Ínsérülések 3. - a közeljövő terápiái

Az eddigiekből tudjuk, hogy jelenleg azért nem teljes a gyógyulás az inak és szalagok sérülését követően, mert a szervezet magától nem képes visszaépíteni az ín eredeti szerkezetét, és ezt a ma rendelkezésre álló terápiák sem tudják megtenni. Értelemszerűen az orvostudomány távlati célja az, hogy a regeneráció teljeskörű legyen, azaz a gyengébb minőségű hegszövet helyett gyógyulás során az eredeti ínszövet álljon helyre.  Ahhoz, hogy megértsük, milyen kihívásoknak kell megfelelnie egy olyan terápiás protokollnak, amely alkalmas arra, hogy biztosítsa a teljes regenerációt, ismétlésképp tekintsük át, mik a fő nehézségek!

1. Az ín sejtszegény szövet, azaz kevés a saját sejtje (tenocita) illetve az őssejtje (TDSC), így lassan és nehézkesen regenerálódik. A regeneráció során az ínsejtek a nehezebben előállítható, de erősebb I-es típusú kollagén helyett a könnyebben és kevesebb munkával előállítható, ám gyengébb III-as típusú kollagénből építik fel az új ínszövetet
2. Rossz az ín vérellátása, ezért kevés tápanyag és oxigén, illetve növekedési faktor jut el az épülő szövethez
3. Regenerálódás során nincs természetes váz, amely „összetartaná” az épp gyógyuló szövetet és irányt mutatna a kollagénrostok lefektetéséhez. Sérülés után ezért a szervezet egy rendezetlen szerkezetű, III-as típusú kollagénben gazdag hegszövetet képez, amely sosem lesz olyan erős és rendezett, mint az eredeti ín
4. a speciális, átmenetes szerkezetű ín–csont kapcsolódás (entézis) nem épül vissza, helyette szintén hegszövet alakul ki.

Ahhoz, hogy ezeket a problémákat orvosolni lehessen, valahogy meg kell oldani, hogy

1. sejtben gazdaggá tegyük az ínszövetet a regenerálódás során
2. álljon rendelkezésre elegendő növekedési faktor minden gyógyulási fázisban, méghozzá egy kontrollált folyamat részeként (azaz ne egyszerre aktiválódjon a lebontó fázishoz és az építő fázishoz szükséges összes növekedési faktor típus, hanem mindegyik akkor, amikor épp szükség van rá).
3. legyen egy váz, amelyben a sejtek meg tudnak telepedni és amely irányt mutat a kollagénrostoknak
4. és mindez a bonyolult ín-csont átmenetnél is biztosított legyen

A jövő az ún. gradiens scaffoldok, a precízen adagolt biológiai jelek, valamint a szenzorral támogatott, személyre szabott rehabilitáció összehangolásáról szól. Nézzük, pontosan mit is jelent e három tényező, és hogyan képesek együttesen választ adni az összes kihívásra!

Scaffoldok

A scaffold voltaképp egy mesterséges vagy természetes szövetből készült állványzat, amelyre felépülhet az új ínszövet és az ín-csont átmenet. A scaffold

• Támaszt ad, olyan mechanikai keretet biztosít, amelybe a sejtek be tudnak ágyazódni és nekiláthatnak a kollagén termelésnek
• Irányítja a sejtek viselkedését: a scaffold felszíne, rostirányultsága, merevsége mintegy „utat mutat” a sejteknek, hogy milyen irányba növekedjenek, milyen típusú kollagént termeljenek és milyen rostirányokat alakítsanak ki
• Hidat képez ín és csont között: A scaffoldok képesek „lemodellezni” az entézist, azaz a természetes ín–porc–csont átmenetet, így az új tapadás hegszövet helyett egy biomechanikailag erősebb természetes kapcsolat lehet

A scaffold lehet természetes eredetű, azaz készülhet emberi vagy állati kollagénből, hernyóselyemből, barna tengeri algák sejtfalából, esetleg decellularizált natív szövetekből, azaz állati vagy emberi inakból, szalagokból, perikardiumból. De készülhet szintetikus polimerből is, sőt, a kettő, azaz a természetes és a szintetikus scaffold keverékéből is, ez az ún. kompozit scaffold.

