Intervention Review

Autologous chondrocyte implantation for full thickness articular cartilage defects of the knee

  1. Haris S Vasiliadis2,*,
  2. Jason Wasiak3

Editorial Group: Cochrane Bone, Joint and Muscle Trauma Group

Published Online: 6 OCT 2010

Assessed as up-to-date: 13 APR 2011

DOI: 10.1002/14651858.CD003323.pub3


How to Cite

Vasiliadis HS, Wasiak J. Autologous chondrocyte implantation for full thickness articular cartilage defects of the knee. Cochrane Database of Systematic Reviews 2010, Issue 10. Art. No.: CD003323. DOI: 10.1002/14651858.CD003323.pub3.

Author Information

  1. 2

    Sahlgrenska University Hospital, Gothenburg University, Molecular Cell Biology and Regenerative Medicine, Gothenburg, Sweden

  2. 3

    Monash University, Alfred Hospital, Victorian Adult Burns Service and School of Public Health and Preventative Medicine, Melbourne, Victoria, Australia

*Haris S Vasiliadis, Molecular Cell Biology and Regenerative Medicine, Sahlgrenska University Hospital, Gothenburg, SE-413 45, Sweden. vasiliadismd@gmail.com. hvasil@cc.uoi.gr.

Publication History

  1. Publication Status: New search for studies and content updated (no change to conclusions)
  2. Published Online: 6 OCT 2010

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Abstract

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Background

Treatments for managing articular cartilage defects of the knee, including drilling and abrasion arthroplasty, are not always effective. When they are, long-term benefits may not be maintained and osteoarthritis may develop. An alternative is autologous chondrocyte implantation (ACI), the surgical implantation of healthy cartilage cells into the damaged areas.

Objectives

To determine the efficacy and safety of ACI in people with full thickness articular cartilage defects of the knee.

Search methods

We searched the Cochrane Bone, Joint and Muscle Trauma Group Specialised Register (14 January 2011), the Cochrane Central Register of Controlled Trials (The Cochrane Library 2010, Issue 4), MEDLINE (1948 to January Week 1 2011), EMBASE (1980 to Week 1 2011), SPORTDiscus (1985 to 14 January 2011), the WHO International Clinical Trials Registry Platform (26 January 2011), and Current Controlled Trials (26 January 2011).

Selection criteria

Randomised and quasi-randomised trials comparing ACI with any other type of treatment (including no treatment or placebo) for symptomatic cartilage defects of the medial or lateral femoral condyle, femoral trochlea or patella.

Data collection and analysis

Review authors selected studies for inclusion independently. We assessed risk of bias based on adequacy of the randomisation and allocation concealment process, potential for selection bias after allocation and level of masking. We did not pool data due to clinical and methodological heterogeneity.

Main results

Six heterogeneous trials were identified with 442 participants. Methodological flaws of the included trials included incomplete follow-up and inadequate reporting of outcomes. Three trials compared ACI versus mosaicplasty. One reported statistically significant results in favour of ACI at one year in the numbers of people with 'good' or 'excellent' functional results. Conversely, another trial found significant improvement for the mosaicplasty group when assessed using one functional scoring system at two years, but no statistically significant differences based on two other scoring systems. A third trial found no difference between ACI and mosaicplasty, 10 months on average after the surgery.

There was no statistically significant difference in functional outcomes at two years in a single trial comparing ACI with microfracture nor in the functional results at 18 months of a single trial comparing characterised chondrocyte implantation versus microfracture. However, the results at 36 months for this trial seemed to indicate better functional results for characterised chondrocyte implantation compared with those for microfracture. The sixth trial comparing matrix-guided ACI versus microfracture found significantly better results for functional outcomes at two year follow-up in the MACI group.

Authors' conclusions

There is insufficient evidence to draw conclusions on the use of ACI for treating full thickness articular cartilage defects in the knee. Further good quality randomised controlled trials with long-term functional outcomes are required.

