Kami telah membagi jenis-jenis patch rotator cuff menjadi empat kategori: patch tendon, patch rotator cuff yang tidak dapat terdegradasi, patch rotator cuff matriks ekstraseluler dan patch rotator cuff sintetis yang dapat terdegradasi. Dari jumlah tersebut, patch manset rotator sintetis yang dapat terurai secara hayati adalah bidang yang baru muncul dan bukan merupakan pilihan perbaikan klinis yang umum.
Tambalan tendon
Tendon patch dapat digunakan untuk mengurangi ketegangan antara tendon dan tulang dan memiliki potensi untuk berkontribusi pada bioprosthesis cedera dengan menyediakan faktor pertumbuhan dan titik perlekatan untuk mendukung pertumbuhan sel. Dalam model robekan manset rotator murine akut yang diperbaiki dengan menggunakan tambalan tendon, sel autologus murine ditemukan mulai berproliferasi dan bermigrasi ke dalam tambalan tendon, namun (dan hal ini tidak dapat dikonfirmasi) tidak diketahui apakah sel autologus tetap aktif dalam robekan manset rotator degeneratif dan avaskular.
Tambalan tendon bisa berasal dari alogenik atau autologus. Dalam sebuah penelitian, 28 pasien dengan robekan rotator cuff masif diperbaiki dengan menggunakan patch tendon Achilles tendon patellar allogeneic, atau patch tendon paha depan, dan meskipun ada perbaikan dalam fungsi pasca operasi, tidak ada perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan pasien dengan kondisi serupa yang hanya menjalani acromioplasty dan pembersihan sendi. Selain itu, salah satu pasien dengan tambalan tendon alogenik mengalami infeksi dan satu pasien mengalami reaksi penolakan kekebalan pascaoperasi yang parah.
Tambalan tendon autologus yang bersumber dari tubuh pasien sendiri mampu mengurangi penolakan kekebalan tubuh pasca operasi pada pasien. Efikasi perbaikan robekan rotator cuff dengan menggunakan tendon biseps longus yang direseksi telah dilaporkan dalam literatur. Selain fungsinya untuk mengurangi ketegangan antara tendon dan tulang, dan berpotensi dengan menyediakan faktor pertumbuhan dan titik perlekatan untuk pertumbuhan sel, metode ini tidak memerlukan operasi pengangkatan tendon dari bagian tubuh yang lain. Prosedur ini menggunakan kembali kepala panjang tendon bisep. Dalam sebuah studi retrospektif yang membandingkan kemanjuran perbaikan robekan rotator cuff masif dengan menggunakan tendon biseps kepala panjang yang direseksi dengan dan tanpa tendon biseps kepala panjang yang direseksi, tidak ada perbedaan yang signifikan dalam rasa sakit, rentang gerak, atau hasil klinis sendi bahu pada 12 bulan pasca-operasi, sementara kekuatan sendi bahu secara signifikan lebih tinggi pada kelompok studi daripada kelompok kontrol dan tingkat kegagalan perbaikan secara signifikan lebih rendah daripada pada kelompok kontrol. Hasil penelitian dibandingkan dengan 24 pasien dengan robekan manset rotator masif dan degenerasi lemak ringan pada otot infraspinatus, yang diperbaiki dengan patch yang terbuat dari fasia luas rotator ramus femoralis autologus, dan dengan 24 pasien dengan robekan manset rotator masif dan degenerasi lemak ringan pada otot infraspinatus, yang diperbaiki tanpa patch parsial. Kegagalan untuk memulihkan struktur normal sambungan tendon-tulang merupakan alasan penting untuk penggunaan perbaikan tambalan tendon. Namun demikian, tidak ada solusi yang baik untuk penyembuhan titik perlekatan tulang tendon-tendon dengan teknik saat ini. Studi terbaru telah melaporkan penggunaan tendon tulang alogenik untuk memperbaiki robekan manset rotator yang besar pada anjing, dengan integritas pasca operasi yang lebih baik dari tambalan tendon tulang alogenik dibandingkan dengan jahitan debridemen langsung dan perbaikan dengan tambalan kulit manusia, dengan integrasi lengkap tulang alogenik ke dalam tulang inang dan fusi yang baik dari tendon alogenik.
