Traumatology and Orthopedics of RussiaTraumatology and Orthopedics of RussiaТравматология и ортопедия России2311-29052542-0933Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics166910.21823/2311-2905-1669CLINICAL STUDIESКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯClinical studiesResearch ArticleIntraosseous Injection of Autologous Bone Marrow Aspirate Concentrate and Platelet-Rich Plasma for Treatment of Knee OsteoarthritisВнутрикостное введение аутологичных концентрата костного мозга и обогащенной тромбоцитами плазмы при лечении остеоартрита коленного суставаhttps://orcid.org/0000-0001-7507-0570MalaninDmitriy A.МаланинДмитрий АлександровичMalaninDmitriy A.
Russian Federation

Dr. Sci. (Med.), Professor

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и ВПХ

Dr. Sci. (Med.), Professor

malanin67@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3062-2543SikilindaVladimir D.СикилиндаВладимир ДаниловичSikilindaVladimir D.
Russian Federation

Dr. Sci. (Med.), Professor

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой травматологии и ортопедии

Dr. Sci. (Med.), Professor

sikilinda_vd@rostgmu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7779-4863GorbatenkoAndrei I.ГорбатенкоАндрей ИвановичGorbatenkoAndrei I.
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.)

канд. мед. наук, доцент, кафедра травматологии и ортопедии

Cand. Sci. (Med.)

gorbatenkophmd@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1797-2431DemeshchenkoMaxim V.ДемещенкоМаксим ВасильевичDemeshchenkoMaxim V.
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.)

канд. мед. наук, доцент кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ

Cand. Sci. (Med.)

maximus275@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7375-5365SuchilinIl’ya A.СучилинИлья АлексеевичSuchilinIl’ya A.
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.)

канд. мед. наук, доцент кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ

Cand. Sci. (Med.)

omnio@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7512-492XKondrashenkoVladimir V.КондрашенкоВладимир ВладимировичKondrashenkoVladimir V.
Russian Federation

аспирант кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ

vovamail2009@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5922-7099KostyanayaNataliya O.КостянаяНаталия ОлеговнаKostyanayaNataliya O.
Russian Federation

биолог, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

mornatalia@yandex.ruVolgograd State Medical UniversityФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет» Минздрава РФVolgograd State Medical UniversityRostov State Medical UniversityФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава РФRostov State Medical UniversitySouthern Federal UniversityФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»Southern Federal University2912202127469812109202110112021Copyright ©; 2021, Malanin D.A., Sikilinda V.D., Gorbatenko A.I., Demeshchenko M.V., Suchilin I.A., Kondrashenko V.V., Kostyanaya N. .Copyright ©; 2021, Маланин Д.А., Сикилинда В.Д., Горбатенко А.И., Демещенко М.В., Сучилин И.А., Кондрашенко В.В., Костяная Н.О.Copyright ©; 2021,2021Malanin D.A., Sikilinda V.D., Gorbatenko A.I., Demeshchenko M.V., Suchilin I.A., Kondrashenko V.V., Kostyanaya N. .Маланин Д.А., Сикилинда В.Д., Горбатенко А.И., Демещенко М.В., Сучилин И.А., Кондрашенко В.В., Костяная Н.О.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journal.rniito.org/jour/article/view/1669

The aim of the study was to determine the effectiveness of autologous bone marrow aspirate concentrate (BMAC) and platelet-rich plasma (PRP) intraosseous injection in the treatment of patients with knee OA stages II-III.

Methods: The multicenter randomized study involved 40 patients (27 women, 13 men, average age 67.0±7.8 years, BMI 32.7±4.8, duration of disease 17.3±3.7 months) with knee OA of stages II-III according to the Kellgren-Lawrence (K-L) classification. Patients of the main (BMAC group) group (n=19) underwent a single intraosseous injection of BMAC, in the comparison group (n = 21) – a PRP injection (PRP group). The results were evaluated after 1, 3, 6, 12 months with the verbal rating scale (VRS), VAS, Leken and WOMAC scales.

Results: Comparison of the results in the groups on the VRS showed that at an earlier time (3 and 6 months), the preferences of patients were in favor of the treatment of BMAC (65% and 55% positive reviews) before PRP (55% and 45% positive reviews), whereas after 12 months the differences were insignificant. Analysis of VAS indicators in patients of both groups indicated a more pronounced decrease in the severity of pain syndrome after BMAC intraosseous injection. The analysis of the Leken scale indicators showed in favor of BMAC throughout the entire observation period, the differences were most pronounced in the first 3 months of observation. The ratio of the values of the WOMAC index in both patients groups indicated statistically significant differences that persisted in all periods of follow-up, the increase in indicators occurred to a lesser extent after the introduction of BMAC compared with PRP.