 

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Autologous chondrocyte implantation for full thickness articular cartilage defects of the knee

A layer of cartilage covering the knee joint surfaces acts to protect the joint and reduce friction. Damage to the cartilage (articular surface) can decrease mobility of the joint and cause pain on movement. Continuing deterioration of the surface may lead to osteoarthritis. Treatments for damaged cartilage include relieving symptoms, surgically cleaning up the joint, or surgically re-establishing the cartilage layer. The latter is done using marrow stimulation techniques (such as microfracture), mosaicplasty (also known as osteochondral cylinder transplantation), and more recently with implantation of healthy cartilage cells (chondrocytes). In the technique of autologous chondrocyte implantation (ACI), a small piece of cartilage is retrieved from the knee joint. This piece is brought to a laboratory where it is digested to free the chondrocyte cells; these cells are subsequently cultured in a culture media in order to expand the numbers of cells. Then, with a second surgery, the cells are placed into the joint defect in an effort to produce a tissue that substitutes the normal cartilage.

This review includes six small randomised controlled trials that compared ACI with either mosaicplasty or microfracture. Although there are some promising results for ACI compared with microfracture from one trial, the evidence from two other trials testing the same comparison did not confirm these. None of the other three trials testing different comparisons provided conclusive evidence in favour of ACI, although the longer-term results suggest that the results for some types of ACI may improve over time. The review identified several ongoing trials that should help to provide evidence to inform on the use of ACI in the future. Meanwhile, there is insufficient evidence to draw conclusions on the use of ACI.

 

Résumé

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Implantation de chondrocytes autologues pour le traitement des lésions d'épaisseur totale du cartilage articulaire du genou

Contexte

Les traitements utilisés dans la prise en charge des lésions du cartilage articulaire du genou, y compris la perforation et l'arthroplastie par abrasion, ne sont pas toujours efficaces. Lorsqu'ils le sont, les bénéfices ne se maintiennent pas toujours à long terme et une arthrose peut se développer. L'une des alternatives consiste à recourir à l'implantation de chondrocytes autologues (ICA), une implantation chirurgicale de cellules cartilagineuses saines dans les zones affectées.

Objectifs

Déterminer l'efficacité et l'innocuité de l'ICA chez les patients présentant des lésions d'épaisseur totale du cartilage articulaire du genou.

Stratégie de recherche documentaire

Nous avons consulté le registre spécialisé du groupe Cochrane sur les traumatismes ostéo-articulaires et musculaires (14 janvier 2011), le registre Cochrane central des essais contrôlés (Bibliothèque Cochrane, 2010, numéro 4), MEDLINE (1948 à la 1ère semaine de janvier 2011), EMBASE (1980 à la semaine 1 de 2011), SPORTDiscus (1985 au 14 janvier 2011), le système d'enregistrement international des essais cliniques de l'OMS (26 janvier 2011) et Current Controlled Trials (26 janvier 2011).

Critères de sélection

Les essais randomisés et quasi-randomisés comparant une ICA à n'importe quel autre traitement (y compris une absence de traitement ou un placebo) dans les lésions cartilagineuses symptomatiques du condyle fémoral médial ou latéral, de la trochlée fémorale ou de la rotule.

Recueil et analyse des données

Les auteurs de revue ont sélectionné les études à inclure de manière indépendante. Nous avons évalué le risque de biais sur la base du processus de randomisation et d'assignation secrète, du biais de sélection potentiel après l'assignation et du niveau d'assignation en aveugle. Nous n'avons pas combiné les données en raison de l'hétérogénéité clinique et méthodologique des essais.

Résultats Principaux

Six essais hétérogènes portant sur 442 participants ont été identifiés. Les essais inclus présentaient des défauts méthodologiques, notamment un suivi incomplet et une documentation inadéquate des critères de jugement. Trois essais comparaient une ICA à une greffe en mosaïque. Un essai rapportait des résultats statistiquement significatifs en faveur de l'ICA à un an en termes de nombre de patients présentant des résultats fonctionnels bons à excellents. À l'inverse, un autre essai rapportait une amélioration significative dans le groupe de la greffe en mosaïque lors d'une évaluation effectuée à l'aide d'un système de notation fonctionnelle à deux ans, mais aucune différence statistiquement significative sur la base de deux autres systèmes de notation. Un troisième essai ne rapportait aucune différence entre l'ICA et la greffe en mosaïque 10 mois en moyenne après la chirurgie.

