Musculoskeletal Research

Transkriptio

1 Musculoskeletal Research Bone and Cartilage Research Unit (BCRU) Clinical Research Center Institute of Clinical Medicine University of Kuopio

2 Musculoskeletal Research University of Kuopio Kuopio University Hospital Department of Orthopaedics, Traumatology and Handsurgery Department of Physical Medicine and Rehabilitation Bone and Cartilage Research Unit (BCRU) Mediteknia

3 Kuopio Musculoskeletal Research Research Continuum Bone and Cartilage Basic Research Applied Research Instrumentation Clinical Research Epidemiology Clinical Medicine Surgery / BCRU Prof. H. Kröger Clinical research/op&oa Physical Medicine and Rehabilitation Docent J. Arokoski Physical function and gait in OA Gynaecology Docent M. Tuppurainen OP Biomedicine Anatomy Prof. H. Helminen Biochemistry Docent A. Mahonen Bone tissue engineering Physics Prof. J.S. Jurvelin Biophysics of bone and cartilage Prof. R. Lappalainen Biomaterials Prof. P. Karjalainen Motion analysis Biosciences Prof. M. Lammi Cartilage tissue engineering Pharmacy Prof. J. Mönkkönen Bisphosphonates

4 Bone and Cartilage Research Unit (BCRU) Epidemiological studies (OSTPRE) Treatment Trials SERMs Bisphosphonates Bone histomorphometry laboratory Bone Densitometry laboratory (DXA, pqct, QUS)

5 Department of Orthopaedics, Traumatology and Handsurgery - Clinical trials - Recruitment and follow-up of clinical patient materials - Testing of new instruments, implants - Bone/cartilage samples - Excellent radiological and isotope (SPET) facilities in hospital

6 Department of Physical Medicine and Rehabilitation - Clinical trials - Recruitment and follow-up of clinical patient materials - Gait analysis and methods to measure physical function in knee and hip OA patients - EMG analysis technologies

7 Active Research Collaboration Departments at the University of Kuopio Department of Physics (BBC) (Prof. Jukka Jurvelin and prof. Pasi Karjalainen) Department of Medical Biochemistry (Doc. Anitta Mahonen) Biomater Centre (Prof. Reijo Lappalainen) Department of Pathology (Prof. Veli-Matti Kosma) Department of Anatomy (Prof. Heikki Helminen) Other important collaborators Calex -study, LIKES, University of Jyväskylä (Prof. Sulin Cheng) National Public Health Institute (Doc. Markku Heliövaara) Jyväskylä Central Hospital (Doc. Jari Ylinen) Department of Paediatrics, Helsinki University Hospital (Doc. Outi Mäkitie) National Research and Development Centre for Welfare and Health (STAKES) (Prof. Unto Häkkinen) Reuma Hospital, Heinola (Prof. Markku Hakala) Musculoskeletal Tissue Engineering Collaboration (MTEC), The University of Edinburgh (Dr. Brendon Noble) Bone Research Group, Strangeways Laboratorios, University of Cambridge (Dr. Jonathan Reeve) WHO Collaborating Centre for Metabolic Bone Diseases, University of Sheffield (Prof. John Kanis)

8 Main research areas Epidemiology of osteoporosis and fractures Genetics of osteoporosis and osteoarthritis Nutritional aspects of osteoporosis Imaging of bone and cartilage (diagnosis) Bone histomorphometry/bone quality Periprosthetic bone changes /orthopaedic implants Clinical orthopaedics and traumatology Neuromuscular control in lumbar disorders Prognostic factors in lumbar spinal stenosis Physical function and gait in knee and hip osteoarthritis

9 KUOPIO OSTEOPOROSIS STUDY (OSTPRE) STUDY DESIGN DXA Ultrasound Fractures Biochemistry Functional tests Falls Genetics OSTPRE-FPS Ca+Vit-D trial N=3000 Kuopio Province women aged years (N=14 220) Baseline postal enquiry 1989 Follow-up enquiries 1994 & 1999 & 2004 Random stratified sample of 3222 women Bone densitometry I Bone densitometry II Bone densitometry III Bone densitometry IV Kuopio Osteoporosis Study,, Finland HRT trials 20-yr Follow-up Hip fractures -Other outcomes -Mortality

