogs. Orthopaedics Int. Ed.. 1997; 5:175-181 60) Hangody L., Kárpáti
Z.,: A new surgical treatment of localized
cartilaginous defects of the knee. Hung. J. Orthop. Traumat. 1994; 37: 237243
61) Hangody L., Kish G., Kárpáti
Z., Eberhardt R.: Osteochondral plugs:
Autogenous osteochondral mosaicplasty for the treatment of focal chondral
70
and osteochondral articular defects. Operative Tech. Orthop. 1997; 7: 312322 62) Hangody L., Duska Zs., Kárpáti
Z.: Autologous osteochondral
mosaicplasty –Techniques in Knee Surgery. 2002; 1:1-10 63) Hangody L., Duska Zs., Kárpáti Z.: Osteochondral plug transplantation. Chapter in”Jackson, D.: Mastertechniques in Orthopaedics; The Knee” Lippincott-Williams-Wilkins, 2003; 337- 352 64) Hangody L, Füles P.: Autologous osteochondral mosaicplasty for the treatment of full thickness defects of weight bearing joints – 10 years experimental and clinical experiences. J Bone Joint Surg. 2003; 85-A: Supplement II. 25-32 65) Hangody L., Ráthonyi G.: Mosaicplasty in active sportsmen. Sportorthopädie Sporttraumatologie 2004; 20:159-164 66) Marcacci M., Kon E., Zaffagnini S., Visani A.: Use of autologous grafts for reconstruction of osteochondral defects of the knee. Orthopedics 1999; 22:595-600 67) Marcacci M., Kon E., Zaffagnini S., Iacono F., Neri M., P., Vascellari A., Visani A., Russo, A.: Multiple osteochondral arthroscopyc grafting (mosaicplasty) for cartilage defects of the knee: Prospective study results at 2-year follow-up. Arthroscopy 2005; 21:462-470 68) Christel P., Versier G., Landreau P., Djian P.: Les greffes osteo-chondrales selon la technique de la mosaicplasty. Maitrise Orthop. 1998; 76:1-13 69) Gudas R., Kalesinskas R., J., Kimtys V., Stankevicius E., Toliusis V. – Bernotavicius G., Smailys A.: A prospective randomized clinical study of 71
mosaic osteochondral autologous transplantation versus microfracture for the treatment of osteochondral defects in the knee joint in young athletes. Arthroscopy 2005; 21:1066-1075 70) Solheim E : Mosaicplasty in articular cartilage injuries of the knee. Tidsskr Nor Laegeforen. 1999; 119: 4022-4025 71) Horas U., Pelinkovic D., Herr G., Aigner T., Schnettler R.: Autologous chondrocyte implantation and osteochondral cylinder transplantation in cartilage repair of the knee joint. J. Bone Joint Surg. 2003; 85-A:185-192 72) Hangody L. , Kish G., Kárpáti Z..: Treatment of osteochondritis dissecans of talus: the use of the mosaicplasty technique. Foot and Ankle International. 1997; Vol.18: No.10 628-634 73) Kish G., Módis L., Hangody L.: Osteochondral mosaicplasty for the treatment of focal chondral and osteochondral lesions of the knee and talus in the athlete. Clinics in Sports Medicine 1999; 18:45-61 74) Hangody L., Kish G., Szabó Zs., Kárpáti Z., Szerb I., Gáspár L., Módis L.: Mosaicplasty for the treatment of osteochondritis dissecans of the talus - two to seven year results in 36 patients. Foot and Ankle International, 2001; 22 :552-558 75) Hangody L. , Feczkó P., Kemény D., Bodó G., Kish G.:
autologous
osteochondral mosaicplasty for the treatment of full thickness cartilage defects of the knee and ankle. Clinical Orthopaedics, 2001; 391: Suppl. 328337 76) Hidas P., Hangody L., Csépai D., Pavlik A., Pantó T.: Mosaikplastik
72
– Eine neue Alternative in der Behandlung der Osteochondritis dissecans des Capitulum humeri. Arthroskopie 2002; 15:59-63 77) Beadling L., Trace R.: Mosaicplasty, articular cartilage transplantation. Orthopaedics Today 1996; 16:17-20 78) LaPrade R., F., Swiontkowski M., F.: New horizons in the treatment of osteoarthritis of the knee JAMA 1999; 281:876-879 79) Cole B., J., Malek M., M.: Articular cartilage lesions – in Chapter 8. A. Levy: Osteochondral Autograft Repair. 2004; Springer 80) Bartha L, Vajda A, Duska Zs, Autologous osteochondral mosaicplasty grafting. Journal of Orthopaedics & Sports Physical Therapy. 2006 ; 36(10): 739-750. 81) Hangody L, Kárpáti Z. A térdízületi porcfelszín súlyos károsodásának új kezelési lehetőségei Magyar Traumatol Ortop. 1994; 37. 237-243. 82) Hangody L, Ráthonyi G, Duska Zs, : Autologous osteochondral mosaicplasty – Surgical technique. J. Bone Joint Surg. 2004 ; 86-A, Suppl. I: 65-72. 83) Hangody L, Kish G, Kárpáti Z. Arthroscopic autogenous osteochondral mosaicplasty—a multicentric, comparative, prospective study. Index Traumat Sport. 1998; 5. 3-9. 84) Hangody L, Kish G, Kárpáti Z. Arthroscopic autogenous osteochondral