Aucune différence statistiquement significative n'était observée en termes de résultats fonctionnels à deux ans dans un seul essai comparant l'ICA à la microfracture, ou en termes de résultats fonctionnels à 18 mois dans un seul essai évaluant l'implantation de chondrocytes caractérisés par rapport à la microfracture. Néanmoins, les résultats de cet essai à 36 mois semblaient suggérer que l'implantation de chondrocytes caractérisés entraînait de meilleurs résultats fonctionnels que la microfracture. Le sixième essai, qui comparait une ICA guidée par matrice à une microfracture, rapportait des résultats significativement supérieurs concernant les critères de jugement fonctionnels lors du suivi à deux ans dans le groupe de l'ICAM.

Conclusions des auteurs

Les preuves sont insuffisantes pour tirer des conclusions définitives concernant l'utilisation de l'ICA dans le traitement des lésions d'épaisseur totale du cartilage articulaire du genou. D'autres essais contrôlés randomisés de bonne qualité examinant des critères de jugement fonctionnels à long terme sont nécessaires.

 

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Implantation de chondrocytes autologues pour le traitement des lésions d'épaisseur totale du cartilage articulaire du genou

Implantation de chondrocytes autologues pour le traitement des lésions d'épaisseur totale du cartilage articulaire du genou

La couche de cartilage qui couvre les surfaces articulaires du genou permet de protéger l'articulation et de réduire la friction. L'endommagement du cartilage (surface articulaire) peut réduire la mobilité de l'articulation et provoquer des douleurs en mouvement. La détérioration continue de la surface peut entraîner l'apparition d'arthrose. Les traitements du cartilage endommagé peuvent consister à soulager les symptômes, nettoyer chirurgicalement l'articulation ou remplacer chirurgicalement la couche de cartilage. Cette dernière intervention peut être effectuée à l'aide de techniques de stimulation de la moelle (telles que la microfracture), une greffe en mosaïque (également connue sous le nom de greffe de cylindres ostéochondraux) et, plus récemment, par l'implantation de cellules cartilagineuses saines (chondrocytes). La technique de l'implantation de chondrocytes autologues (ICA) consiste à prélever un petit morceau de cartilage de l'articulation du genou. Ce morceau est digéré en laboratoire pour libérer les cellules chondrocytes ; ces cellules sont ensuite cultivées dans un milieu de culture afin de leur permettre de se multiplier. Une seconde chirurgie est alors pratiquée pour implanter les cellules dans les lésions articulaires afin de tenter de produire un tissu capable de remplacer le cartilage normal.

Cette revue inclut six petits essais contrôlés randomisés comparant une ICA à une greffe en mosaïque ou une microfracture. Les résultats prometteurs associés à l'ICA par rapport à la microfracture dans un essai ne sont pas confirmés par les preuves issues de deux autres essais évaluant la même comparaison. Aucun des trois autres essais évaluant différentes comparaisons ne rapportait de preuves concluantes en faveur de l'ICA, mais les résultats à plus long terme suggèrent une amélioration des résultats au fil du temps après certains types d'ICA. Cette revue a identifié plusieurs essais en cours qui devraient apporter des preuves susceptibles d'orienter l'utilisation de l'ICA à l'avenir. En attendant cela, les preuves sont insuffisantes pour tirer des conclusions définitives concernant l'utilisation de l'ICA.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 1st July, 2013
Traduction financée par: Pour la France : Minist�re de la Sant�. Pour le Canada : Instituts de recherche en sant� du Canada, minist�re de la Sant� du Qu�bec, Fonds de recherche de Qu�bec-Sant� et Institut national d'excellence en sant� et en services sociaux.

