ITEM METADATA RECORD
Title: Tibio Talar Autologous Chondrocyte Implantation: Fundamental aspects on a biopsy site in the ankle
Other Titles: Tibiotalaire Autologe Kraakbeencel Implantatie: Fundamentele aspecten betreffende de biopsielocatie in de enkel
Authors: Matricali, Giovanni
Issue Date: 30-Nov-2009
Abstract: Welomschreven, beperkte letsels van de tibio-talaire gewrichtsoppervlakt e behoren tot de meest frequente aandoeningen van de synoviale gewrichte n. Daarom is kraakbeenschade ter hoogte van de enkel een veel voorkomend e oorzaak van pijn en functie verlies. Vanwege de beperkte tendens van h yalien kraakbeen tot spontaan herstel blijken deze letsels aanslepend te zijn en vereisen ze vaak een operatieve behandeling. Chirurgische techn ieken kunnen onderverdeeld worden in lavage/debridement en herstel stimu latie, en technieken die hyalien kraakbeen vervangen of de vorming ervan stimuleren. Van de laatste groep kan worden verwacht dat ze de beste kl inische resultaten op lange termijn zullen geven. Autologe Kraakbeencel Implantatie (ACI) streeft de vorming van hyalien kraakbeen na, en heeft in een aantal gevallen (vooral in de knie) al geleid tot een dergelijk h erstel met een gunstig resultaat. De procedure omvat het nemen van een k raakbeen biopsie, gevolgd door isolatie en expansie van de kraakbeencell en, en vervolgens implantatie van de verkregen celpopulatie in het defec t. De techniek lijdt echter onder een aantal tekortkomingen en valkuilen . De exacte locatie van de biopsiename behoort (zeker wanneer men spreek t over de enkel) tot deze beperkingen. Momenteel wordt de biopsie standa ard ter hoogte van de knie genomen, wat aanleiding geeft tot een verhoog de kans op restklachten ter hoogte van de donorplaats, aangezien een twe ede, gezond gewricht beschadigd wordt. Bovendien tonen gegevens betreffe nde weefselontwikkeling en celbiologie aan dat knie- en enkel kraakbeen verschillende eigenschappen hebben. Om een optimaal en bestendig resulta at van een ACI ter hoogte van de enkel te verkrijgen geniet het mogelijk s de voorkeur om een geëxpandeerde celpopulatie te gebruiken die afkomst ig is van een kraakbeen biopsie uit de enkel in plaats van de knie. Bove ndien is het gebruik van het kraakbeen dat geoogst kan worden tijdens he t debridement van het letsel zelf, een aantrekkelijke optie om een bijko mende biopsie uit te sparen. Het doel van dit proefschrift is om een antwoord te geven op de vraag we lke de meest geschikte plaats is om kraakbeen in de enkel zelf te oogste n, wanneer een ACI procedure ter hoogte van dat gewricht wordt uitgevoer d. Ten eerste wordt in het “anatomisch” en het “biomechanisch” gedeelte van dit project getracht om de meest geschikte plaats voor een biopsie t e vinden. Ten tweede wordt in het “weefselbouwkundig” gedeelte van dit p roject nagegaan of kraakbeen geoogst ter hoogte van het letsel zelf als biopsie gebruikt kan worden. Een literatuur studie met betrekking tot de kinetica en kinematica van d e enkel wees de postero-mediale rand van de talus koepel als meest gesch ikte plaats aan. Vervolgens hebben we in een eerste kadaverstudie de ber eikbaarheid van die locatie door middel van arthroscopie bestudeerd. We toonden aan dat een beperkte kraakbeen biopsie van 10 X 5 mm op een herhaalbare en betrouwbare wijze geoogst kon worden, hoewel d e afmetingen iets groter uitvielen dan voorzien. Vrijwel alle biopsies l agen juist aan de achterrand van de koepel, maar strekten zich iets verd er naar lateraal uit dan initieel voorzien. De afgrenzing van een vooraf bestaand postero-mediaal letsel bleek nooit aangetast. In een tweede kadaverstudie hebben we de mogelijke veranderingen in cont act eigenschappen die ten gevolge van een dergelijke biopsie kunnen optr eden bestudeerd. Onverwacht vonden we tijdens een voorbereidende analyse een zeer hoge interspecimen variabiliteit voor de tibio-talaire contact oppervlakte. Deze hoge variabiliteit bleef bestaan na berekenen van de genormaliseerde waarde. De vorm van de tibio-talaire contact oppervlakte toonde enkele gemeenschappelijke kenmerken, maar de details vertoonden een hoge variabiliteit. Een retrospectieve beoordeling van de literatuur toonde dat deze variabiliteit alom aanwezig was, maar werd toen nauweli jks opgemerkt of becommentarieerd. We concludeerden dat voor een juiste interpretatie van mogelijke veranderingen in de tibio-talaire contact op pervlakte, behalve de gemiddelde waarden, ook de resultaten van ieder sp ecimen op zich gerapporteerd moeten worden. Verder toonden we aan dat na oogsten van de voorgenoemde biopsie er gemiddeld geen significante vera nderingen optraden in de kwantitatieve parameters zoals drukprofiel, gen ormaliseerde tibio-talaire contact oppervlakte en centroid positie van d e druk, wanneer deze bepaald werden voor de drie belangrijkste posities van de steunfase tijdens het gaan. Enkele individuele specimens toonden echter wel zulke veranderingen in 10° plantair flexie of in neutrale pos itie, maar alle veranderingen betroffen een kleine orde grootte, en cont act belastingen toonden geen rebound-effect. In een laatste studie toonden we aan dat de leefbaarheid van kraakbeence llen vrijgemaakt uit biopsies van gedebrideerd enkel kraakbeen (DC) niet significant verschilde van dat van kraakbeencellen vrijgemaakt uit gezo nd kraakbeen. De cel expansie snelheid bleek echter sneller voor DC en d it verschil bleef aanwezig na correctie voor donor leeftijd. In alle DC stalen verkregen we bij vervloeien van passage 2 voldoende cellen o m het overeenkomstige letsel met een standaard, vooraf bepaald aantal ce llen te behandelen. Een veilige biopsie plaats in de enkel maakt restklachten ter hoogte van de donorplaats in de knie onbestaande. Tevens kan dit de geschiktheid e n de biologie van de kraakbeencellen voor een succesvol herstel van symp tomatische letsels van de gewrichtsoppervlakte van de enkel verbeteren. Kraakbeencellen verkregen uit stalen van gedebrideerd enkelkraakbeen ton en gunstige eigenschappen wat betreft leefbaarheid en groei, indien men ze zou willen gebruiken als uitgangsmateriaal voor een celexpansie proce dure. Hun potentieel om in-vivo stabiel, hyalien kraakbeen te kunnen aan maken moet echter nog bepaald worden.
Table of Contents: Table of contents