mosaicplasty for the treatment of femoral condylar articular defects. Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy. 1997; 5:262-267.
73
85) Hangody L. Mosaicplasty. In: „Insall, J. – Scott, N Surgery of the Knee”,
2000; 357-361, New York-Edinburgh-London-Philadelphia-San Francisco: Churchill Livingstone. 3rd edition 86) Berlet GC, Mascia A, Miniaci A. Treatment of unstable osteochondritis dissecans lesions of the knee using autogenous osteochondral grafts (mosaicplasty). Arthroscopy. 1999; 15. 312-316. 87) Buckwalter J A, Mankin HJ. Articular cartilage restoration. Arthritis Rheumatism. 1998; 41: 1331-1342. 88) Chow JCY, Hantes ME, Houle JB, . Arthroscopic autogenous osteochondral transplantation for treating knee cartilage defects: a 2 to 5 year follow-up study. Arthroscopy. 2004; 20: 681-690. 89) Hangody L., The mosaicplasty technique for osteochondral lesions of the talus. Foot Ankle Clin N Am. 2003; 8:259-273. 90) Hangody L., Feczkó P, Bartha L,: Mosaicplasty for the treatment of articular defects of the knee and ankle. Clin. Orthop. 2001; 391 (Suppl). 328336. 91) Hangody L., Kish G, Kárpáti Z, Mosaicplasty for the treatment of articular
cartilage defects: application in clinical practice Orthopedics. 1998; 21. 751756. 92) Hangody L, Kish G, Módis L, Mosaicplasty for the treatment of osteochondritis dissecans of the talus: two to seven year results in 36 patients Foot Ankle Int. 2001; 22. 552-558.
74
93) Imhoff AB, Ottl GM. Arthroscopic and open techniques for transplantation of osteochondral autografts and allografts in various joints. Surg Technol Int. 1999; 8. 249-252. 94) Kordás G, Szabó J S, Hangody L. The effect of drill-hole length on the primary stability of osteochondral grafts in mosaicplasty. Orthopedics. 2005; 28: 401-404. 95) Messner K, Gillquist H. Synthetic implants for the repair of osteochondral defects of the medial femoral condyle: A biomechanical and hystological evaluation in the rabbit knee. Biomaterials 1993;14:513 96) Matsusue Y Yamamuro T, Oka M. In vitro and in vivo studies on bioabsorbable ultra-high–strenth poly (L-lactide) rods J Biomed Mater Res 1992; 26:155Free LE, Vunjak-Novakovic G, Biron RJ Biodegradable polimer scaffolds for tissue engineering. Biotechnology 1994; 12:689-693 97) Pongor P Betts J, Muckle D.Bentley G: Woven carbon surface replacement in the knee: Independent clinical review Biomaterials 1992;13:1070-1076. 98) Yayalaoglu MB, Yildiz C, Korkusuz F, Hasirci V. A novel osteochondral implant Biomaterials 1999; 20:1513-1520 99) Feczkó P, Hangody L, Varga J, Bartha L, Experimental results of donor site filling for autologous osteochondral mosaicplasty. Arthroscopy. 2003; 19: 755-761. 100)
Minns R. Muckle DS. Mechanical and histological response of carbon
fibre pads implanted in the rabbit patella Biomaterials 1989; 10:273 101)
Litvinov SD, Krasnov AF, Ter-Asaturov GN, Clinical application
experience of collagen-apatite-base implants. 75
Edts: D. Mainard,. M. Merle, J.P. Delagoutte & J.P. Louis, Edition Romillat, Paris,. 2000; Vol. V.; 343-347 102)
Nixon AJ, Sams AE, Lust GET , Temporal matrix synthesis and
histologic features of a chondrocyte-laden porous kollagén cartilage analogue. AmJ Vet Res 1993;54:349 103)
Yannas IV. Regeneration of skyn and nerve by use of collagen templates.