 

摘要

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背景

膝蓋的全層的關節軟骨損傷後的自體軟骨移植

膝蓋的關節軟骨缺損後的治療包括打洞及磨平成形術,但都不是非常有效。 當無法維持長期的療效或骨關節炎發生時,可能導致病患需要全膝關節的置換術。 另一個替代方案是利用手術將健康的軟骨組織植入受損的部位(自體軟骨移植。)

目標

檢視患有膝蓋關節全層軟骨損傷後的病患以自體軟骨移植 (autologous cartilage implantation; ACI)來治療的療效。

搜尋策略

我們搜尋了 the Cochrane Bone, Joint and Muscle Trauma Group Specialised Register (2005年12月15日), the Cochrane Central Register of Controlled Trials (The Cochrane Library, Issue 3, 2005), MEDLINE (1966 年 −2005年12月), CINAHL (1982年 −2004年12月第2周)、EMBASE (1988年 −2005年第50周)、 SPORTDiscus (1830年 −2005年1月)以及National Research Register Issue 3, 2005年第三期。

選擇標準

使用隨機試驗及半隨機試驗來比較自體軟骨移植併用其他任何一種治療方式(包括無治療或安慰劑治療)來治療系統性的內側或外側股骨踝狀突、股骨滑車或膝蓋骨之軟骨受損。

資料收集與分析

兩位文獻回顧作者獨立地選擇納入的研究。我們以隨機過程、隱藏配置過程的足夠性、配置後或遮蓋後選擇偏差的可能性來評估了研究品質。 研究中的數據因為臨床上及試驗方式上的異質性而沒有收集。

主要結論

我們納入了四個隨機對照試驗(266位參與者)。一個 ACI vs. mosaicplasty試驗指出在自體軟骨移植後一年時會有顯著的治療效果(但僅在納入軟骨損傷的參與者的次群組中),88%的病患使用ACI後有良好的療效而69%的人則是使用 mosaicplasty後有良好的療效。 第二個比較 ACI vs. mosaicplasty的試驗在第二年時並無在臨床結果上發現任何統計上的不同。 在一個比較ACI及 mosaicplasty的兩年試驗中並無發現任何重大的不同。 另外,一個 matrixguided ACI 和 microfracture做比較的試驗並沒有包含足夠的長期性結果來達到能夠下定義的結論。

作者結論

使用自體軟骨移植和其他的軟骨面重建技巧的治療方式有逐漸增加的趨勢。然而目前沒有證據證明在自體軟骨移植及其他治療法中有任何重大的不同。 我們需要其他含有長期功能結果且良好品質的隨機對照試驗。

翻譯人

此翻譯計畫由臺灣國家衛生研究院(National Health Research Institutes, Taiwan)統籌。

總結

植入健康的軟骨細胞在全層的膝關節軟骨損傷後會於膝關節處生長。 一層附蓋在膝關節表面上的軟骨可以減少摩擦及關節上的機械性負擔。 這層軟骨(關節表面)的損傷或斷裂會降低關節活動性並導致活動時疼痛,持續的惡化會導致早期關節炎的發生。 治療方式包括緩解治療、手術清理關節面、或手術重建軟骨層。 後者以使用骨髓刺激技巧 (例如磨平成形術、打洞和微骨折)、mosaicplasty(也就是骨及軟骨間的圓柱狀移植法)、及植入更多健康的軟骨細胞。 這些軟骨細胞是從關節中取出健康的細胞再行培養生長出來(自體軟骨移植),主要用於改善新生軟骨層的耐用性。 作者們搜尋醫療文獻並納入了四個對照性研究。 儘管當中一個試驗對軟骨自體移植存有些效果讓人期待,卻仍然缺乏與其他療法在療效上做比較的證據。 主要的問題與中長期的結果以及不同種類的軟骨修復的持久度有關。 手術併發症與術後復建也是非常重要的考量因素。