Conclusions: A single intraosseous BMAC injection has an advantage over a similar PRP injection in terms of pain, knee function and physical activity of patients at all follow-up periods. Both methods of treatment are equally safe.

Целью исследования являлось сравнение эффективности вводимых внутрикостно аутологичных концентрата костного мозга (ККМ) и обогащенной тромбоцитами плазмы (ОТП) при лечении пациентов с ОА коленного сустава II–III стадий. Материал и методы. В многоцентровом рандомизированном исследовании приняли участие 40 пациентов (27 женщин, 13 мужчин, средний возраст 67±7,8 лет, индекс массы тела 32,7±4,8, продолжительность заболевания 17,3±3,7 мес.) с ОА коленного сустава II–III стадий по классификации Kellgren – Lawrence (K-L). Пациентам основной группы (группа ККМ) (n = 19) выполняли однократную внутрикостную инъекцию ККМ, в группе сравнения (группа ОТП) (n = 21) — инъекцию ОТП. Результаты оценивали через 1, 3, 6, 12 мес. с использованием шкалы вербальной оценки удовлетворенности пациентов (ШВОУ), ВАШ, шкал Лекена и WOMAC. Результаты. Сравнение результатов в группах по ШВОУ показало, что в более ранние сроки (3 и 6 мес.) предпочтения пациентов оказывались в пользу лечения ККМ (65% и 55% положительных отзывов) перед ОТП (55% и 45% положительных отзывов), тогда как через 12 мес. различия были несущественными. Анализ показателей ВАШ у пациентов обеих групп указал на более выраженное снижение выраженности болевого синдрома после внутрикостного введения ККМ. Анализ показателей шкалы Лекена свидетельствовал в пользу ККМ на протяжении всего периода наблюдения, различия были наиболее выраженными в первые 3 мес. наблюдения. Соотношение значений индекса WOMAC в обеих группах пациентов свидетельствовало о статистически значимых различиях, сохраняющихся во всех сроках наблюдения, увеличение показателей происходило в меньшей степени после введения ККМ по сравнению с ОТП. Заключение. Однократное внутрикостное введение ККМ имеет преимущество перед аналогичным введением ОТП по показателям боли, функции коленного сустава и физической активности пациентов на всех сроках наблюдения. Оба метода лечения являются в равной мере безопасными.

