Experimental and clinical aspects of combined method of replacement osteochondral defects of the knee

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Injuries and diseases of large joints occupy a leading place in the list of urgent problems of orthopedics. Various methods of treatment of this pathology are regularly offered in the literature, but most of them do not allow restoring a full-fledged hyaline cartilage.

Background. To improve the results of organ-preserving treatment of patients with osteo-chondral defects of large joints.

Methods. A prospective study was conducted on 30 large animals (60 knee joints) aged 1.5 to 3 years. We divided the animals into 3 groups of 10 individuals (20 joints) in each, based on the method of replacement of the osteo-chondral defect. In all cases, a full-layer defect formed from the hyaline cartilage by a mill with a diameter of 4.5 mm, depth of 7 mm with the capture of the subchondral bone in the medial condyle of the right thigh. Artificial defects restored by one of the following methods. The left joint considered a control joint and the defect formed by the same technique was not filled.

Results. The result was evaluated in 1 month,3 months and 6 months viewing the nature and degree of defect fill. Specific volumes of such tissues as chondrocytes, cartilage matrix and the average depth of the defect from the thickness of the native cartilage are better in group 3, and connective tissue is less in group 3.

Conclusion. In the group without defect replacement, the obtained data are comparable with the studies of other authors, according to which bone and cartilaginous defects practically do not regenerate on their own. Our proposed method with the use of extracellular collagen matrix, autocartilage and plate rich plasma is less aggressive in comparison with autochondroplasty and the result can be more stable compared to microfracturing or tunnelization.

About the authors

N. V. Zagorodniy

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

Email: AirapetovGA@yandex.ru

d.m.s

Russian Federation, Moscow

A. A. Vorotnikov

Stavropol State Medical University

Email: Vorotnikovaa@mail.ru

.m.s., head of the department of traumatology and orthopedics, professor

Russian Federation, Stavropol

G. A. Airapetov

Stavropol State Medical University

Email: AirapetovGA@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7507-7772