10 Kyselytutkimukset Elintapatietoja Sairaudet ja lääkitykset Kaatumiset Murtumat

11 Luuntiheysmittaukset DXA -mittaus Kantaluun mittaukset (ultraääni, pdxa) Ranteen pqct mittaus

12 Toimintakykytestejä

13 Tuloksia 15 vuotiskyselyn palautti 84.5 % (10926/12936) Kaikkiin kyselyihin vastannut 75.6 % naisista 15- v luuntiheysmittauksissa kävi 77.5 % (2497/3222) ja kaikissa mittauksissa käynyt 74.1 % naisista 15 vuoden aikana 2878:lla naisella yhteensä 3674 murtumaa

14 OSTPRE study group Senior researchers Alhava Esko Arokoski Jari Honkanen Risto Jurvelin Jukka Kröger Heikki Mahonen Anitta Mykkänen Hannu Niskanen Leo Saarikoski Seppo Sirola Joonas Tuppurainen Marjo Academic theses Marjo Tuppurainen Anna-M Heikkinen Marja Komulainen Timo Salmen Joonas Sirola Kaisa Randell Jukka Huopio - 90 published papers - PhD students Matti Kärkkäinen Jarmo Saarelainen Kari Salovaara Kati Pentti Toni Rikkonen Anne Laatikainen Lorenzo Sandini

15 Julkaisut 7 väitöskirjaa (Marjo Tuppurainen, Marja Komulainen, Anna-Mari Heikkinen, Kaisa Randell, Timo Salmen, Joonas Sirola, Jukka Huopio) Yli 90 kansainvälistä julkaisua, lukuisia kongressiesityksiä Seuraavan 3 vuoden aikana ainakin 5 uutta väitöskirjaa tulossa

16 Bone Density and Cumulative Risk Factors - Kuopio Osteoporosis Study (OSTPRE)- Huopio et al. Osteopor Int 2000

17 Risk Factors for Distal Forearm Fractures Kuopio Osteoporosis Study Independent predictors of DFF (Cox model) (n=11,798) Increase of risk Decrease of risk * Previous wrist fracture 158 % * Continuos use of HRT 63 % * Menopause 69 % * Dairy calcium use g/d vs. < 0.5 g/d 39 % * Age (per 1 yr) 6 % * BMI > 25 kg/cm2 36 % * Parity 29 % Honkanen et al. 2000

18 OSTPRE-FPS (Fracture Prevention Study) Randomized, population-based trial with a 3 year follow-up Does Vitamin-D (800 IU/d) + Calcium (1000mg/d) supplementation prevent falls and fractures in postmenopausal women (age yr) Supplementation group (n=1718) Control group (n=1714) Subgroups: n=292/314 (BMD, functional tests, biochemistry etc.)

19 PERIPROT -project Long-term prospective study on bone response after total hip arthroplasty (THA) and total knee arthroplasty (TKA) (1993-) Methods: DXA, SPET, X-ray, biochemistry Study extensions (2006-): Histomorphometry Finite element analysis (FEA) models Animal models Bioreactor (Ex vivo) models of stress shielding (University of Edinburgh)

20 Periprosthetic Bone Loss after Arthroplasty Osteolysis Stress Shielding Periprosthetic Bone Loss Other Factors Loosening and Migration Fractures Problems in Revision

21 Periprosthetic BMD Change during 3 Years Follow-up Gruen Zone 1 Gruen Zone 3 BMD change % BMD change % Uncemented Cemented Months Months Gruen Zone 7 0 BMD change % Months Venesmaa et al. 2004

22 BMD Changes in Anterior Metaphyseal and Total Metaphyseal ROI During Alendronate and Calcium Treatment in TKA patients ANTERIOR METAPHYSEAL ROI (1) TOTAL METAPHYSEAL ROI (5) BMD (g/cm 2 ) BMD (g/cm 2 ) CALCIUM ALENDRONATE+CALCIUM 1.0 CALCIUM ALENDRONATE+CALCIUM A FOLLOW-UP TIME (months) B FOLLOW-UP TIME (months) There was a significant difference between calcium (n=11) and alendronate (n=8) groups during the follow-up Soininvaara et al. 2005

23 Alendronate reduces periprosthetic bone loss after uncemented primary total hip arthroplasty a 5-year follow-up of 16 patients Toni S. Tapaninen 1,3, Petri K. Venesmaa 1, Jukka S. Jurvelin 2,3, Hannu J.A. Miettinen 1, Heikki P.J. Kröger 1,3

24 Bone Quality -project Microarchitecture Mineralization Bone material properties Collagen, mineral Bone turnover Microcracks Human bone samples (hip, calcaneus, patella, tibia, iliac crest ) n = 100 (18-80+yr) Bone Strength = Bone Mass and Quality