bone marrow aspirate concentrateplatelet-rich plasmaknee osteoarthritisконцентрат костного мозгаобогащенная тромбоцитами плазмаостеоартрит коленного суставаГосударственное бюджетное финансированиеState budget financingАлексеева Л.И. Остеоартрит: эпидемиология, классификация, факторы риска и прогрессирования, клиника, диагностика, лечение. Современная ревматология. 2019;13(2):9-21. doi: 10.14412/1996-7012-2019-2-9-21.Alekseeva L.I. [Osteoarthritis: epidemiology, classification, risk factors, and progression, clinical presentation, diagnosis, and treatment]. Sovremennaya revmatologiya [Modern Rheumatology Journal]. 2019;13(2):9-21. (In Russian). doi: 10.14412/1996-7012-2019-2-9-21.Зайцева М.Ю., Нетылько Г.И., Каземерский А.В. Вопросы дифференциальной диагностики остеонекроза мыщелков бедренной и большеберцовой костей аваскулярного и посттравматического генеза. Травматология и ортопедия России. 2005;4(37):53-56.Zaitseva M.Ju., Netylko G.I., Kazemirsky A.V. [Problems of differential diagnostics of avascular and posttraumatic necroses of femoral and tibial condyles]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2005;4(37):53-56. (In Russian).Лычагин А.В., Гаркави А.В., Ислейих О.И., Катунян П.И., Боборов Д.С., Явлиева Р.Х. и др. Эффективность внутрикостного введения аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмы в зону отека костного мозга при остеоартрозе коленного сустава. Вестник РГМУ. 2019;(4):50-56. doi: 10.24075/brsmu.2019.053.Lychagin A.V., Garkavi A.V.,Islaieh O.I., Katunyan P.I., Bobrov D.S., Yavlieva R.H. et al. [Effectiveness of intraosseous infiltration of autologous platelet-rich plasma in the area of the bone marrow edema in osteoarthritis of the knee joint]. Vestnik RGMU [Bulletin of RSMU]. 2019;(4):50-56. (In Russian). doi: 10.24075/brsmu.2019.053.Маланин Д.А., Демещенко М.В., Черезов Л.Л., Грунин С.В. Эффективность применения плазмы обогащенной тромбоцитами при лечении пациентов с остеоартритом коленного сустава. Практическая медицина. 2020;18(4):29-35.Malanin D.A., Demeshchenko M.V., Cherezov L.L., Grunin S.V. [Efficacy of platelet-rich plasma for treating patients with knee osteoarthritis]. Prakticheskaya meditsina [Practical Medicine]. 2020;18(4):29-35. (In Russian).Маланин Д.А., Норкин А.И., Трегубов А.С., Демещенко М.В., Черезов Л.Л. Применение PRP-терапии при тендинопатиях вращательной манжеты и длинной головки двуглавой мышцы плеча. Травматология и ортопедия России. 2019;25(3):57-66. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-3-57-66.Malanin D.A., Norkin A.I., Tregubov A.S., Demeshchenko M.V., Cherezov L.L. [PRP-Therapy for Tendinopathies of Rotator Cuff and Long Head of Biceps]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2019;25(3):57-66. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-3-57-66.Некачалов В.В. Патология костей и суставов. СПб: Сотис; 2000. 285 с.Nekachalov V.V. [Pathology of bones and joints]. SPb: Sotis; 2000. 285 p.Andia I., Sánchez M., Maffulli N. Joint pathology and platelet-rich plasma therapies. Expert Opin Biol Ther. 2012;12(1):7-22. doi: 10.1517/14712598.2012.632765.Chahla J., Alland J.A., Verma N.N. Bone Marrow Aspirate Concentrate for Orthopaedic Use. Orthop Nurs. 2018;37(6):379-381. doi: 10.1097/NOR.0000000000000502.Choi B.H., Zhu S.J., Kim B.Y., Huh J.Y., Lee S.H., Jung J.H. Effect of platelet-rich plasma (PRP) concentration on the viability and proliferation of alveolar bone cells: an in vitro study. Int J Oral Maxillofac Surg. 2005;34(4):420-424. doi: 10.1016/j.ijom.2004.10.018.Eymard F., Ornetti P., Maillet J., Noel É., Adam P., Legré-Boyer V. et al. Intra-articular injections of platelet-rich plasma in symptomatic knee osteoarthritis: a consensus statement from French-speaking experts. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021;29(10):3195-3210. doi: 10.1007/s00167-020-06102-5.Fiz N., Delgado D., Garate A., Sánchez P., Oraa J., Bilbao A.M. et al. Intraosseous infiltrations of Platelet-Rich Plasma for severe hip osteoarthritis: A pilot study. J Clin Orthop Trauma. 