PhD., docent of the department of traumatology and orthopedics

Russian Federation, Stavropol

G. A. Saneeva

Stavropol State Medical University

Author for correspondence.
Email: AirapetovGA@yandex.ru

PhD, docent of the department of endocrinology

Russian Federation, Stavropol

References

  1. Божокин М.С., Божкова С.А., Нетылько Г.И. Возможности современных клеточных технологий для восстановления поврежденного суставного хряща (аналитический обзор литературы). Травматология и ортопедия России. 2016;3:122-134. [Bozhokin M.S., Bozhkova S.A., Netyl’ko G.l. The possibilities of modem cellular technologies for the restoration of damaged articular cartilage (analytical review of the literature). Travmatologiya i ortopediya Rossii. 2016;3:122-134. (In Russ.)].
  2. Белоусова Т.Е., Карпова Ж.Ю., Ковалева М.В. Влияние низкочастотной магнитосветотерапии на динамику электро- миографических показателей в процессе медицинской реабилитации пациентов с сочетанной патологией позвоночника и крупных суставов. Современные технологии в медицине. 2011;2:77-80. [Belousova Т.Е., Karpova Zh.Yu., Kovaleva M.V. Sovremennye teklinologii v meditsine. 2011;2:77-80. (In Russ.)].
  3. Ежов M.Ю., Ежов И.Ю., Кашко A.K., Каюмов А.Ю. Нерешенные вопросы регенерации хрящевой и костной ткани (обзорно-аналитическая статья). Успехи современного естествознания. 2015;5:126-131. [Ejov M.Yu., Ejov I.Yu., Kashko A.K., Kaumov A.Yu. Unresolved issues of regeneration of cartilage and bone tissue (review and analytical article). Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2015;5:126-131. (In Russ.)].
  4. Чичасова Н.В. Клиническое обоснование применения различных форм препарата терафлекс при остеоартрозе. Современная ревматология. 2010;4:59-64. [Chichasova N.V. Clinical rationale for the use of various forms of teraflex in osteoarthritis. Sovremennaya revmatologiya. 2010;4:59-64. (In Russ.)].
  5. Andia I., Abate M. Knee osteoarthritis: hyaluronic acid, plateletrich plasma or both in association? Expert Opin Biol Ther. 2014;14(5):635-649. https://doi.org/10.5312/wjo.v5.i3.351.
  6. Chang K.V., Hung C.Y., Aliwarga F., Wang T.G., Han D.S., Chen W.S. Comparative effectiveness of platelet-rich plasma injections for treating knee joint cartilage degenerative pathology: a systematic review and meta-analysis. Arch Phys Med Rehabil. 2014;95(3):562-575. https://doi.org/10.1016/j.apmr.2013.ll.006.
  7. Aad Dholl Ander, Kris Moen S, Jaap Van der Maas, Peter Verdon K., Karl Fredrik Almqvist, Jan Victor. Treatment of Patellofemoral Cartilage Defects in the Knee by Autologous Matrix-Induced Chondrogenesis (AMIC). Acta Orthop Belg. 2014;80:251-259.
  8. Тепляшин A.C., Шарифуллина C.3., Чупикова Н.И., Cenu- ашвили Р.И. Перспективы использования мультипотентных мезенхимных стромальных клеток костного мозга и жировой ткани в регуляции регенерации опорных тканей. Аллергология и иммунология. 2015; 16( 1): 138-148. [ Tepliashin A.S., Sharifullina S.Z., Chupikova N.I., Sepiashvili R.I. Prospects for the use of multipotent mesenchymal stromal cells of bone marrow and adipose tissue in the regulation of regeneration of supporting tissues. Allergologiya i immunologiya. 2015;16( 1): 138-148. (In Russ.)].
  9. Козадаев M.H. Применение матриц на основе поликапролактона для стимуляции регенерации суставного хряща в условиях эксперимента. Теоретические и прикладные аспекты современной науки. 2014;3-2:128-130. [ Kozadaev M.N. The use of polycaprolactone-based matrices to stimulate the regeneration of articular cartilage under experimental conditions. Teoreticheskie i prikladnye aspekty sovremennoi nauki. 2014;3(2): 128-130. (In Russ.)].
  10. Svend Ulstein, Asbjorn Aroen, Jan Harald Rotterud. Microfracture technique versus osteochondral autologous transplantation mosaicplasty in patients with articular chondral lesions of the knee: a prospective randomized trial with long-term follow-up. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22(6): 1207-1215. https://doi.org/10.1007/s00167-014-2843-6.
  11. Pridie K. A method of resurfacing osteoarthritic knee joints. J Bone Joint Surg Am. 1959;41:618-619.
  12. Ewers B.J., Dvoracek-Driksna D., Orth M.W., Haut R.C. The extent of matrix damage and chondrocyte death in mechanically traumatized articular cartilage explants depends on rate of loading. J Orthop Res. 2001;19:779-784. https://doi.org/10.1016/s0736- 0266(01)00006-7.