Tambalan manset rotator yang tidak dapat terurai
Penggunaan perancah yang tidak dapat terdegradasi untuk menambah tendon supraspinatus humerus adalah bentuk perbaikan yang paling umum, yang melibatkan prosedur pembedahan sederhana untuk memperbaiki tendon ke parenkim tulang melalui paku jangkar yang tidak dapat diserap. Metode ini, mirip dengan perbaikan hernia, adalah perbaikan mekanis dan permanen yang memungkinkan manset rotator menyembuhkan dirinya sendiri setelah perbaikan. Berbagai patch manset rotator yang tidak dapat terdegradasi telah dikembangkan dan didesain berdasarkan konsep ini, dengan kekuatan tarik yang kuat, histokompatibilitas yang baik, dan sifat penanganan yang sangat baik sebagai fitur utama.
Penggunaan patch berbasis poliester seperti polytetrafluoroethylene (PTFE) untuk perbaikan robekan manset rotator dilaporkan dalam studi pertama yang tidak terkontrol dan menunjukkan toleransi yang baik dan fungsi yang lebih baik pada 23 dari 25 perbaikan. Studi histologis yang menggunakan tambalan polytetrafluoroethylene telah menunjukkan bahwa tambalan tumbuh erat ke tulang dan di antara tambalan dan manset rotator, tanpa bukti reaksi inflamasi di sekitarnya.
Studi terbaru tentang patch poliester yang diimplan untuk memperbaiki robekan rotator cuff menunjukkan toleransi yang baik, peningkatan fungsi yang signifikan, dan pereda nyeri pada 41 pasien pada 86 bulan masa tindak lanjut, dengan tiga pasien mengalami robekan kembali antara patch dan tendon. Para penulis mencatat bahwa patch poliester generasi baru menunjukkan perbaikan yang signifikan dalam hal kekuatan tarik tinggi, gesekan rendah dan histokompatibilitas yang sangat baik dalam periode pascaoperasi yang singkat. Hasil yang serupa terlihat dalam penelitian lain dan laporan kasus implantasi patch berbasis poliester selama periode tindak lanjut 16 tahun. Satu studi yang membandingkan kemanjuran perbaikan dengan menggunakan jahitan langsung, tambalan kolagen dan tambalan polipropilena menemukan keuntungan yang signifikan dalam fungsi, kekuatan, dan tingkat kekambuhan untuk tambalan polipropilena dibandingkan dua metode perbaikan lainnya pada 3 tahun masa tindak lanjut.
Bahan tambalan non-degradable lainnya sedang dikembangkan dan diuji, dengan laporan yang menjanjikan dalam hal bahan seperti poliuretan polikarbonat dan polytetrafluoroethylene. Bahan-bahan ini biasanya diproses menjadi busa yang memiliki pori-pori penghubung untuk merangsang pertumbuhan fungsi jaringan yang baik. Satu studi menggunakan patch poliuretan polikarbonat untuk memperbaiki robekan manset rotator raksasa pada 10 pasien, dengan peningkatan yang signifikan dalam skor ASES, skor UCLA, skor CADL, dan daya tahan patch yang baik setelah operasi. Dalam studi tindak lanjut 6 bulan terhadap 37 pasien dengan robekan rotator cuff yang tidak dapat diperbaiki, dilaporkan bahwa penggunaan patch polytetrafluoroethylene yang diperluas untuk perbaikan robekan manset rotator masif secara signifikan lebih efektif daripada perbaikan jahitan langsung.
Masalah utama dengan bahan tambalan implan yang tidak dapat terdegradasi adalah kurangnya integritas jangka panjang. Sudah ada penelitian di mana patch serat karbon telah disebut-sebut sebagai bahan perbaikan tendon dan ligamen yang ideal dengan kekuatan mekanis yang baik, tetapi bahan-bahan ini, apabila dibiarkan di dalam tubuh dalam jangka waktu yang lama, akan mengembangkan kerusakan dalam integritas struktural, bermigrasi ke jaringan lain, menyebabkan peradangan kronis dan reaksi benda asing, serta memerlukan pembedahan revisi.