A scaffoldok egyik legfőbb előnye tehát az, hogy mechanikai támaszt adnak, azaz önmagukban, csupán a szerkezeti felépítésüknek köszönhetően is segítik és irányítják a rostképzést. De van még egy óriási előnyük, a scaffoldokba be lehet építeni olyan biológiai jeleket, azaz növekedési faktorokat, amelyek támogatják az őssejtek ínsejtté alakulását, illetve a kollagénszintézist (lásd részletesebben a következő pontban).

szintetikus scaffold - sematikus makroszkópos ábrázolás

Precízen adagolt (többkomponensű) biológiai jelek

A természetes gyógyulás során a különféle növekedési faktorok nem egyszerre, hanem időben és térben szabályozottan termelődnek. Igencsak leegyszerűsítve először a gyulladáscsökkentő, majd a kollagénszintézist serkentő, végül a mineralizációt segítő növekedési faktorok jelennek meg a gyógyuló szövetben (ahogy az előző részben írtam, az egyik legfőbb probléma a sajátvér injekciókkal épp az, hogy egyszerre, kontrollálatlanul érkeznek a növekedési faktorok, így a szervezet teljesen összezavarodik, fogalma sincs, hogy mit csináljon, lebontson, vagy építsen). Értelemszerűen ezt a precíz természetes folyamatot kellene lemodelleznie a terápiának, azaz a növekedési faktorokat időben és térben szabályozottan kellene adagolni ahhoz, hogy a regeneráció hatékony lehessen. A jövő scaffoldjai képesek lehetnek erre. Az új kutatásokban olyan mikrorészecskékből álló rendszereket használnak, amelyek lassan, előre tervezett sorrendben bocsátják ki a növekedési faktorokat az épülő szövetbe. Pont úgy működik a rendszer, mint egy időzített gyógyszeradagoló😊.

Szenzor-támogatott, személyre szabott rehabilitáció

Ahogy korábban már kifejtettem, az ín gyógyulása elsősorban a mechanikai ingertől, azaz a mozgástól függ. Hiába a legmodernebb rehabilitációs technika, a scaffold és a biológiai jelek precíz adagolása, ha a mechanikai inger (az épülő ínra ható tenziós, azaz húzóerő) nem optimális. Ha túl kevés az erőhatás, a szövet gyenge marad. Ha túl sok, újra sérül. Ráadásul a rostrendszer is a mechanikai húzóerők hatására alakul ki, tehát a rendezett rostrendszer érdekében a mozgásirányokra, a harmonikus terhelésre is figyelni kell. Akár túl kicsi a tenzió, akár túl nagy, a rostrendszer rendezetlen, kesze-kusza lesz. Az első esetben azért, mert nem kap iránymutatást az ínsejt, hogy merre fektesse le a rostokat. A második esetben pedig azért, mert érzékeli, hogy túlzottan nagy erők hatnak az ínra, így egy merev, rugalmatlan struktúrát hoz létre, azaz „fércel”. A precízen adagolt, személyre és állapotra szabott mozgásterápia tehát a jövőben is elengedhetetlen lesz, bármilyen új vívmányokat is hozzon a fejlődés (azaz szerencsére nem fenyeget bennünket, mozgásterapeutákat a munkanélküliség réme).

Jelenleg a mozgásterápiában a legnagyobb kihívást pont ez a precíz személyre és állapotra szabás jelenti. A protokollok ugyanis nem működnek (hozzáteszem, ez nem csak az ínsérülésekre igaz, semmilyen más területen sem működnek a protokollok, ezt harsogom már több mint 10 éve). Az ínépülés üteme és minősége páciensről-páciensre változó, ráadásul óriási egyéni különbségek vannak! Nincs „sablon” páciens, így fatális hibát követ el az, aki sablonokat, szigorú protokollokat követ (pláne, ha kinyomtatott sablon tornasort ad a páciensnek, márpedig tudjuk, hogy rengeteg helyen ez megy ma). Törvényszerű ugyanis, hogy vagy alul-, vagy túlterheli a sérült izom-ín-csont komplexumot, azaz a regeneráció semmiképp nem lesz optimális. A precíz személyre szabás azonban még a legképzettebb, leginkább elhivatott szakembernek is kihívást jelent, hisz nem látunk bele a páciens testébe. Nem véletlen tehát, hogy a kutatások gőzerővel igyekeznek megkönnyíteni a mozgásterapeuták munkáját is azzal, hogy segítenek abban, hogy mégis belelássunk a testébe😊.