2020;11(Suppl 4):S585-S590. doi: 10.1016/j.jcot.2019.12.012.Foster T.E., Puskas B.L., Mandelbaum B.R., Gerhardt M.B., Rodeo S.A. Platelet-rich plasma: from basic science to clinical applications. Am J Sports Med. 2009;37(11):2259-2272. doi: 10.1177/0363546509349921.Gianakos A.L., Sun L., Patel J.N., Adams D.M., Liporace F.A. Clinical application of concentrated bone marrow aspirate in orthopaedics: A systematic review. World J Orthop. 2017;8(6):491-506. doi: 10.5312/wjo.v8.i6.491.Giovanini A.F., Gonzaga C.C., Zielak J.C., Deliberador T.M., Kuczera J., Göringher I. et al. Platelet-rich plasma (PRP) impairs the craniofacial bone repair associated with its elevated TGF-β levels and modulates the co-expression between collagen III and α-smooth muscle actin. J Orthop Res. 2011;29(3):457-463. doi: 10.1002/jor.21263.Hernigou P., Auregan J.C., Dubory A., Flouzat- Lachaniette C.H., Chevallier N., Rouard H. Subchondral stem cell therapy versus contralateral total knee arthroplasty for osteoarthritis following secondary osteonecrosis of the knee. Int Orthop. 2018;42(11):2563-2571. doi: 10.1007/s00264-018-3916-9.Hernigou P., Bouthors C., Bastard C., Flouzat Lachaniette C.H., Rouard H., Dubory A. Subchondral bone or intra-articular injection of bone marrow concentrate mesenchymal stem cells in bilateral knee osteoarthritis: what better postpone knee arthroplasty at fifteen years? A randomized study. Int Orthop. 2021;45(2):391-399. doi: 10.1007/s00264-020-04687-7.Hernigou P., Delambre J., Quiennec S., Poignard A. Human bone marrow mesenchymal stem cell injection in subchondral lesions of knee osteoarthritis: a prospective randomized study versus contralateral arthroplasty at a mean fifteen year follow-up. Int Orthop. 2021;45(2):365-373. doi: 10.1007/s00264-020-04571-4.Holton J., Imam M., Ward J., Snow M. The Basic Science of Bone Marrow Aspirate Concentrate in Chondral Injuries. Orthop Rev (Pavia). 2016;8(3):6659. doi: 10.4081/or.2016.6659.Imam M.A., Mahmoud S.S.S., Holton J., Abouelmaati D., Elsherbini Y., Snow M. A systematic review of the concept and clinical applications of Bone Marrow Aspirate Concentrate in Orthopaedics. SICOT J. 2017;3:17. doi: 10.1051/sicotj/2017007.Jiang J., Chen J. Diagnostic issue on spontaneous osteonecrosis of medial tibial plateau. Chin Med J. 2019;132(6):755-756. doi: 10.1097/CM9.0000000000000119.21. Kobayashi Y., Saita Y., Nishio H., Ikeda H., Takazawa Y., Nagao M. et al. Leukocyte concentration and composition in platelet-rich plasma (PRP) influences the growth factor and protease concentrations. J Orthop Sci. 2016;21(5):683-689. doi: 10.1016/j.jos.2016.07.009.Kon E., Boffa A., Andriolo L., Di Martino A., Di Matteo B., Magarelli N. et al. Subchondral and intra-articular injections of bone marrow concentrate are a safe and effective treatment for knee osteoarthritis: a prospective, multi-center pilot study. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021. doi: 10.1007/s00167-021-06530-x.Kon E., Di Matteo B., Delgado D., Cole B., Dorotei A., Dragoo J. Platelet-rich plasma for the treatment of knee osteoarthritis: an expert opinion and proposal for a novel classification and coding system. Expert Opin Biol Ther. 2020;20(12):1447-1460. doi: 10.1080/14712598.2020.1798925.Krüger J.P., Hondke S., Endres M., Pruss A., Siclari A., Kaps C. Human platelet-rich plasma stimulates migration and chondrogenic differentiation of human subchondral progenitor cells. J Orthop Res. 2012;30(6):845-852. doi: 10.1002/jor.22005.Manferdini C., Maumus M., Gabusi E., Piacentini A., Filardo G., Peyrafitte J.A. et al. Adipose-derived mesenchymal stem cells exert antiinflammatory effects on chondrocytes and synoviocytes from osteoarthritis patients through prostaglandin E2. Arthritis Rheum. 2013;65(5):1271-1281. doi: 10.1002/art.37908.Di Matteo B., Polignano A., Onorato F., La Porta A., Iacono F., Bonanzinga T. et al. Knee Intraosseous Injections: A Systematic Review of Clinical Evidence of Different Treatment Alternatives. Cartilage. 