In: Nimmi ME, ed Collagen Biotechnology, Boca Raton: CRC Press,1998 104)
Bodó G, Hangody L, Módis L, Autologous osteochondral grafting
(mosaic arthroplasty) for the treatment of subchondral cystic lesions in the equine stifle and fetlock. Veterinary Surgery. 2004; 33: 588-596. 105)
Bodó G, Kaposi N. , Hangody L., The surgical technique and the age of
the horse both influence the outcome of mosaicplasty in a cadaver equine stifle model. Acta Vet Hung. 2001; 49. 111-116. 106)
Sokoloff L. Elasticity of articular cartilage, effect of ions and viscous
solutions. Science. 1963; 141:1055–1057. 107)
Hooiveld M., G. Roosendaal, Short-term exposure of cartilage to blood
results in chondrocyte apoptosis. Am J Pathol 2003; 162: 943-951. 108)
Hooiveld M. J., Roosendaal G., Haemoglobin-derived iron-dependent
hydroxyl radical formation in blood-induced joint damage: an in vitro study. Rheumatology (Oxford) 2003; 42: 784-790.
76
109)
Jansen N. W., Roosendaal G. Exposure of human cartilage tissue to low
concentrations of blood for a short period of time leads to prolonged cartilage damage: an in vitro study. Arthritis Rheum 2007; 56: 199-207. 110)
Malda J, Woodfield T. The effect of PEGT/PBT
(PolyActive-B) scaffold architecture on the composition of tissue engeeneired cartilage. Biomaterials, 2005; 26: 63-72. 111)
Meijer G. J., Radder A. :Observations of the bone activity adjacent to
unloaded dental implants coated with PolyActive-B or HA. J Oral Rehabil 1995; 22: 167-174. 112)
Meijer G. J., van Dooren A. : PolyActive-B as a bone-filler in a beagle
dog model. Int J Oral Maxillofac. Surg. 1996 ;25 : 210-216. 113)
Papadaki M., T. Mahmood: The different behaviors of skeletal muscle
cells and chondrocytes on PEGT/PBT block copolymers are related to the surface properties of the substrate. J Biomed Mater Res 2001; 54: 47-58. 114)
Radder A. , Davies M., J. E. : Interfacial behavior of PEO/PBT
copolymers (PolyActive-B) in a calvarial system: an in vitro study. J Biomed Mater Res 1994; 28: 269-277. 115)
Radder A. Leenders M., H., Interface reactions to PEO/PBT copolymers
(PolyActive-B) after implantation in cortical bone. J. Biomed Mater Res 1994; 28: 141-51. 116)
Radder A. Leenders M., H. Bone-bonding behaviour of poly (ethylene
oxide)-polybutylene terephtalate copolymer coatings and bulk implants: a comparative study. Biomaterials 1995; 16: 507-13.