Úgy tűnik, hogy az ún. szenzoros kontroll az, amely hosszú távon lehetővé teszi majd a finomhangolt, személyre szabott rehabilitációt. Ez pedig a digitális medicina irányába mutat:

• Viselhető szenzorok (pl. mozgásérzékelők, EMG-szenzorok), amelyek mérik az ízületi szögeket, az izomaktivációt, a terhelés nagyságát és irányát
• AI/algoritmus támogatás, azaz olyan gépi tanulás, amely képes felismerni, mikor optimális a terhelés, és mikor fenyeget újra szakadás vagy túlterhelés, és erről valós idejű visszajelzést nyújt a páciensnek és a terapeutának
• Biofeedback rendszerek: a páciens és a terapeuta vizuálisan is követheti, mennyire jól aktiválja az érintett izmokat, így gyorsabb lehet a mozgástanulás

Tudom, hogy riasztónak tűnik, de okosan alkalmazva a technológia valós segítséget nyújthat egy jól képzett, intelligens, gondolkodni szerető és tudó, valamint lelkiismeretes szakember számára. Sajnos az is igaz, hogy a gondolkodni nem szerető (és nem is tudó), kizárólag sablonokat és protokollokat alkalmazó szakemberek a technológia fejlődésével párhuzamosan még kevésbé kényszerülnek majd rá, hogy aktívak és kreatívak legyenek a rehabilitáció során. Márpedig a technológia sem képes helyettesíteni az emberi szakértelmet, lásd egy kicsit lejjebb!

Hol tartunk jelenleg?

Scaffoldok és precízen adagolt biológiai jelek

Már léteznek jóváhagyott, kereskedelmi forgalomban kapható scaffoldok, főleg rotátorköpeny sérülések, Achilles-ín és térdszalag rekonstrukció esetén. Ezek többnyire állati eredetűek (pl. sertés vagy szarvasmarha inából/bőréből előállítva), vagy szintetikus polimerek. Bár mechanikai támaszt már most képesek biztosítani, két tényező még hiányzik ahhoz, hogy lehetővé váljon a teljes gyógyulás:

1. a scaffoldok egyelőre nem tudják visszaépíteni az eredeti, fokozatos entézist (ín–csont átmenetet), azaz továbbra is hegszövet képződik az ín és a csont átmeneténél porcos átmenet helyett. Az ígéretes többrétegű, entézis-mimikáló scaffoldok (ahol az ín felől inkább kollagénből épük fel a szövet, a csont felőli oldalon mineralizált, középen pedig porcos átmenet található) egyelőre kísérleti fázisban vannak. Klinikai rutinban még nem alkalmazzák, de ez lehet a következő nagy áttörés
2. a scaffoldok egyelőre csak támasztanak, de nem képesek támogatni a regenerációt biológiai jelekkel, azaz kontrolláltan felszabaduló növekedési faktorokkal. Számos kutatás zajlik, amelyek arra irányulnak, hogy a scaffoldokat növekedési faktorokkal, PRP-vel vagy őssejtekkel töltsék meg, és azt is biztosítani tudják, hogy a biológiai jeleket kontrolláltan adagolják a regenerálódó ínba. Ugyanakkor egyelőre ezek a scaffoldok csak kísérleti fázisban vannak. Ha sikerül az áttörés, akkor a scaffold már nem csak mechanikai vázként működik majd, hanem biológiai segítséget is nyújt a regenerációban. A következő 5–10 évben várható, hogy a gradiens scaffold + bioaktív jel kombinációja szélesebb körben bejuthat a klinikai gyakorlatba.

Szenzor-alapú, személyre szabott rehabilitáció

A szenzor-alapú, személyre szabott rehabilitáció ma már sokkal közelebb áll a megvalósuláshoz, mint a gradiens scaffoldok.