Manfaat bahan yang tidak dapat terurai untuk memperbaiki robekan manset rotator relatif berjangka pendek, tetapi mungkin membawa risiko jangka panjang yang tidak perlu. Namun, mengingat faktor-faktor lain, seperti usia, ukuran, patch rotator cuff yang tidak dapat terdegradasi masih merupakan pilihan terbaik bagi beberapa pasien saat ini. Bukti klinis yang lebih baik masih diperlukan untuk memahami keamanan jangka panjang dari bahan implan yang tidak dapat terurai.
Patch manset rotator matriks ekstraseluler, yaitu patch manset rotator biologis
Penelitian telah menunjukkan bahwa penuaan tendon dan kegagalan perbaikan berikutnya setelah perbaikan, berkaitan erat dengan perubahan struktur matriks jaringan, yang menstimulasi perubahan perilaku sel. Berdasarkan konsep ini, patch dirancang untuk menyediakan struktur matriks sementara untuk perlekatan kolagen oleh populasi sel intrinsik. Eksperimen in vitro telah menunjukkan bahwa sel-sel biokompatibel ditanamkan ke dalam patch dan sel-sel biologis melakukan sendiri perbaikan jaringan yang robek. Desain tambalan semacam itu memerlukan ekstraksi struktur matriks ekstraseluler seperti submukosa usus halus babi, dermis babi, dan kulit.
Eksperimen in vitro telah menunjukkan bahwa tambalan tersebut merupakan titik perlekatan dan media kultur yang sangat baik untuk sel tendon manusia, khususnya tanpa adanya ikatan silang kimiawi. Namun demikian, kebingungan telah muncul dalam penelitian pada hewan, dan dalam beberapa studi kasus, terdapat laporan keamanan dan kemanjuran yang saling bertentangan. Kadang-kadang hal ini disebabkan oleh kontrol pemilihan yang tidak tepat atau tidak konsisten. Dalam sebuah penelitian, dengan menggunakan model robekan manset rotator tikus akut, perbaikan manset rotator dengan menggunakan submukosa usus halus babi ternyata secara biomekanik lebih unggul dalam kelompok eksperimen dibandingkan dengan kelompok kontrol yang tidak diperbaiki dan diperkuat. Penelitian selanjutnya melakukan implan yang sama pada dua model tikus, satu “akut” dan yang lainnya “kronis”, dan menemukan kemanjuran yang signifikan hanya pada kelompok “kronis”. Namun, dalam penelitian ini, masih belum ada kontrol yang memadai. Pada model anjing yang menggunakan bahan submukosa untuk menggantikan tendon, hasilnya menunjukkan pertumbuhan jaringan baru di dalam tambalan, yang dibentuk ulang dan diintegrasikan ke dalam otot dan tulang. Namun, ketika membandingkan efek patch dermal porcine dengan patch submukosa usus kecil porcine pada model domba, patch dermal menunjukkan kinerja yang lebih unggul dalam hal penanda fibrinogen plasma inflamasi dan derajat osifikasi. Para penulis mengamati bahwa patch submukosa usus halus babi terdegradasi lebih cepat daripada patch dermal, dengan penyerapan yang hampir sempurna dalam waktu 9 minggu. Dalam sebuah studi yang menggunakan patch dermal porcine untuk memperbaiki cedera tendon supraspinatus pada model monyet hijau Afrika, studi histologis pada 3 dan 6 bulan pasca operasi menemukan bahwa patch membentuk kembali struktur seperti tendon dengan distribusi fibroblas yang homogen di dalam patch, distribusi paralel serat kolagen, dan sejumlah besar pembuluh darah yang tumbuh ke dalam tendon, yang berkurang ke tingkat normal tendon penerima pada 6 bulan. Satu studi menggunakan patch dermal alogenik manusia untuk memperbaiki robekan rotator cuff raksasa dan menemukan bahwa 45 pasien secara signifikan lebih baik daripada sebelum operasi pada 24-68 bulan masa tindak lanjut, dengan tingkat kepuasan pasien yang tinggi dan sangat sedikit pasien yang memerlukan operasi sekunder. Laporan lain mengevaluasi keamanan dan kemanjuran perbaikan patch dermal manusia arthroscopic dari robekan manset rotator raksasa pada manusia melalui uji coba terkontrol secara acak, menggunakan fiksasi baris tunggal + perbaikan patch manset rotator pada kelompok eksperimen dan fiksasi baris tunggal pada kelompok kontrol. Tingkat perbaikan total adalah 85% pada kelompok eksperimen dibandingkan dengan 40% pada kelompok kontrol.