77
117)
Radder A ., Leenders M., H.: Application of porous PEO/PBT
copolymers for bone replacement. J Biomed Mater Res 1996; 30 341-351. 118)
Jansen EJP, Kuijer R. Repair of articular cartilage lesion with PolyActive
1000PEGT70PBT30 and 300PEGT55PBT45 in rabbits: with and without allogenic cells. ICRS, 2002. 119)
Sainte-Marie G., The paraffin embedding technique for studies
employing immunofuorecence. J Histochem Cytochem 1962 ;10: 250-256. 120)
Tuckett F., Moriis-Kay G., Alcian blue staining of glycosaminoglycans
in embryonic material: effect of different fixatives. Histochem J 1988; 20: 174-182. 121)
Módis L. Organization of the Extracellular Matrix. A Polarization
Microscopic Approach. CRC Press, Boca Raton. 1991 122)
Kiviranta I., J. Jurvelin "Microspectrophotometric quantitation of
glycosaminoglycans in articular cartilage sections stained with safranin O." Histochemistry 1985; 82: 249-255. 123)
Constantine V.S., Mowry R. V., Selective staining of human dermal
collagen II. The use of picrosirius red F3BA with polarisation microscopy. J Invest Dermatol 1968; 50: 419-423. 124)
Felszeghy S., Hyttinen M., Quantitative image analysis of hyaluronan
expression in humán tooth germs. Eur J Oral Sci 2000; 108: 320-326. 125)
Matsusue Y, Kotake T, Nakagawa Y, Arthroscopic osteochondral
autograft transplantation for chondral lesion of the tibial plateau of the knee. Arthroscopy. 2001; 17: 653-659.
78
126)
Deschamps A. A., Claase M. B. Design of segmented poly(ether ester)
materials and structures for the tissue engineering of bone. J Control Release 2002; 78: 175-186. 127)
Kuijer R., Bouwmeester S. J. "The polimer PolyActive-B as a bone-
filling substance: an experimental study in rabbits." J Mater Sci Mater Med 1998; 9: 449-555. 128)
Shapiro F., Koide S. Cell origin and differentiation in the repair of full-
thickness defects of articular cartilage. J Bone Joint Surg Am 1993; 75 : 532533. 129)
Wakitani S., Goto T. Mesenchymal cell-based repair of large, full-
thickness defects of articular cartilage. J Bone Joint Surg Am 1994; 76: 579692. 130)
Beumer G. J., van Blitterswijk C. A. Cell-seeding and in vitro
biocompatibility evaluation of polymeric matrices of PEO/PBT copolymers and PLLA. Biomaterials 1993; 14: 598-604. 131)
Miot S., Woodfield T. Effects of scaffold composition and architecture
on human nasal chondrocyte redifferentiation and cartilaginous matrix deposition. Biomaterials 2005; 26: 2479-2489. 132)
Li P., Bakker D. The bone-bonding polimer Polyactive 80/20 induces
hydroxycarbonate apatite formation in vitro. J Biomed Mater Res 1997; 34 : 79-86. 133)
Akiyama H., Chaboissier M. C.: The transcription factor Sox9 has
essential roles in successive steps of the chondrocyte differentiation pathway and is required for expression of Sox5 and Sox6. Genes Dev 2002; 16: 28132828. 79
134)
Kramer J., Hegert C., Embryonic stem cell-derived chondrogenic
differentiation in vitro: activation by BMP-2 and BMP-4. Mech Dev 2000; 92: 193-205. 135)
Murphy C. L., Sambanis A., Effect of oxygen tension on chondrocyte
extracellular matrix accumulation. Connect Tissue Res 2001; 42: 87-96. 136)
Wang D. W., Fermor B., Influence of oxygen on the proliferation and
metabolism of adipose derived adult stem cells. J Cell Physiol 2005; 204: 184-91. 137)
Jackson D. W., Lalor P. A. Spontaneous repair of full-thickness defects
of articular cartilage in a goat model. A preliminary study. J Bone Joint Surg Am 2001; 83-A: 53-64. 138)
Garretson R. B., Katolik L. I., Contact pressure at osteochondral donor
sites in the patellofemoral joint. Am J Sports Med 2004; 32: 967-974. 139)
Guettler J. H., Demetropoulos C. K. Osteochondral defects in the human
knee: influence of defect size on cartilage rim stress and load redistribution to surrounding cartilage. Am J Sports Med 2004; 32: 1451-1458. 140)
Guettler J. H., Demetropoulos C. K., Dynamic evaluation of contact
pressure and the effects of graft harvest with subsequent lateral release at osteochondral donor sites in the knee. Arthroscopy 2005; 21: 715-20.