2020:1947603520959403. doi: 10.1177/1947603520959403.de Vries-van Melle M.L., Narcisi R., Kops N., Koevoet W.J., Bos P.K., Murphy J.M. et al. Chondrogenesis of mesenchymal stem cells in an osteochondral environment is mediated by the subchondral bone. Tissue Eng Part A. 2014;20(1-2):23-33. doi: 10.1089/ten.TEA.2013.0080.Muiños-López E., Delgado D., Sánchez P., Paiva B., Anitua E., Fiz N. et al. Modulation of Synovial Fluid-Derived Mesenchymal Stem Cells by Intra-Articular and Intraosseous Platelet Rich Plasma Administration. Stem Cells Int. 2016;2016:1247950. doi: 10.1155/2016/1247950.Murray I.R., Robinson P.G., West C.C., Goudie E.B., Yong L.Y., White T.O. et al. Reporting Standards in Clinical Studies Evaluating Bone Marrow Aspirate Concentrate: A Systematic Review. Arthroscopy. 2018;34(4):1366-1375. doi: 10.1016/j.arthro.2017.11.036.Patel S., Dhillon M.S., Aggarwal S., Marwaha N., Jain A. Treatment with platelet-rich plasma is more effective than placebo for knee osteoarthritis: a prospective, double-blind, randomized trial. Am J Sports Med. 2013;41(2):356-364. doi: 10.1177/0363546512471299.Peterfy C.G., Guermazi A., Zaim S., Tirman P.F., Miaux Y., White D. et al. Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score (WORMS) of the knee in osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2004;12(3):177-190. doi: 10.1016/j.joca.2003.11.003.Post S.R., Post G.R., Nikolic D., Owens R., Insuasti-Beltran G. Development of an unbiased, semi-automated approach for classifying plasma cell immunophenotype following multicolor flow cytometry of bone marrow aspirates. Cytometry B Clin Cytom. 2018;94(5):602-610. doi: 10.1002/cyto.b.21635.Rodriguez-Fontan F., Piuzzi N.S., Kraeutler M.J., Pascual-Garrido C. Early Clinical Outcomes of Intra-Articular Injections of Bone Marrow Aspirate Concentrate for the Treatment of Early Osteoarthritis of the Hip and Knee: A Cohort Study. PM R. 2018;10(12):1353-1359. doi: 10.1016/j.pmrj.2018.05.016.Sánchez M., Anitua E., Delgado D., Sanchez P., Prado R., Goiriena J.J. et al. A new strategy to tackle severe knee osteoarthritis: Combination of intra-articular and intraosseous injections of Platelet Rich Plasma. Expert Opin Biol Ther. 2016;16(5):627-643. doi: 10.1517/14712598.2016.1157162.35. Sekiya I., Ojima M., Suzuki S., Yamaga M., Horie M., Koga H. et al. Human mesenchymal stem cells in synovial fluid increase in the knee with degenerated cartilage and osteoarthritis. J Orthop Res. 2012;30(6):943-949. doi: 10.1002/jor.22029.Schottel P.C., Warner S.J. Role of Bone Marrow Aspirate in Orthopedic Trauma. Orthop Clin North Am. 2017;48(3):311-321. doi: 10.1016/j.ocl.2017.03.005.Shapiro S.A., Kazmerchak S.E., Heckman M.G., Zubair A.C., O’Connor M.I. A Prospective, Single-Blind, Placebo-Controlled Trial of Bone Marrow Aspirate Concentrate for Knee Osteoarthritis. Am J Sports Med. 2017;45(1):82-90. doi: 10.1177/0363546516662455.Sharkey P., Cohen S., Leinberry C., Parvizi J. Subchondral bone marrow lesions associated with knee osteoarthritis. Am J Orthop. 2012;41(9):413-417.Su K., Bai Y., Wang J., Zhang H., Liu H., Ma S. Comparison of hyaluronic acid and PRP intra-articular injection with combined intra-articular and intraosseous PRP injections to treat patients with knee osteoarthritis. Clin Rheumatol. 2018;(37):1341-1350. doi: 10.1007/s10067-018-3985-6.Sundaram K., Vargas-Hernández J.S., Sanchez T.R., Moreu N.M., Mont M.A., Higuera C.A. et al. Are Subchondral Intraosseous Injections Effective and Safe for the Treatment of Knee Osteoarthritis? A Systematic Review. J Knee Surg. 2019;32(11):1046-1057. doi: 10.1055/s-0039-1677792.Sundman E.A., Cole B.J., Karas V., Della Valle C., Tetreault M.W., Mohammed H.O. et al. The anti-inflammatory and matrix restorative mechanisms of platelet-rich plasma in osteoarthritis. Am J Sports Med. 2014;42(1):35-41. doi: 10.1177/0363546513507766.Vad V., Barve R., Linnell E., Harrison J. Knee Osteoarthritis Treated with Percutaneous Chondral-Bone Interface Optimization: A Pilot Trial. Surgical Sci. 2016;7:1-12. doi: 10.4236/ss.2016.71001. Available from: https://www.scirp.org/pdf/SS_2016010814274096.pdf.Zhen G., Wen C., Jia X., Li Y., Crane J.L., Mears S.C. et al. Inhibition of TGF-β signaling in mesenchymal stem cells of subchondral bone attenuates osteoarthritis. Nat Med. 2013;19(6):704-712. doi: 10.1038/nm.3143.