Význam různé modularity polyetylenové vložky pro migraci tibiálních komponent a adaptivní remodelaci kosti po necementované totální endoprotéze kolene pomocí technologie Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, (monoblok vs. modulární design)

Úvod Obecně je primární TKA trvanlivé a dobře fungující řešení s 10letým přežitím implantátu více než 90 % (Robertsson et al. 2001). Oba implantáty, které mají být testovány v této studii, mají trabekulární kovový povlak tibiální komponenty. Byla však použita odlišná výrobní technika základní desky, kdy jedna má monoblokovou polyetylenovou vložku a druhá modulární polyetylenovou vložku. Sekundární selhání způsobené opotřebením polyetylenu je řazeno jako častá příčina revize. Bylo zjištěno, že mnoho problémů přispívá k opotřebení polyetylenu; kvalita polyethylenu, výrobní proces, povaha tibiálně-femorálního nebo patelofemorálního skloubení, oblast kontaktu, proces sterilizace a problémy týkající se modularity (opotřebení zadní strany) (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008). Dlouhodobé klinické studie dokumentovaly úspěch přímo lisovaných monoblokových tibiálních komponent (Weber et al. 2002). Výhody modularity jsou však široce uznávány a zahrnují schopnost jemně doladit rovnováhu měkkých tkání po implantaci kovových zařízení.

Jsou vyvíjeny nové techniky a zvyšují se nároky pacientů na zvýšenou odolnost implantátů. Selhání způsobené aseptickým uvolněním tibiální komponenty zůstává jedním z předních kurzů revizní chirurgie u TKA (Sierra et al. 2004, Dánský registr artroplastiky kolena, výroční zpráva 2010). Předpokládá se, že oba implantáty, plánované k testování v této studii, s trabekulárním povrchovým povlakem usnadní vrůstání kosti a zajistí lepší fixaci k hostitelské kosti, čímž se zvýší přežití implantátu a zlepší funkce protézy.

Jeden z implantátů NexGen®, monoblock(TMT) je již několik let používán pro rutinní klinické použití v zahraničí, ale také v Dánsku a klinické výsledky jsou zatím dobré (Bobyn et al. 2004). Byly provedeny dvě randomizované kontrolované studie využívající RSA měření implantátu, které ukazují slibné výsledky s dobrou stabilní fixací při sledování mezi dvanácti a dvaceti čtyřmi měsíci (Dunbar et al. 2009, Henricson et al. 2008).

Druhý typ protézy je identický, ale má modulární polyethylenový design tibiální komponenty. Modulární konstrukce se často používají ve většině konstrukcí TKA a také vykazují dobré dlouhodobé výsledky. Existují však potenciální problémy týkající se opotřebení zadní strany a aseptického uvolňování kvůli reakci polyetylenového cizího tělesa (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008, Weber et al. 2002).

Byly provedeny předchozí randomizované studie RSA hodnotící necementované modulární návrhy TKA s dobrými výsledky ukazujícími stabilní fixaci ve dvanácti a dvaceti čtyřech měsících (Dunbar a kol. 2008, Hansson a kol. 2005, Hansson 2008).

Povlak TMT je mikroodlitek normální trabekulární kosti provedený pomocí prvku Tantalum (Ta-73). Z předchozích zkušeností je tantal velmi biokompatibilní, velmi pevný a s velkou odolností vůči korozi (Black 1994). Trabekulární kov má porézní strukturu blízkou struktuře normální trabekulární kosti a biomechanické charakteristiky, jako je např. pevnost v tlaku a modul pružnosti jsou velmi blízké normální trabekulární kosti (Krygier et al. 1999, Zardiackas et al. 2001).

Tyto vlastnosti jsou důvodem, proč byly trabekulární kovy v posledním desetiletí používány pro výrobu různých ortopedických implantátů, a dosavadní rané klinické výsledky byly velmi slibné (Bobyn et al. 2004, Nasser & Poggie 2004, Nehme et al. 2004 Nelson a kol., 2003).