  13. Шевцов В.И., Макушин В.Д., Ступина ТА., Степанов М.А. Экспериментальные аспекты изучения репаративной регенерации суставного хряща в условиях туннелирования субхондральной зоны с введением аутологичного костного мозга. Гений ортопедии. 2010;2:5-10. [Shevcov V.I., Makushin V.D., Stupina T.A., Stepanov M.A. Experimental aspects of the study of reparative regeneration of articular cartilage in tunneling of the subchondral zone with the introduction of autologous bone marrow. Genii ortopedii. 2010;2:5-10. (In Russ.)].
  14. Советников H.H., Кальсин В.А., Коноплянников M.A., Муханов В.В. Клеточные технологии и тканевая инженерия в лечении дефектов суставной поверхности. Клиническая практика. 2013;1:52-66. [Sovetnikov N.N., Kalsin V.A., Konopliannikov M.A., Muhanov V.V. Cellular technologies and tissue engineering in the treatment of joint surface defects. Klinicheskaya praktika. 2013;1:52-66. (In Russ.)].
  15. Steadman J.R., Briggs K.K., Rodrigo J.J., Kocher M.S., Gill T.J., Rodkey W.G. Outcomes of microfracture for traumatic chondral defects of the knee: average 11-year follow-up. Arthroscopy. 2003;19:477-484. https://doi.org/10.1053/jars.2003.50112.
  16. Kreuz P.C., Erggelet C., Steinwachs M.R., Krause S.J., Lahm A., Niemeyer P., Ghanem N., Uhl M., Sudkamp N. Is microfracture of chondral defects in the knee associated with different results in patients aged 40 years or younger? Arthroscopy. 2006; 22:1180- 1186. https://doi.org/10.1016/j.arthro.2006.06.020.
  17. Jan Harald Rotterud, Einar Sivertsen, Magnus L. Effect on Patient-Reported Outcome of Debridement or Microfracture of Concomitant Full Thickness Cartilage Lesions in Anterior Cruciate Ligament-Reconstructed Knees: A Nationwide Cohort Study from Norway and Sweden of 357 Patients with 2-Year Follow-up. Orthopaed J Sports Med. 2015;3(7):38-42. https:// doi.org/10.1177/2325967115s00094.
  18. Knutsen G., Engebretsen L., Ludvigsen T.C., Drogset J.O., Grontvedt T., Solheim E., Strand T., Roberts S., Isaksen V., Johansen O. Autologous chondrocyte implantation compared with microfracture in the knee: a randomized trial. J Bone Joint Surg Am. 2004;86:455-464. https://doi.org/10.2106/00004623- 200403000-00001.
  19. Jacobi M., Villa V., Magnussen R.A., Neyret P. MACI — a new era? Sports Med Arthrosc Rehabil Ther Technol. 2011;3(1): 10. https://doi.org/10.1186/1758-2555-3-10.
  20. Khan W.S., Johnson D.S., Hardingham D.S. The Potential Use of Stem Cells for Knee Articular Cartilage Repair Knee. 2010;17(6):369-374.
  21. Mafi P., Hindocha S., Mafi R., Griffin M., Khan W.S. Sources of Adult Mesenchymal Stem Cells Applicable for Musculoskeletal Applications- A Systematic Review of the Literature. Open Orthop J. 2011;5:238-244. https://doi.org/10.2174/1874325001105 010242.
  22. Zhai L.J., Zhao K.Q., Wang Z.Q., Feng Y., Xing S.C. Mesenchymal stem cells display different gene expression profiles compared to hyaline and elastic chondrocytes. Int J ClinExp Med. 2015;1:81-90.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Full-layer defect of hyaline cartilage and subchondral bone of the inner condyle of the femur.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. View of defect after fixation by extracellular collagen matrix (VCM). a — VCM; b — crushed autochthonous.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dynamics of a macroscopic pattern defect in the 1st experimental group. a — after 1 month; б — after 3 months; в — after 6 months.

Download (932KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dynamics of microscopic (after the closure of the VCM; UV. 40) pattern defect patterns in the 2nd experimental group. a —after 1 month; б —after 3 months; в — after 6 months.

Download (2MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dynamics of macroscopic (a) and microscopic (b); magnification 40) pattern in the 3rd experimental group. a — after 1 month; b —after 3 months; c —after 6 months.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The Microscopic picture after closure of the defect VCR in dynamics, where: a — 1 month; b — 3 months; c — in 6 months. Magnification ×40.

Download (322KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dynamics of the macroscopic picture in the third experimental group. Appearance of the defect: a — after 1 month; b — after 3 months; c — in after 6 months.

Download (1MB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Microscopic picture of the defect in dynamics, where: a —1 month; b —3 months; c — in 6 months. Magnification ×40.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Eco-Vector



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».