141)
Radin E. L. Burr D. B., Hypothesis: joints can heal. Semin Arthritis
Rheum 1984; 13: 293-302.
80
142)
van Susante J. L., Buma P., Chondrocyte-seeded hydroxyapatite for
repair of large articular cartilage defects. A pilot study in the goat. Biomaterials 1989; 19: 2367-2374. 143)
Niederauer G. G., Slivka M. A., Evaluation of multiphase implants for
repair of focal osteochondral defects in goats. Biomaterials 2000; 21: 25612574. 144)
Bartha L., Hamann D., Pieper J., Péters F., Riesle J., Vajda A., Kaposi
Novak P., Hangody L.R., Vásárhelyi G., Blitterswijk C, de Wijn J., Kenyeres A., Modis L., Hangody L., A clinical feasibility study to evaluate the safety and efficacy of PEOT/PBT implants for human donor site filling during mosaicplasty. 145)
Hunter W.: On the structure and diseases of articulating cartilages.
Philos. Trans. R. Soc. Lond. 1743; 42B: 514-521. 146)
Bartha L., Hangody L., Feczkó P., Diószegi Z., Bodó G., Kendik Z.,
Módis L. Experimental results of donor site filling for autologous osteochondral mosaicplasty Tissue Eng. 2001; 7 :652-653.
81
8.1.
A disszertáció témájával kapcsolatos saját irodalmi közlemények listája
Bartha L., Hangody, L., Feczkó P., Diószegi Z., Bodó G., Kendik Z., Módis L. Experimental results of donor site filling for autologous osteochondral mosaicplasty Tissue Engeenering 2001; 7 :652-653. Hangody L., Feczkó P. Bartha L. Bodó G. Kish G. Autologous osteochondral mosaicplasty for the treatment of full thickness cartilage defects of the knee and ankle Clinical Orthopaedics 2001; 391: Suppl. 328-337. Bartha L., Hangody L., Kárpáti Z. Komprimált kollagén térszerkezet szerepe osteochondralis defektusok kitöltésében. Magyar Traumatológia Ortopédia Supplementum 2002; 45: 7-8. Feczkó P., Hangody L., Varga J., Bartha L., Diószegi Z., Bodó G., Kendik Zs., Módis L. Experimental results of Donor Site Filling for Autologous Osteochondral Mosaicplasty Arthroscopy-Journal of Arthroscopic and Related Surgery, 2003 19, 755761. Bartha L., Vajda A., Duska Zs., Rahmeh H., Hangody L. Autologous osteochondral mosaicplasty grafting. Journal of Orthopaedics & Sports Physical Therapy 2006; 36: 739-750. Hangody L., Vásárhelyi L., Hangody L.R., Sükösd Z.,Tibay Gy., Bartha L., Bodó L.: Autologous osteochondral grafting—technique and long-term results, Injury 2008; 39: 32-39. Pehlivan M., Bartha L., Duska Zs., Hangody L.: Autologous osteochondral mosaicplasty – rationale and clinical practice. Artroplasti Artroskopik Cerrahi/ Journal of Arthroplasty & Arthroscopic Surgery 2003; 14: 59-66. Bartha L., Hangody L., Kaposi Novák P., Vajda A. The role of biodegradable materials int he treatment of articular cartilage defects EKLEM Hastaliklari ve Cerrahisi Joint Diseases & Related Surgery 2007; 18 101-107.
82
8.2.