Kvantitativní měření migrace implantátu a adaptivní kostní remodelace kosti v blízkosti implantátů jsou obecně přijímány jako vhodné metody pro objektivní hodnocení efektu operace kloubních náhrad a byly navrženy jako důležitá vyšetření, která je nutné provést před distribucí nových implantátů pro široké použití (Bobyn a kol. 2004, Petersen & Schrøder 2004, Østgaard & Nielsen 2004).

Velmi malé pohyby mezi implantátem a kostí lze měřit pomocí speciálních RSA rentgenových snímků po implantaci malých (0,8-1,0 mm) tantalových markerů připevněných k implantátu a v kosti (Selvik 1989), zatímco změny kostního minerálu nebo kosti minerální hustotu (BMD) kosti v těsném vztahu k implantátu lze měřit pomocí DEXA (Glüer et al. 1990, Mazess & Barden 1988).

Mikropohyby s migrací tibiální komponenty jsou pozorovány po cementované i necementované TKA as různými polyetylenovými modalitami během prvního pooperačního roku. Následně se většina implantátů stabilizuje, zatímco menšina nepřetržitě migruje i po prvním pooperačním roce (Ryd et al. 1995). Implantáty, které nadále migrují, jsou ty s vysokým rizikem pozdějšího aseptického uvolnění. Několik studií hodnotilo vliv různých parametrů, jako je způsob fixace (cementovaný/necementovaný), povrchová úprava např. hydroxyapatit, kovové slitiny a design protéz na migraci tibiální komponenty u primární TKA (Ryd 1986, Toksvig-Larsen 2000, Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008), ale zda použití modulární design vs. monoblokový design na trabekulárním kovovém (tantalovém) povrchovém povlaku povede k významným rozdílům, které dosud nebyly vyhodnoceny.

Ve studiích využívajících různé kostní denzitometrické techniky pro měření změn kostního minerálu proximální tibie po primární TKA je ve většině studií pozorován významný pokles BMD (Hvid a kol. 1988, Karbowski a kol. 1999, Levitz a kol. 1995, Petersen a kol., 1995, Regnér a kol., 1999). V některých studiích dosahuje pokles BMD 20 % - 36 % (Hvid et al. 1988, Levitz et al. 1995, Petersen et al. 1995, Regnér et al. 1999), v jiných studiích však zůstává BMD nezměněna ( Bohr & Lund 1987, Li & Nilsson 2000, Spittlehouse et al. 1999) nebo vykazuje menší nárůst (Petersen et al. 2005).

Materiály a metody Návrh studie Prospektivní randomizovaná studie, kde jsou pacienti také randomizováni, obdrží monoblokovou tibiální komponentu s trabekulárním kovovým povlakem (TMT Zimmer NexGen®) nebo modulární tibiální komponentu (TMT Zimmer NexGen®). Obě protézy jsou dostupné a schválené FDA a CE. Jediný rozdíl mezi implantáty je v polyetylenové vložce (monoblok vs. modulární).

Místo Operace byly původně plánovány na kolenní jednotku, oddělení ortopedické chirurgie, nemocnice Hørsholm. Od února 2011 však bude toto pracoviště sloučeno s Oddělením plánované elektivní chirurgie Z v nemocnici Gentofte, kde bude ročně provedeno více než 400 primářů TKA. Plánuje se, že operace TKA budou prováděny v nemocnici Gentofte, ale konečné rozhodnutí nemůže být učiněno, dokud nebude na začátku roku 2011 plně implementována výše zmíněná fúze.

Vyšetření zařízení RSA a DEXA bude provedeno na Klinice ortopedické chirurgie a Radiologického oddělení, Rigshospitalet, Kodaň, Dánsko.

Pacienti Účastníky studie jsou pacienti, kteří byli naplánováni na primární TKA s obvyklými indikacemi pro TKA na Klinice plánované elektivní chirurgie Z, Gentofte Hospital.