Acknowledgements

List of abbreviations

Chapter 1: General Introduction on (osteo-)chondral lesions of the ankle joint and aims of the study
1.1. History and terminology
1.2. Aetiology
1.3. Epidemiology
1.3.1. Incidence
1.3.2. Age, gender, side
1.3.3. Localisation
1.4. Evolution
1.4.1. Natural healing
1.4.2. Progression
1.5. Clinical presentation
1.6. Classification
1.7. Diagnosis
1.8. Treatment
1.8.1. General strategies
1.8.2. Non-operative treatment
1.8.3. Operative treatment
1.8.3.1. Debridement and bone marrow stimulation
1.8.3.2. Securing a lesion to the talar dome
1.8.3.3. Replacing hyaline cartilage or stimulating its regeneration
1.8.3.3.1. Autologous osteochondral grafts
1.8.3.3.2. Osteochondral allografts
1.8.3.3.3. Autologous chondrocyte implantation
1.9. Future directions
1.10. Outcome of the treatment procedures
1.11. Problems & Pitfalls
1.12. Aims of the thesis
1.13 References

Chapter 2: Methodology
2.1. Choice of the location on the talar dome as the biopsy site to be studied
2.2. Set-up, instruments used, images to be analysed and digital measurements for the anatomic study
2.3. Choice of the material used to represent the cartilage layer in the physiological joint model
2.4. Physiological joint model and test set-up
2.5. Creation of a calibration curve
2.6. Choice of the pressure sensitive transducer
2.7. Writing the custom-made macros in Java
2.8. The elaboration of the raw data
2.9. Choice of the type of specimens to be used
2.10. Design of the custom-made tilting platform and the connecting device
2.11. Collection of the fragments of debrided cartilage during arthroscopy

Chapter 3: The postero-medial rim of the talar dome as the site to harvest cartilage in the ankle: an anatomic study
3.1. Abstract
3.2. Introduction
3.3. Methods
3.4. Results
3.5. Discussion
3.6. Conclusions
3.7. References

Chapter 4: Repeatability and contact stress gradient detection of sealed pressure sensitive film when used in a physiological joint model
4.1. Abstract
4.2. Introduction
4.3. Materials and Methods
4.4. Results
4.5. Discussion
4.6. References

Chapter 5: High inter-specimen variability of baseline data for the tibio-talar contact area
5.1. Abstract
5.2. Introduction
5.3. Methods
5.4. Results
5.5. Discussion
5.6. Conclusions
5.7. References

Chapter 6: Changes in contact area characteristics of the ankle after a cartilage biopsy at the postero-medial rim of the talar dome
6.1. Summary
6.2. Introduction
6.3. Materials and Methods
6.4. Results
6.5. Discussion
6.6. References

Chapter 7: Chondrocytes released from debrided ankle cartilage biopsies show similar viability and superior growth kinetics compared to chondrocytes released from healthy cartilage
7.1. Abstract
7.2. Introduction
7.3. Materials and Methods
7.4. Results
7.5. Discussion
7.6. References

Chapter 8: General discussion
8.1. Donor site morbidity
8.2. Differing characteristics of chondrocytes originating from different anatomical positions
8.3. Which cells to use to repair a joint surface defect by a tissue engineering procedure?
8.4. Health economic issues concerning Autologous Chondrocyte Implantation
8.5. Future directions for post-doc research
8.6. Final remarks
8.7 References

Summary

Samenvatting

Riassunto

Appendix I: Iatrogenic osteochondral kissing lesion after transmalleolar drilling of the talar dome: a case report

Appendix II: Modified set-up to create the calibration curve for sealed pressure sensitive film

Appendix III: Per specimen cross-check among the changes in the contact characteristics of the ankle after a cartilage biopsy at the postero-medial rim of the talar dome

References

Curriculum Vitae & Bibliography
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Orthopaedics Section (-)
Rheumatology Section (-)
Biomechanics Section

Files in This Item:
File Status SizeFormat
Def Text R7.pdf Published 79584KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.