A disszertáció témájával kapcsolatos előadások
ETES Első Kongresszusa Freiburg Bartha L., Hangody L.,Kárpáti Z., Feczkó P., Bodó Z. Kísérletes eredményeink mozaikplasztika donorterületének kitöltésével (2001) Kísérletes eredményeink mozaikplasztika donorterületeinek kitöltésére Magyar Ortopéd Társaság 44. Kongresszusa Zalakaros ( 2001) SICOT Kongresszusi Poszter Az autolog Osteochondrális Mozaikplasztika donor területének kísérletes feltöltéséről Kairó Egyiptom ( 2003 ) Bartha L., Kísérletes és műtéti eredményeink az autológ osteochondralis mozaikplasztikával Török Ortopéd és Oszteológiai Társaság Kongresszusa Antalya ( 2005 ) Bartha L. Biodegradábilis anyagok szerepe a porcfelszínkezelések kutatásában Papp László Sportaréna Porc szimpozium: ( 2006 ) Bartha L., Hangody L. R. Donorterületek kitöltése biokompatibilis anyagokkal ( állatkísérletes eredményeink) Török Ortopédtársaság Kongresszusa Antalya ( 2007 ) Hangody L., Bartha L., Hangody L., R. Chondral lesions, osteochondral fractures in childhood and juvenile osteochondritis dissecans. “Pediatric knee symposium” organized by the Section of Pediatric Orthopaedics of Turkish Society of Orthopaedics and Traumatology, 15th – 16th June 2007, Istambul, Törökország Hangody L., Bartha L., Hangody L., R. Rehabilitation aspects of autologous osteochondral
transplantation. ICRS Rehabilitation Consensus Meeting. 29th June –
1st July 2007, Zürich, Svájc 83
Hangody L., Bartha L., Hangody L. R. Experimental background and 15 years clinical experiences with autologous osteochondral mosaicplasty. XIIth SOROT National Congress 2007, Palace of Culture, 17-21 October, Marosvásárhely, Románia 8.3.1. Összefoglaló Az ízületi terhelőfelszíneket borító, teherbíró, biomechanikai szempontból igen szilárd hyalin porc nem képes regenerálódni. Igy a terhelő ízfelszínek teljes vastagságú defektusainak kezelése a mindennapi ortopédiai gyakorlat egyik legnagyobb kihívása. A pordefektusok gyógyítása, az artrózis megelőzése érdekében ezért az utóbbi évtizedekben intenzív kutatómunka zajlik. A dolgozat áttekintést ad az aktuális felszínképző eljárásokról, összefoglalja a porcfelszínképzés közelmúltban elért eredményeit, saját állat és klinikai kísérleteket ismertet. Állatkísérletes vizsgálataim során a mozaikplasztika donorterületeit töltöttem ki különféle biodegradabilis anyaggal. Célom az intraartikuláris posztoperatív bevérzés megelőzése, és az ízfelszineken zajló rostos porcképződés elősegítése volt. Az állatkísérletekben vizsgált donorterületet kitöltő anyagok közül, mindegyik megfelelően megakadályozta a posztoperatív vérzést, de csak a komprimált bovin kollagénnel kitöltött donorcsatornák épültek át megfelelően és azok felett keletkezett elfogadható minőségü rostos porc.
A dolgozat sikeres
állatkísérleteken túl, humán klinikai vizsgálatokkal igazolja a PolyActive-B fantázia nevű a porózus vázszerkezetű, degradábilis, polimer alkalmasságát a mozaikplasztika donorterületeinek kitöltésére. A világon elsőként 2005-ben klinikai vizsgálatokat végeztünk a donor területek humán műtétek során történő kitöltésével. Az Egyesült Államokban az FDA által szájsebészeti beavatkozásokra engedélyezett anyagról, azt kívántuk bizonyítani, hogy, a kitöltés nemcsak csontpótlásként, de a felszínen zajló rostos porc képződésnek is kedvező alapot biztosít. A klinikai vizsgálataink során, a femur donorterületeibe ültetett PolyActíve-B dugók kellő vérzéscsillapító hatásat bizonyítottuk, valamint azt, hogy azok az állatkísérletben vizsgált komprimált kollagénhez hasonlóan jól impregnálódnak vérrel megfelelő vázszerkezetként működnek és a donor területek természetes átepülését sem korlátozzák.. Mind az állat, mind a klinikai kísérletek azt igazolták, hogy a vizsgált anyagok jó alapot teremtenek az 84
osteochondrális defektusok reparációjához. A donor területek kitöltésén túl a felettük képződött reparatív rostos porcszövet minősége is megfelelőnek bizonyult. A klinikai kísérletekben vizsgált PolyActíve-B implantátumok szövettani analízise bebizonyította, hogy megfelelő alapot biztosítanak a csontvelőből származó mesenchymális őssejtek oszteokondrális reparatív folyamatban zaljó, differenciálódásához, szaporodásához. Ezzel a felszínen a megfelelő rostos porcszövet képződést, a donorterületeken pedig a csont remodellálódásának a lehetőségét biztosítja. A szövettani minták vizsgálata bizonyította, hogy az állatkísérletek során és a klinikai kísérletben vizsgált mindkét anyag lebomlik, eliminálódik, és a helyén csont-újdonképződés zajlik. A munka másik új, és nem kevésbé fontos eredménye, az, hogy a klinikai kísérletek során alkalmazott PolyActive-B felületeken a humán gyakorlatban kongruens felszínek es jó minőségű rostos porc fejlődik ki. 8.3.2.