Kritéria pro zařazení:

3. Těžká osteoartróza kolene s indikací TKA. 4. Věk mezi 40 a 70 lety.

Kritéria vyloučení:

1. Nemoci ovlivňující metabolismus kostí (osteoporóza, Pagetsova choroba, hyperparatyreoidismus atd.).
2. Odhaduje se, že pacienti nejsou schopni porozumět dokumentům „Informace pro pacienty“ nebo se nechtějí studie zúčastnit.

Operace Operace provádějí na Klinice plánované elektivní chirurgie Z nemocnice Gentofte dva zkušení chirurgové TKA, kteří budou zařazeni do výzkumné skupiny. Během operace jsou minimálně 4 tantalové markery (0,8 mm) vloženy do kosti proximální tibie a 6 markerů je vloženo do polyetylenové vložky Intravenózní antibiotika (1,5 g cefuroximu) jsou podávána třikrát během prvního dne a noci operace a nízkomolekulární heparin se podává k prevenci hluboké žilní trombózy a plicní embolie. Lokální analgetika (Naropin ®, Toradol ®) se vstřikují do kolenního kloubu a do měkkých tkání kolem kolene během operace. Fyzioterapie začíná v den operace a pacienti budou mobilizováni v plné váze pomocí berlí.

Implantáty Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Monoblok Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Modular Oba implantáty jsou implantáty zadržující zadní zkřížený vaz. Kromě odlišné použité vložky (modulární/monoblok) jsou konstrukce obou implantátů totožné.

Čéška zůstane bez povrchu.

Výzkumný plán

1. Klinické vyšetření provedené předoperačně a se sledováním po ¼, 1 a 2 letech s hodnocením funkce kolena pomocí Knee Scoring System Knee Society (Insall et al. 1989).
2. Předoperačně, pooperačně před propuštěním pacientů a po 12 měsících se pořizují konvenční rentgenové snímky (ve stoje a vážení) s cílem zhodnotit postavení kolena a získat výchozí bod pro případnou pozdější změnu umístění komponent TKA a rozvoj osteolytických lézí (Ewald 1989).
3. Klasifikace stupně artrózy z předoperačních RTG snímků odhadující Ahlbäck skóre (Ahlbäck 1968).
4. Skenování DEXA se provádí pomocí skeneru Norland XR-46. Skenování se provádí s cílem změřit BMD proximální části tibie v těsném vztahu k tibiální komponentě, v distálním femuru a distální tibii oboustranně. První snímky se provádějí předoperačně (pouze proximální a distální tibie) ne více než dva týdny před operací a pooperačně do dvou týdnů po operaci a se sledováním po 3, 6, 12 a 24 měsících. Přesnost měření BMD distální a proximální tibie a distálního femuru bude odhadnuta z dvojitých měření pacientů (n=12) zařazených do studie.
5. Speciální rentgenové snímky vhodné pro RSA měření migrace tibiální komponenty (Selvik 1989) se provádějí během prvního týdne po operaci a po 3, 6, 12 a 24 měsících. Přesnost měření RSA se odhaduje z dvojitých vyšetření u 12 pacientů ve studii.
6. Měření výsledků hlášená pacientem. Plánuje se také požádat pacienty před operací a po ¼, 1 a 2 letech, aby provedli pacientem hlášené měření výsledku pomocí Oxford kolenního skóre (Dawson et al. 1998).
7. Dlouhodobé sledování. Pokud to bude možné, hodláme provést i 5- a 10leté sledování včetně všech výše uvedených parametrů.

Výpočty velikosti vzorku DEXA (změny BMD 0-2 roky). Očekávaný pokles BMD v proximální tibii po zavedení necementované TKA je 20 %. Ve studii bychom chtěli být schopni naměřit významný rozdíl (minimální relevantní rozdíl = MIREDIF) ve změnách BMD mezi oběma skupinami ve výši 7,5 %. Z dříve publikované studie (Petersen et al. 2005), kde byla BMD měřena v proximální tibii u pacientů s primární necementovanou TKA, jsme odhadli směrodatnou odchylku (SD) změn BMD, kterou lze použít pro výpočet velikosti vzorku v našem studie. Ve studii byl pozorován relativně velký rozdíl v SD (5,59 %-12,40 %) v různých ROI, a proto jsou naše výpočty založeny na průměrné hodnotě z různých ROI.