A klinikai gyakorlatban már elérhető technológiák

• Okoseszközök, pl. okosórák, és viselhető szenzorok, amelyek a mozgást, pulzust, alvást vizsgálják. Ezek olcsóak és széles körben elérhetőek, ám egyelőre nem elég precízek orvosi diagnózisra
• Speciális mozgásanalizáló rendszerek, 3D mozgásrögzítés (kamerákkal, markerekkel vagy markermentes technológiával, pl. járásanalízis), erőplatformok és izom-EMG mérések. Több klinikán elérhetőek már, de drágák, ráadásul túlzottan „mechanikussá” teszik a mozgásterápiát, hajlamosak vagyunk pusztán számadatokra támaszkodni és kihagyni a gondolkodást
• Biofeedback eszközök, pl elektromiográfiás (EMG) szenzorok. A páciens látja a képernyőn, mennyire aktiválja az adott izmot. Ezek valóban segítenek újra mozgósítani a gátolt izmokat (pl. rotátorköpeny, quadriceps sérülés után), de drágák, nehezen elérhetőek, és megint csak túlzottan mechanikusak, hajlamosítanak a robotos mozgásra (SZTM-es szemlélettel nehéz elfogadni, hogy létezik „helyes” mozgás és „helytelen” mozgás, hogy a túlzott belső fókusz hátrányairól már ne is beszéljek!)

Kísérleti fázisban lévő technológiák

• Otthoni rehabilitáció szenzorral: Testen viselhető mozgásérzékelők (pl. térdre csatolva), amelyek segítségével a páciens otthon végzi a gyakorlatokat, az adatokat pedig az orvos/terapeuta online követi. Már több pilotprogram fut Európában és az USA-ban. Hátrány: szerintem már nem kell újra elmagyaráznom, túlságosan gépies, mechanikus
• AI-alapú elemzés: A rendszer felismeri, hogy a páciens jól végzi-e a gyakorlatot, figyelmeztet a hibákra, automatikusan állítja a terhelést. A probléma ugyanaz, mint a többinél

Korlátok és kihívások a szenzor alapú rehabilitációban

• Adatok pontossága: olcsó szenzoroknál korlátozott, kórházi rendszereknél jobb, utóbbiak azonban drágák és nehezen elérhetőek
• Algoritmusok fejlettsége: ma még főleg mozgáskövetésre képesek, arra nem, hogy a valódi, egyéni biológiai szövetterhelést (ínra ható tenziós erők mértéke és iránya) felmérjék
• Integráció az egészségügybe: az orvosok és terapeuták sok helyen még nem kapnak képzést az adatok értékelésére, illetve hajlamossá válnak arra, hogy mechanikusan, javítandó gépként tekintsenek az egyénre (Frankenstein rehabilitáció)
• az előző három kihívás vélhetően megugorható, van azonban egy olyan, amely sosem lesz az:
  hosszú távon nehéz fenntartani a páciens motivációját otthon, egyedül végzett, végtelenül unalmas és egysíkú rehabilitációs gyakorlatokkal, mindenféle személyes, élő, emberi kontaktus, biztatás, motiválás, játékosság, visszajelzés nélkül  

A tudomány szerint a jövő a scaffold + biojel + szenzor együttese, azaz a beültetett, biológiai jelekkel dúsított scaffold „kommunikál” a szenzorral, és a rehabilitáció valós időben igazodik a gyógyulás egyéni állapotához. És ha ez megvalósul a klinikai gyakorlatban is, eljöhet az a perc, amikor kijelentjük, hogy képesek vagyunk teljes gyógyulást elérni akár egy elülső keresztszalag, akár az Achilles-ín, akár a rotátor köpeny részleges vagy teljes szakadása esetén.

De nem én lennék, ha nem tenném hozzá: bízom abban, hogy a tudomány fejlődésével párhuzamosan felnövünk arra a szintre, hogy ráébredjünk, a technológia csupán eszköz, és nem helyettesíti a páciens-terapeuta kapcsolatot. Mert a személyes kommunikációnak, az együttérzésnek, a szeretetteli biztatásnak, illetve a mozgásterápia változatosságának, játékosságának és élvezetességének gyógyító erejét egyetlen okoseszköz sem pótolhatja.

Feövenyessy Krisztina
a Feövenyessy Medical Fitness Akadémia vezetője