Angol nyelvű összefoglaló
The biomechanically solid hyalin cartilage is unable to regenerate in adults. The treatment of full thick defects of the joint surfaces is one of the most significant challenges of the orthopedic practice. In the last decades especially intensive research is ongoing to find the methods to fill the full thick defects of the joint surfaces with hyalin quality substance to prevent OA. In my work the actual surface composition procedures, the recent results of surface creation are presented along with my own animal and clinical experiments. In animal experiments I investigated six different biodegradable substances used in filling up the donor areas, to prevent a rare potential complication, the postoperative joint effusion. My objective was to find a substance inhibiting the bleeding of the donor site and to form an implant having similar biological, physicochemical characteristics which enhances the renovation of the joint surfaces. My endeavor was to include such materials to fill up the donor areas in the animal experiments, which have no license yet for human procedures. I examined six differents biodegradable filling materials. Between tested materials the collagen implants easily penetrated by blood, permitting invasion of mesenchymal cells. They provide good base the create fibrous cartilage on the articular surface and does not limit vascular and tissue integration in the deeper layers. The substances used in animal tests 85
all blocked postoperative bleeding. Between investigated materials only the compressed collagen however fulfilled the other important criteria and promoted impregnation of blood, allowing invasion of stem cells and cellular and vascular invasion. A further criterion was to allow creation of acceptable fibrous cartilage on the surface. According to the histological results, between tested materials, only the compressed bovine collagen correspond to this conditions. However in 2005 we pioneered in the World filling up the donor site in human mosaicplasty procedures with PolyActive-B! This material has been approved by the FDA in the USA, this fact was also important in our choice. Based on advantageous animal tests and on routine oral surgical practice the assumption was made, that this material will not purely replace bone, but it creates fibrous cartilage on the surface, fulfilling our expectations. In the our clinical tests the PolyActive-B plugs implanted in human donor areas prevented the postoperative bleeding of the joint, at the same time they did not hinder the healing of the donor channels. Conclusion based on our histological analysis prove that the PolyActive-B plugs got impregnated with blood, facilitating such a way the invasion of mesenchymal stem cells. They formed an appropriate scaffold structure to ensure a good quality base for the reparation of the osteochondral defect. Healing the defect resulted in good quality filling. Inside the PolyActive-B plugs excellent vascularization and cellular integration was observed. No inflammation, arthrofibrosis or foreign body reaction was detected, proving the biocompatibility of the PolyActive-B plugs. The most significant result of my work is to discover, that both substances used in my animal and clinical tests blocked the unwanted postoperative joint bleeding. New result is in my work to prove, that both the compressed collagen used in my animal tests and the PolyActive-B used in human experiments fills up with blood according to our expectations. Our tests proved that these materials can provide the planned and suspected mesenchymal cellular invasion. The second and equally important result of my work is to prove the creation of congruent surfaces using PolyActive-B in the human tests. Histology proved the degradation of this substance with local new bone formation. Surface of the PolyActive-B plugs enhance creation of
86
fibrous cartilage. Based on research and theoretical considerations the PolyActive-B could be the basis to find further cartilage surface creative techniques.
87