Pada tahun 2007, perancah plasma kaya trombosit digunakan untuk mencapai penyembuhan total pada model cacat tibialis domba. Setelah 16 minggu, kekuatan mekanik, biokompatibilitas dan osteoinduktivitas secara signifikan lebih baik daripada kelompok kontrol. Satu studi melaporkan bahwa plasma kaya trombosit dapat mengganggu diferensiasi utuh prekursor osteoklas manusia. Penelitian selanjutnya tentang plasma kaya trombosit untuk perbaikan cedera jaringan lunak muskuloskeletal telah dilakukan. Sebuah studi kohort yang membandingkan penggunaan plasma trombosit dengan dan tanpa plasma trombosit untuk perbaikan robekan manset rotator tidak menunjukkan data yang jelas bahwa plasma trombosit mempercepat perbaikan cedera manset rotator dan memperbaiki gejala klinis, namun, penelitian ini tidak dapat mengidentifikasi perbedaan penting dalam integritas struktural jaringan. Studi ini menemukan bahwa tambalan yang dibuat dengan matriks fibrosa trombosit mengurangi kemungkinan retakan rotator cuff. Studi ini tidak menemukan perbedaan yang signifikan dalam fungsi klinis pasca operasi dan integritas struktural jaringan antara penggunaan patch yang dibangun matriks fibrosa trombosit versus tidak ada patch untuk robekan rotator cuff. Selain itu bukti terbaru dari pengobatan interogatif, yang dikumpulkan dari 19 studi percontohan pusat tunggal dari 1088 subjek dan dianalisis oleh META, menemukan bukti yang tidak cukup untuk efektivitas terapi trombosit dalam pengobatan cedera jaringan lunak muskuloskeletal.
Kerugian dari tambalan matriks ekstraseluler termasuk sifat fiksasi jahitan yang buruk dan sifat mekanik yang buruk, dengan penelitian yang melaporkan elastisitas dan ketangguhan yang jauh lebih rendah daripada tendon normal. Dalam beberapa kasus, kerugian ini telah diatasi dengan penambahan penguat seperti serat polimer biodegradable. Masalah lainnya adalah, bahwa jejak DNA dan kandungan seluler telah diidentifikasi pada beberapa tambalan matriks ekstraseluler, yang dapat menyebabkan respons inflamasi yang merugikan dan penularan penyakit. Selain itu, beberapa tambalan matriks ekstraseluler telah dilaporkan terkait dengan peradangan kronis, meskipun hal ini dilaporkan dalam model dinding perut tikus dan bukan model sendi.
Uji klinis baru-baru ini telah menunjukkan hasil peningkatan hasil klinis dengan patch matriks ekstraseluler yang berasal dari dermis babi dan patch dermal manusia. Sebuah studi acak prospektif menggunakan tambalan kulit manusia untuk memperbaiki 22 pasien dengan robekan manset rotator masif menghasilkan proporsi perbaikan manset rotator lengkap yang lebih tinggi dibandingkan dengan 20 pasien dengan jahitan debridemen langsung, dan tidak ada efek samping dengan tambalan kulit manusia. Namun demikian, kemanjuran implan ini masih dipertanyakan. Satu studi klinis menunjukkan hasil klinis yang sangat buruk untuk memperbaiki robekan manset rotator raksasa dengan menggunakan tambalan manset rotator submukosa usus kecil babi, menghasilkan tingkat kekambuhan 91%. Hasil ini lebih lanjut dikonfirmasi oleh penelitian lain, yang menunjukkan hasil yang sama buruknya pada kelompok yang diperkuat dengan patch submukosa usus halus babi dibandingkan dengan kelompok yang tidak diperkuat. Kegagalan perbaikan disebabkan oleh resorpsi yang cepat dari patch submukosa usus kecil babi dan dukungan mekanis yang tidak memadai yang disediakan oleh robekan yang diperbaiki.
