Polyetylen vitamínu E v sementovaných kelímcích (E1vsMar)

Pozadí Snížení míry opotřebení polyetylenu (PE) v acetabulárních jamkách a tím prodloužení životnosti totální endoprotézy kyčle (THA) je hlavním problémem ortopedické komunity po celá desetiletí. Opotřebení PE a osteolýza s následným pozdním aseptickým uvolněním protézy je hlavním důvodem revizní operace po THA v Norsku.

Během roku 2008 bylo v Norsku 805 z celkových 1114 revidovaných THA podrobeno operaci kvůli aseptickému uvolnění nebo osteolýze bez uvolnění. Váha DRG (Diagnose Related Grouping) je 5,49 pro sekundární THA a každý bod DRG má hodnotu 33,647 NOK, což zvyšuje přímé celkové náklady na revizi po aseptickém uvolnění přibližně 27 milionů USD.

Kaputní protéza o průměru 32 mm nebo více má hlavní výhodu ve zvýšení rozsahu pohybu (ROM) a snížení rizika vykloubení kyčle, ale čím větší je protéza caput, tím větší adhezivní opotřebení lze očekávat. Toto a relativní selhání kovu na PE dalo podnět k vývoji a zavedení do klinické praxe ložisek se zvýšenou odolností vůči opotřebení. Dnes existuje široká škála možností s podstatně nižší mírou objemového opotřebení ve srovnání s konvenčním PE. Biologická a imunologická odezva in vivo na částice opotřebení je velmi komplikovaná a jen částečně pochopena. Je jasné, že odezva hostitele na částice opotřebení a korozní produkty hrají hlavní roli v osteolýze kolem protézy. U ložisek kov na kov (MoM) je objemové opotřebení menší, ale výrazně se zvyšuje počet částic. MoM mají také problém s možným teratogenním účinkem a vedlejšími účinky alergie nebo přecitlivělosti. Keramika na keramice (cer-cer) má nejnižší míru opotřebení ze všech umělých kloubů, ale stále je možné detekovat biologicky aktivní částice úlomků. Cer-cer má také další problémy včetně zlomeniny protézy, skřípání kyčle, úzkých okrajů pro umístění součástí a nákladů.

Polyethylen je termoplastický polymer sestávající z dlouhých řetězců monomeru ethylenu (C2H4). Mechanické vlastnosti PE závisí na proměnných, jako je rozsah a typ větvení a krystalová struktura atd.

Pro zlepšení odolnosti PE proti opotřebení lze dosáhnout zvýšení zesíťování mezi řetězci polyethylenu jeho vystavením vysokoenergetickému záření. Ozáření také zvyšuje nepárové volné elektrony (volné radikály). Volné radikály mohou reagovat s kyslíkem a spustit řetězovou reakci způsobující oxidační degradaci polyethylenu a následně způsobit zvýšené opotřebení. Nástavce HXLPE 1. generace snížily střednědobý výskyt osteolýzy vyvolané částicemi, ale nalezené vadné nástavce HXLPE první generace vykazovaly povrchové praskání a známky oxidační degradace in vivo.

Za účelem zvýšení odolnosti proti mechanické únavě a snížení oxidačního potenciálu byla vyvinuta 2. generace HXLPE. Pro snížení oxidačního potenciálu lze polyethylen přetavit nebo žíhat. Přetavení zhoršuje mechanické vlastnosti polyethylenu a po žíhání stále zůstávají volné radikály schopné oxidace in vivo. Vazbou na nepárové volné elektrony je vitamín E lapačem volných radikálů. Vitamin E je hydrofobní, a proto může být infundován do polyethylenu. HXLPE 3. generace se vyrábí pod teplotou tání, aby si zachoval své mechanické vlastnosti a obsahuje vitamín E pro stabilizaci volných radikálů. Ukázalo se, že necementované acetabulární objímky HXLPE mají podstatně snížené objemové opotřebení a vynikající klinické střednědobé výsledky s tímto typem PE. Ve Skandinávii je většina objímek cementovaná. Různé principy biologické nebo mechanické stability ovlivňují vlastnosti lůžka, typicky odlišný E-modul a okolní rozhraní mezi implantátem a kostí. Konvenční PE cementované kalíšky fungovaly lépe s méně aseptickým uvolňováním než necementované kalíšky. Protože se však mechanické vlastnosti u vysoce zesítěných polyetylenových kelímků mění, není jasné, zda vyšší elasticita kostně-cement-polyethylenové sloučeniny může vést ke zlomeninám křehčího polyetylenu. Není proto možné extrapolovat klinické výsledky a míry opotřebení z necementovaných pohárků na cementované.

