cartilagine anatomia

La cartilagine
articolare
1.Anatomia
2.Fisiologia
3.Eziologia
4.Processi riparativi
5.Trattamento sperimentale
6.Clinica
7.Diagnosi
8.Classificazione
9.Chirurgia
10.Trattamento riabilitativo
cartilagine
anatomia
Lamina splendens
Strato superficiale (zona I)
Starato intermedio (zona II)
Strato profondo (zona III)
Strato - zona calcifica (zona IV)
 I condrociti rappresentano il 2 % del
volume totale della cartilagine.
Nella cartilagine immatura la
percentuale di condrociti è molto
maggiore ma tende a diminuire
raggiungendo il valore più basso tra i 20
e 30 anni.
cartilagine
anatomia
cartilagine
anatomia
Il condrone converte le tensioni
meccaniche in stimoli metabolici
Superato un valore limite, risulta
impossibile, per il condrone, qualsiasi
tentativo di adattamento funzionale
cartilagine
Fibre collagene: Classe II, III,
IX, X
anatomia
Fibre collagene: distribuzione arciforme sec. Benninghoff
Funzione: elasticità e resistenza alla trazione
Matrice:
Gel (acqua 67 - 85%)
Proteoglicani: nucleo proteico glicosaminoglicani
cartilagine
anatomia
Funzione: deformabilità e resistenza alla compressione
cartilagine
fisiologia
* Carico
* Nutrizione
* Movimento
cartilagine
fisiologia
Carico
Gli stress meccanici devono avere caratteristiche di
qualità e di intensità appropriate per non alterare il
metabolismo della cartilagine; per le sue caratteristiche
viscolelastiche la cartilagine è più idonea a sopportare
carichi
in
compressione
intermittente
applicati
rapidamente
cartilagine
fisiologia
Carico
cartilagine
fisiologia
La compressione intermittente consente la spremitura
di liquido interstiziale dalla matrice e la reimbibizione
durante la fase di decompressione
Nutrizione
cartilagine
fisiologia
La diffusione dei nutrienti attraverso la matrice è
regolata prevalentemente dal tipo di carica elettrica
La penetrazione del glucosio e decisamente superiore
in presenza di movimento.
Movimento
cartilagine
 Immobilized canine knees: <PG
41% by 6 days
 No loading improve cartilage
thinning and atrophy
 Remobilization can reverse some
of changes to the articular
cartilage (depend on the lenght
of immobilization).
“The importance of motion
Guse and Steiner, Sports medicine and arthroscopy review, 1996
fisiologia
cartilagine
fisiologia
Movimento
GAG synthesis
Non-wheight
bearing
GAG synthesis
Cyclic loading
Moderate running
GAG synthesis
Static loading
Strenuous running
Osteoarthritis and articular cartilage use, disuse and
abuse: experimental study
Buckwalter J.A.
Journal of Rheumatology, vol. 22, suppl. 43, 13-15, 1995
cartilagine
Effects of exercise
on articular cartilage
fisiologia
Intermittent weight bearing= ↑ GAG
Static weight bearing = ↓ GAG
Moderate running (4 Km /die): ↑ GAG
Strenuous running (20 Km /die) : ↓ GAG
Hallet M.B. e coll
Sports Medicine and Arthroscopy Review
1994
cartilagine
fisiologia
Small HEAT SHOCK PROTEINS (HSPs)
Stress Proteins
cartilagine
fisiologia
Le HSPs si legano alle proteine del citoscheletro
bloccando l’azione dei radicali liberi
ONOO
O2-
HOHOCl
Danno cartilagine
DIRETTO
Sollecitazioni statico-dinamiche
abnormi
•acute: trauma
•croniche: deviazione asse, iperipopressione, instabilità,
immobilizzazione
Dismetaboliche
•gotta, condrocalcinosi, ocronosi
Iatrogene (cortisone)
eziologia
Danno cartilagine
eziologia
INDIRETTO
Flogosi membrana sinoviale
Alterazione del liquido sinoviale
Lesioni dell’osso subcondrale
•Neoplasie
•Processi infiammatori
cartilagine
Reparative process
Necrosis
Dilatation
Granulation tissue
processi riparativi
cartilagine
processi riparativi
Necrosis
“Chondrocytes are relatively insensitive to
hypoxia, and probably less cell death than
other body tissue, such as bone”