25

26 Sky Scan 1172 Micro CT Perkin Elmer Kuvantava FTIR spektrometri

27 Properties of neuromuscular system in knee and hip OA patients Use of accelerometers are further validated and applied for gait analysis Feasibility of portable gait laboratory Clinical trials (2001-): Exercise therapy in hip OA randomized study with 2 years follow-up (Mikkeli) Rehabilitation after total knee arthroplasty - randomized study with 1 year follow-up (Oulu) Starting trial (2008-): Surgical treatment of obesity and hip and knee OA

28 Neuromuscular control in lumbar disorders Low back pain - changes in upper limb function (anticipatory activation and triggered responses) (Leinonen ym. Spine 2007) Disc herniation - impaired motor control (anticipatory activation) - impaired balance and lumbar proprioception (Leinonen ym. Spine 2001 & 2003) Lumbar spinal stenosis - total loss of lumbar proprioception - lumbar muscle denervation and dysfunction (EMG) (Leinonen ym. Spine 2002 & 2003)

29 Ortopedien väitöskirjat H.Kröger 1990 H.Miettinen 1992 J. Kettunen 1999 J.Sirola 2003 P.Venesmaa 2004 T.Soininvaara 2005 J.Huopio 2005 M.Haara 2006 I.Höfling 2006 J.Sahlman 2007 A.Joukainen 2008 Muita U.Väätäinen H.Panula J.Haapala J.Huuskonen

30 LK Matti Kärkkäinen LL Kari Salovaara FM Toni Rikkonen FK Janne Karjalainen LL Anne Laatikainen LL Jarmo Saarelainen LL Tommi Kääriäinen LL Arto Toivanen LL Riikka Juhankoski LL Tuomas Liikavainio LL Timo Nyyssönen LL Veli Turunen LL Timo Aalto LL Harri Hämäläinen LK Inari Tamminen LK Tomi Tapaninen Laill.lääk. Lorenzo Sandini LL Tero Yli-Kyyny LK Jaakko Järvenpää LL Eppu Sainio LL Juha Lumiaho Väitöskirjaprojektit Ortopedia/TULES

31 Syventävät opinnot 1/09 Obesiteetti polven tekonivelkirurgiassa/lk Jaakko Järvenpää Lonkan pinnoiteartroplastian varhaistulokset KYS:ssa/ LK Elina Videman Lonkan artroskopian indikaatiot ja tulokset KYS:ssa/ LK Olli Savolainen Luun korvikkeiden käyttö ortopediassa ja traumatologiassa/ LK Martti Suokas Työikäisten nilkkamurtumapotilaiden toipuminen/ LK Härkönen Lannerangan diskusprolapsipotilaiden leikkaushoidon subjektiivinen tulos- lyhyen aikavälin seuranta / LK Anna-Kaisa Sivonen Lanneselän leikkaustoimenpiteisiin liittyvät riskitekijät/ LK Mikko Hyväri Patellaluksaation hoidon pitkäaikaistulokset/ LK Johanna Karttunen Polven ja lonkan nivelrikko OSTPRE aineistossa/ LK Minna Tallqvist Petrtrokanteeriset lonkkamurtumat DHS ja gammanaula leikkauksen tulokset/ LK Tommi Liipo

32 Kansainväliset monikeskustutkimukset Avosäärimurtumien hoito PTH:lla (KUROS Biosurgery AG Study CS I /01) Tromboosiprofylaksia tutkimus (SANOFI-AVENTIS SAVE-HIP) FGF- hoito polven nivelrikossa (MERCK-SERONO AS in knee OA) WYETH Fracture incidence reduction and safety of TSE-424 (Bazedoxifene acetate 3068A1-301-EU) compared to placebo and raloxifene in pm women. LILLY Effect of Arzoxine on Vertertebral fractures and on Invasive Breast Cancer H4Z-MC-GJAD

33 Alkavia projekteja AC -luksaatiotutkimus Canalis Carpi tutkimus FAI tutkimus Biolasitutkimus

34 Tutkimustoiminta Ortopedia ja traumatologia OSTPRE projekti Bone Quality projekti Periprot projekti Lasten luusto projekti Calex Murtumat Reuma) Selkätutkimukset Ennusstenoosi Spondylodeesitutkimus Nomod tutkimus Polven alkava nivelrikko (PAH) tutkimus Terveys 2000 tutkimus (OA, OP, Selkä) Akillesruptuura tutkimus Olkapää projektit Atraumacuff Rotator-cuff AC-luksaatio Lonkkamurtuma tutkimus Nivelruston kuvantaminen (IVUS) Luun ultraääni projekti Luun kantasolu projekti Kansalliset proteesitutkimukset

35