Bukti-bukti ini mendukung atau menentang kemanjuran patch manset rotator matriks ekstraseluler yang berasal dari porcine, sehingga keamanan dan kemanjurannya tetap sulit untuk ditentukan. Bidang penyelidikan lainnya adalah penggunaan patch manset rotator matriks ekstraseluler yang berasal dari manusia.
Tambalan manset rotator sintetis yang dapat terdegradasi
Untuk mengatasi masalah biaya dan keamanan yang terkait dengan patch manset rotator matriks ekstraseluler dan untuk mencapai perbaikan seluler, patch manset rotator sintetis, bionik, dan biodegradable mulai bermunculan. Desain tambalan ini didasarkan pada konsep penyediaan titik perlekatan non-permanen untuk perbaikan sendiri, tambalan yang dapat diserap selama periode waktu yang sesuai, namun memiliki biokompatibilitas yang baik, sifat mekanis yang baik dan elastisitas yang sesuai.
Bahan poliester biodegradable yang umum digunakan untuk tambalan manset rotator termasuk kopolimer asam levopolilaktik, kopolimer asam laktat asam hidroksiasetat, polikaprolakton dan kopolimer polipropilen glikol. Selain itu, beberapa penelitian telah menyarankan penggunaan bahan biodegradable sintetis yang sederhana, sebagian besar menekankan manfaat dari pembuatan struktur berpola.
Bundel kolagen dari tendon normal mengikuti sumbu panjang tendon. Dengan penerapan teknologi electrospinning, patch rotator cuff baru dapat dibuat dan meniru keselarasan yang sama seperti serat kolagen tendon dan dalam beberapa kasus, serat juga dapat bertransisi dari keselarasan ke keselarasan acak pada sambungan tulang tendon. Sejumlah tambalan rotator cuff yang disejajarkan telah terbukti secara langsung mempengaruhi keselarasan sel yang melekat dan mempengaruhi ekspresi protein struktural matriks.
Konsep desain aktual untuk patch manset rotator yang dapat terdegradasi ini, yang diproduksi dengan electrospinning, juga melibatkan penggabungan organisme biologis ke dalam patch biosintetik. Hal ini dilakukan melalui berbagai strategi seperti penambahan sel punca ke dalam tambalan, penambahan kolagen protein matriks selama pembuatan, atau implantasi faktor pertumbuhan yang dilepaskan secara perlahan-lahan saat tambalan terdegradasi. Metode yang dirancang untuk meniru kandungan bahan sambungan tulang tendon juga telah diusulkan. Oleh karena itu, penggunaan tambalan manset rotator yang dapat terurai secara hayati untuk biorepair robekan manset rotator menjadi tren saat ini.
Studi in vitro telah mengonfirmasi bahwa patch kopolimer asam laktat asam hidroksiasetat dan patch polipropilena glikol yang diproses dengan teknik electrospinning menunjukkan respons seluler dan biokompatibilitas yang baik. Studi lebih lanjut juga menunjukkan bahwa untuk bahan yang sama, pemrosesan dengan electrospinning mengurangi respons imun in vivo lebih banyak daripada proses umum lainnya.