H. Mankin, J.Bone J.Surg. 460-465, 64 A, 1982
cartilagine
processi riparativi
INFLAMMATION
IS ABSENT
“The process of transudation, exudation
and haematoma formation are absent”
No blood
No clot
H. Mankin, J.Bone J.Surg. 460-465, 64 A, 1982
cartilagine
processi riparativi
REPAIR
“THE ABSENCE OF AN INFLAMMATORY PHASE,
NECESSARY TO BRING IN BLOOD VESSELS AND
INDIFFERENTIATED CELLS THAT COULD MODULATE
OR DIFFERENTIATE INTO FIBROBLAST OR
CHONDROBLAST, LIMITS THE NUMBER OF CELLS
THAT ARE AVIABLE TO RESPOND TO THE TRAUMA”
H. Mankin, J.Bone J.Surg. 460-465, 64 A, 1982
cartilagine
processi riparativi
“Chondrocytes have little potential
for cell replication"
“During chronic injury, chondrocytes
can replicare their DNA, and increase
their rate of matrix synthesis”
H. Mankin, J.Bone J.Surg. 460-465, 64 A, 1982
Lesioni
superficiali
cartilagine
processi riparativi
Nelle lesioni superficiali il meccanismo di
riparazione è affidato all’attività dei condrociti
limitrofi, i quali riescono solo parzialmente a
colmare il difetto cartilagineo
Lesioni
profonde
cartilagine
processi riparativi
Nelle lesioni profonde il processo riparativo è
affidato alla penetrazione vascolare dall’osso
subcondrale con formazione di fibrocartilagine
cartilagine
processi riparativi
Membrana sinoviale
cartilagine
processi riparativi
Catabolic effects
Anabolic effects
IL-1
TGF-beta
TNF
IGF
IL-17
bFGF
Cytokines in cartilage injury and repair
M.Lotz
Clin. Orthop. October 2001
cartilagine
trattamento sperimentale
 Growth factors
 Scaffold
 Stem cells
 Cartilage regeneration
Scott P. et al., Clin Orthop 367S, 1999
cartilagine
trattamento sperimentale
 Sizing of CFM
 Hole: 5 mm in diameter
and 3 mm in depth
cartilagine
trattamento sperimentale
Innesti omologhi
crioconservati
Impianto di lembo
peduncolato del corpo di
Hoffa
Impianto di
lembo di periostio
Impianto di condrociti
su matrice
cartilagine
trattamento sperimentale
Innesti omologhi osteocondrali crioconservati
cartilagine
trattamento sperimentale
Innesto di periostio
 Cellule mesenchimali
 Fattori di crescita
 Scaffold
cartilagine
trattamento sperimentale
 Lembo peduncolato dal corpo di Hoffa
Cellule mesenchimali
Fattori di crescita
Wickham M. et coll., Clin Orthop, vol. 1 (412) 2003
cartilagine
trattamento sperimentale
Condrociti in coltura
3 gg
Proliferazione
15 gg
7 gg
Confluenza
Dedifferenziazione
Condrocita
differenziato
cartilagine
trattamento sperimentale
Condrociti in coltura
cartilagine
trattamento sperimentale
Cellule staminali embrionali

Cartilaginous tissue was first
observed at four weeks
after transplantation.

Eight
weeks
after
implantation the cells in the
repair cartilage were round
and form numerous small
clump.
cartilagine
trattamento sperimentale
Artscan 200
Arthroscopic cartilage stiffness tester
Indentation instrument for the measurment of cartilage stifness under arthroscopic control
T. Lyyra and coll. Aled. Eug. Phys. Vol. 17, n° 5, 1995
Procedura di
misurazione
cartilagine
trattamento sperimentale
Applicare una forza perpendicolare ed intermittente
sulla superficie cartilaginea
Eseguire da 3 a 5 misurazioni per area, di 1-2 sec
ciascuna
Mantenere il livello di tensione totale applicata
costante ad almeno 10 N (Rod scale)
Mantenere il livello di tensione locale (Identer scale)
prossimo al max.
cartilagine
trattamento sperimentale
cartilagine
trattamento sperimentale
Analisi dei risultati
Cartilagine sana: Min = 0.00 N
Max = 6.84 N
Mean = 1.87 N
Cartilagine malacica: Min = 0.00 N
Max = 3.65 N
Mean = 0.46 N
cartilagine
clinica
Dolore
Versamento
 Blocco articolare
Impotenza funzionale
cartilagine
diagnosi
La metodica dGEMRIC fornisce importanti
informazioni sulla composizione in GAG.