Použití chyby typu I = 5 % chyba typu II = 15 % a MIREDIF 7,5 % SD = 7,53 % Výpočet vedl k velikosti vzorku n = 18 v každé skupině. RSA. Existuje několik publikovaných studií RSA a my jsme se rozhodli použít hodnoty SD ze studie Toksvig-Larsen et al. (2000). V této studii byly zkoumány 4 různé necementované tibiální komponenty (n=62) a specifikace SD byla velmi jasná. SD použitá pro výpočet velikosti vzorku po 1 roce sledování byla velmi vysoká, protože SD v jedné ze 4 skupin byla mnohem vyšší než v ostatních skupinách.

Výpočet se však provádí pomocí parametru maximální celkový bodový pohyb (MTPM) dva roky po operaci, který se ukázal jako nejlepší prediktor pro pozdější aseptické uvolnění tibiální komponenty po primární TKA (Ryd et al. 1995).

Použitím:

Chyba typu I = 5 % Chyba typu II = 15 % MIREDIF 0,6 mm SD = 0,7 mm Výpočet vedl k velikosti vzorku n = 24 v každé skupině. Do studie jsme plánovali zahrnout a randomizovat (bloková randomizace se 4 v každém bloku) celkem 60 pacientů. To zajistí vysokou statistickou sílu i v případě, že by někteří z účastníků studie během studie odstoupili.

Etická hlediska Neočekáváme, že by se u pacientů účastnících se studie vyskytly nějaké zvláštní vedlejší účinky nebo komplikace související přímo s použitím dvou ortopedických implantátů. Očekává se, že rozdíl mezi pacienty ve 2 skupinách bude měřitelný pouze pomocí velmi přesných technik, jako je DEXA a RSA. Radiační dávka pro pacienty ze skenování RSA i DEXA je nízká ve srovnání s mnoha konvenčními rentgenovými vyšetřeními. Celková akumulovaná radiační dávka pro pacienta účastnícího se všech vyšetření během studie se odhaduje na přibližně 0,1 mSv. Tantal se používá již více než 50 let a je velmi biokompatibilním materiálem bez jakéhokoli sklonu ke korozi (Black 1994). Tantalové kuličky pro RSA se používají zejména ve Švédsku v několika klinických studiích již více než 20 let. Více než 20 000 kuliček bylo implantováno více než 2 000 pacientům a nebyly pozorovány žádné vedlejší účinky tantalových kuliček (Kärrholm 1989).

Výzkumný protokol bude předložen ke schválení Dánskou agenturou pro ochranu dat a Vědeckým etickým výborem Københavns og Frederiksberg Kommuner. Před získáním informovaného souhlasu s účastí obdrží všichni pacienti ústní i písemné informace.

Statistická analýza Migrace a změny BMD v čase budou analyzovány pomocí opakovaného Studentova t testu pro párová data a pro parametry (MTPM), které podle definice nejsou normálně distribuovány, bude použit neparametrický test. Rozdíl mezi migrací a změnami BMD mezi těmito 2 skupinami bude hodnocen Studentovým t testem pro upairovaná data.

Časový rámec Zařazení pacientů (n=60) bude trvat 1 rok. Zahájení studie plánujeme na jaro 2011. Dva roky po zařazení posledního pacienta bychom byli schopni data analyzovat a zahájit proces s cílem data publikovat.

Publikace Očekáváme, že výsledky tohoto protokolu (po 2 letech sledování) spolu s klinickým a radiologickým hodnocením pacientů, kteří byli operováni se zavedením necementované TKA pomocí Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Modulární tibiální komponenta na Klinice ortopedické chirurgie, Rigshospitalet vyústí v diplomovou práci a minimálně 2-3 články v mezinárodních ortopedických časopisech.

Výsledky tohoto protokolu budou za všech okolností zveřejněny.