Srovnání opotřebení mezi mobilními a fixními kolenními náhradami

Polyethylenové opotřebení je hlavním faktorem omezujícím životnost totální endoprotézy kolene. Vyhodnocení objemového opotřebení explantovaných polyethylenových tibiálních vložek může poskytnout cenný pohled na výkon různých konstrukcí. Současné dostupné technologie pro měření objemového opotřebení tibiálních vložek zahrnují gravimetrické techniky, souřadnicové měřicí stroje (CMM), laserové skenování a mikro-CT.

V této studii použijeme mikro-CT ke stanovení objemového opotřebení, protože nám umožňuje získat trojrozměrné snímky s vysokým rozlišením celého objemu vložky, včetně povrchů i vnitřku vložky. Mikro-CT snímky budou použity k rekonstrukci celé trojrozměrné geometrie vložky (včetně podpovrchových dutin) a použijeme software pro analýzu obrazu k rozdělení rekonstruované vložky do diskrétních oblastí (tj. mediální/laterální kloubní povrchy, zadní strana a sloupek), což nám umožňuje určit, jak různé oblasti přispívají k celkovému opotřebení implantátu. Díky rozdělení vložky do diskrétních oblastí nám naše analytické techniky také umožní zohlednit materiál odstraněný z vložky během explantace při hodnocení opotřebení implantátu. Porovnáním získaných vložek s neopotřebenými ovládacími prvky pomocí softwaru pro analýzu trojrozměrného obrazu také kvantifikujeme plastickou deformaci měřením objemu materiálu, který se zdeformoval mimo hranice kontrolní vložky. Navíc kontrola tvarových rozdílů mezi opotřebenými a neopotřebenými vzorky nám umožní rozlišit mezi opotřebením implantátu, plastickou deformací a objemovými rozdíly souvisejícími s výrobními tolerancemi. Přestože efekty částečného objemu mohou ztížit detekci hran, mikro-CT snímky s vysokým rozlišením mají tendenci tyto efekty minimalizovat a my použijeme gravimetrická měření k určení prahu Hounsfield specifické pro vložku, který bude použit k definování objemu obrazu pro každý vzorek. Následně ověříme přesnost rekonstruovaného objemu vložky odvozeného z mikro-CT obrazu jeho porovnáním s lineárními měřeními ze skutečného vzorku na několika diskrétních místech.

Použití mikro-CT skenů k vyhodnocení in vivo objemového opotřebení spojeného s různými konstrukcemi umožní přesné měření objemových ztrát polyethylenu z různých oblastí vložky. Tyto informace poskytnou lepší pochopení klinického výsledku spojeného s různými strategiemi návrhu a poskytnou údaje pro budoucí vývojové úsilí. Předpokládáme, že pevné vložky ložisek, kde je polyetylen připevněn ke kovové základové desce, budou vykazovat větší objemové opotřebení než mobilní vložky ložisek, které jsou navrženy tak, aby klouzaly nebo se otáčely na kovové základové desce.

Opotřebení strany kloubu bude měřeno registrací mikro-CT snímků z odebraných a kontrolních vložek na neopotřebených částech kloubního povrchu pomocí softwaru analýzy obrazu Analyze (Mayo Biomedical Imaging Resource, Rochester, MN). Rozdíly v objemu mezi získanými a neopotřebenými kontrolními vložkami budou vyhodnoceny s ohledem na plastickou deformaci, která může nastat in vivo. Objemové opotřebení pro celou břitovou destičku a podoblasti bude vypočítáno odečtením objemu plastické deformace (odpovídající oblastem získané břitové destičky mimo hranice kontrolní břitové destičky) od objemu ztraceného materiálu v rámci původní geometrie břitové destičky. Porovnáme opotřebení mezi pohyblivými a pevnými ložisky pomocí nezávislého vzorku t-testu nebo Mann-Whitney U v závislosti na distribuci dat. Použijeme také vícenásobnou lineární regresní analýzu ke zkoumání vztahu mezi opotřebením vložky a dalšími proměnnými, včetně času in vivo, techniky terminální sterilizace vložky a faktorů souvisejících s pacientem, jako je pohlaví, věk a index tělesné hmotnosti (BMI).