cartilagine
classificazione
Grado I
Grado
II
Grado
III
Grado
IV
International Cartilage Repair
Society
cartilagine
Indicazioni
Grado I
Grado II
trattamento
Conservativo
Palliativo
Grado III
Riparativo
Grado IV
Ricostruttivo
cartilagine
Palliativi
(sintomatici)
trattamento
Lavaggio artroscopico
Debridement
Shaving
Condrocompattazione
Ricostruttivi
Riparativi
Innesti OC autologhi
Condroabrasione
Innesti OC omologhi
Perforazioni
Trapianto di condrociti
Microfratture
Indicazioni
cartilagine
trattamento
Paziente sintomatico
Età < 50 anni
Difetto non osteoartrosico
Ginocchio stabile
Non deviazioni dell’asse
Assenza di patologie infiammatorie
Menischi integri
Controindicazioni
Gravi alterazioni osteoartrosiche
Deviazioni assiali > 5°
Instabilità
Rigidità
Malattie infiammatorie
Sintomatologie non meccaniche
Sovraccarico ponderale
L’incapacità di utilizzare l’arto
controlaterale durante il periodo
di riabilitazione
 Pregressi interventi chirurgici








cartilagine
trattamento
Lesioni cartilaginee
(grado I)
Sintomatici:
Lavaggio artroscopico
Debridement
Shaving
cartilagine
trattamento
Lesioni cartilaginee
(grado II-III)
Procedura riparativa
Condroabrasione
Perforazioni
Microfratture
cartilagine
trattamento
Lesioni cartilaginee
(grado III-IV)
Procedura ricostruttiva
Innesti OC autologhi
Innesti OC omologhi
Trapianto di condrociti
cartilagine
trattamento
Autologous
chondrocytes
implantations
cartilagine
trattamento
 The idea of ACI was proposed by Brittberg with the aim to supply
the defect with a homogeneous population of chondrocytes that
would produce an optimal and enduring cartilage matrix
Autologous chondrocytes
implantations
cartilagine
trattamento
 The positive clinical results obtained indicate that ACI is a safe
and effective therapeutic option for the treatment of articular
cartilage lesions
 IKDC subjective evaluation: absence of symptom in 95 %
ACI: Limits
 Follow-up
 Biomechanical evaluation
 Hyalinelike tissue
 Matrix-induced autologous implantation
Articular cartilage engineering with Hyalograft C:3-year clinical results.
Marcacci and coll., Clin.Orthop., 435, June 2005
cartilagine
conclusioni
Numerose possibilità terapeutiche
Scelta in rapporto al profilo clinico
del paziente
Sintomi, caratteristiche della lesione,
patologie associate, livello di attività
Aspettative del paziente
Riabilitazione
Mobilizzazione passiva continua ( C.P.M.) viene utilizzata per:
 Ridurre l’edema e diminuire il dolore post-operatorio;
 Prevenire lo sviluppo di aderenze, contratture e
l’immobilizzazione;
 Ripristinare l’articolarità e mantenere una certa elasticità
muscolare;
 Favorire i processi di cicatrizzazione;
 Stimolare la produzione di liquido sinoviale
Trattamento in
ambulatorio
Elettrostimolazione con correnti di Kotz per il
retto e vasto mediale del quadricipite e
crioterapia
Trattamento
riabilitativo
Esercizi per il ripristino del
tono-trofismo muscolare
Esercizi isometrici e
isotonici
Esercizi propriocettivi
Esercizi di rinforzo muscolare
Fase di transizione
Esercizi con il carico intermittente
La cartilagine è in grado di riconoscere la
diversità dello stimolo meccanico connessa alla
variabile tempo di applicazione e di adattare il
metabolismo in funzione dello stesso.
Carico intermittente
Gli esercizi con il carico
intermittente permettono
al tessuto cartilagineo di
comportarsi come un
elastico che si deforma
sotto carico e si rilassa
istantaneamente alla
rimozione dello stimolo
meccanico al fine di
incentivare la
differenziazione delle
cellule del trapianto e il
ristoro metabolico della
cartilagine.
Carico intermittente
Il processo di
neoformazione
cartilaginea è
direttamente correlabile
all’attività biomeccanica
espressa nel periodo
post-operatorio in base
alla durata, intensità e
ripetizione dell’esercizio.
Carico assiale continuo
Se il carico viene applicato
lentamente o lasciato per
lungo tempo la deformazione
del tessuto aumenterà nel
tempo, il liquido interstiziale
verrà sempre più espulso
con conseguente aumento
dell’usura e dell’attrito tra
le superfici articolari.
Tecniche P.N.F.
Esercizi di coordinazione a catena
cinetica aperta
Esercizi di coordinazione
con carico intermittente
Esercizi con gli elastici
Fase del recupero
funzionale
Leg-press
Leg-extension