Tambalan sintetis yang dapat terdegradasi menunjukkan hasil yang baik dalam uji efikasi awal pada model hewan. Tambalan poli fibrosa tanpa electrospinning dimasukkan ke dalam model kambing dan menunjukkan peningkatan kekuatan yang signifikan dalam tiga minggu pertama setelah operasi, meskipun ini tidak signifikan secara statistik. Patch polycaprolactone yang diproses dengan electrospinning menunjukkan toleransi yang baik dan penetrasi seluler yang baik setelah 8 minggu implantasi pada model tikus, dan uji coba terkontrol secara acak menunjukkan bahwa perbaikan dengan patch L-caprolactone yang dielektrospun secara signifikan meningkatkan modulus Young dibandingkan dengan perbaikan yang tidak diperkuat.
Namun demikian, berbeda dengan temuan-temuan yang baik ini, ada kekhawatiran tentang produk degradasi polimer ini. Konsentrasi tinggi asam laktat dan asam hidroksiasetat telah ditemukan sebagai racun bagi sel tendon dan osteoblas, dengan konsentrasi yang tidak beracun mengurangi proliferasi sel tendon dan mendiferensiasi osteoblas. Oleh karena itu, laju degradasi dan akumulasi produk degradasi asam penting untuk keamanan patch biodegradable sintetis. Penelitian juga menunjukkan bahwa toksisitas degradasi polimer yang berbeda bervariasi dalam percobaan in vitro, tetapi jelas bahwa produk degradasi bergantung pada jaringan. Oleh karena itu, penelitian di masa depan harus bertujuan untuk mencapai degradasi patch yang lengkap ketika ditanamkan di dalam tubuh, memastikan bahwa pelepasan degradasi asam tetap berada dalam batas aman sepanjang siklus hidup produk.
Masalah lain dengan patch electrospun degradable adalah sifat mekanisnya yang relatif rendah, bahkan dalam struktur yang sejajar. Bahkan dengan penggunaan metode multilayer, sifat mekanik bahan berstruktur yang lebih baik seperti serat kopolimer asam hidroksiasetat laktat rajutan atau struktur polikaprolakton prototipe cepat yang menyatu ke dalam tambalan untuk memperbaiki sifat mekanik, tetapi masih belum sampai pada tingkat yang memuaskan.
Masalah yang lebih dalam dengan bahan electrospun adalah, ruang pori dalam tambalan terlalu kecil, mencegah migrasi sel lebih lanjut ke dalam tambalan, sehingga struktur jaringan baru tidak persis seperti yang kita butuhkan. Untuk mengatasi masalah ini, beberapa metode baru-baru ini telah dikembangkan, termasuk penggunaan garam atau pencucian polimer dan sistem pengumpulan lanjutan.
Bukti klinis lebih lanjut mengenai kinerja tambalan ini perlu dikumpulkan. Satu studi klinis menggunakan patch biodegradable poliester untuk memperbaiki 21 robekan manset rotator masif, dengan peningkatan yang signifikan dalam fungsi dan rentang gerak bahu pasien dan tingkat kepuasan 90% pasca operasi. Studi lain melaporkan bahwa pada 18 kasus robekan rotator cuff raksasa yang diperbaiki dengan patch asam L-Polylactic, skor fungsional pasca operasi sendi bahu meningkat secara signifikan dibandingkan dengan skor pra operasi. Tingkat keberhasilannya adalah 83% pada 12 bulan dan 42 bulan setelah operasi. Masih kurangnya studi klinis atau studi terkontrol secara acak dengan sampel yang besar.
Ringkasan
Jumlah perbaikan rotator cuff telah meningkat sangat pesat dalam beberapa tahun terakhir, tetapi tingkat kesembuhan yang baik belum terjamin dan ada kebutuhan untuk meningkatkan prognosis pasien. Perjalanan perbaikan berkisar dari perbaikan statis secara visual, hingga perbaikan mekanis, hingga perbaikan tambalan yang aktif secara biologis yang menyediakan titik perlekatan bagi sel-sel tubuh untuk menyembuhkan diri mereka sendiri. Tidak ada metode yang tersedia saat ini yang memberikan hasil yang memuaskan dan tidak ada bukti konklusif mengapa perbaikan gagal, misalnya karena dukungan mekanis yang tidak memadai atau karena komplikasi seperti infeksi atau peradangan.