Umístění kalíšku je rozhodujícím parametrem pro opotřebení a přežití kalíšku. Malchau a kol. ukázal, že i velkoobjemoví chirurgové dosahují suboptimálního umístění ve 40 % případů. To může záviset na polohování pacienta během operace, chirurgických nástrojích nebo technice. Není známo, zda subjektivní operační technika operatéra přímo odpovídá pooperačnímu hodnocení polohy košíčků. Při hodnocení opotřebení je však klíčové správné umístění košíčků. CT je nejlepší metodou k posouzení polohy jamky po operaci a detekci osteolýzy v dlouhodobé perspektivě.

Pokud je vědcům známo, žádná randomizovaná kontrolovaná studie cementovaných kalíšků HXLPE 3. generace s využitím RSA nebyla provedena.

Hypotéza U cementované acetabulární jamky 3. generace E1™ HXLPE ve srovnání s 2. generací HXLPE došlo ke střednědobému in vivo snížení opotřebení objemového polyetylenu.

Materiál: Po písemném informovaném souhlasu bude zahrnuto 70 způsobilých pacientů. Účastníci budou náhodně rozděleni obálkovou metodou do cementované acetabulární jamky E1™ nebo Marathon™. Operace bude provedena v nemocnicích ve Vestre Viken HF a univerzitní nemocnici v Oslu HF, Ullevål ortopeden.

Implantát Vyšetřovatelé použijí dvě různé cementované all PE acetabulární jamky;

1. MarathonTM je 1. generace HXLPE. Polyethylen je zesítěný 5 Mrad, což odpovídá polozesíťovanému PE.
2. Cementovaný E1™ je plně zesíťovaný UHMWPE 3. generace stabilizovaný vitaminem E z PE. Testy in vitro ukázaly o 99 % sníženou objemovou míru opotřebení ve srovnání s E1™ s ArComXL™ HXLPE (vysoce zesíťovaný polyethylen) při vysokém kontaktním namáhání a 95% snížení míry opotřebení ve srovnání s E1™ s ArCom™ při vysokém namáhání kontaktní plochy. Morfologie otěrových částic E1™ je podobná jako u materiálu ArCom™.

Necementovaná femorální protéza Collared Corail™ (De Puy, Varšava, Indiana, USA) je titanový zúžený implantát plně potažený 150 mikronovým hydroxyapatitem s více než 95% přežitím po 15 letech. Použitou caputovou protézou je kobalt-chromový 32 mm Articul/EZE™ (De Puy, Varšava, Indiana, USA) Refobacin™ (Biomet Europe, Berlín, Německo) Bone Cement R je kostní cement s vysokou viskozitou, pozitivní na rentgenové záření. Sáček 40 g Refobacin® Bone Cement R obsahuje 0,5 g gentamicinu.

Operační technika Pacient je operován v poloze dle preference chirurga a ve spinální anestezii. V souladu s tím postup závisí na preferencích chirurga. Pokud je zvolen posterolaterální přístup, měla by být provedena oprava pouzdra a externích rotátorů. Peroperačně je implantováno celkem 6 1,0mm tantalových kuliček do obvodu jamky a 7 kuliček do acetabula. Acetabulární jamka je umístěna co nejblíže 45◦ abdukci a 30◦ anteverzi.

Chirurg bude pooperačně přímo hodnotit pozici jamky subjektivně jako antevertovanou, neutrální, retrovertovanou, proximalizovanou, distalizovanou.

Pooperační trénink Pooperačně je pacient od prvního dne mobilizován s plnou váhou.

Radiologické analýzy Konvenční rentgen pánve, předozadní a laterální projekce kyčle předoperačně, pooperačně a ve 24 (60, 120) měsících RSA (Radiostereometric analysis) pooperačně, 3, 12, 24 (60, 120) měsících bude RSA analyzovány v Ullevål University Hospital

Klinická kontrola Harris Hip Score, EQ-5D a WOMAC budou vyplněny před operací a ve 2, 5 a 10 letech.

Analýza dat Analýza RSA bude provedena v Centru implantačního a radiostereometrického výzkumu Oslo (CIRRO).

Analýza studie se provádí pod vedením CIRRO.

Ukládání dat Data budou shromažďována a uložena na serveru pro výzkum ve Fakultní nemocnici v Oslo. Všechna data jsou uložena anonymně. Každý pacient obdrží ID studie. Randomizační klíč a identita jsou uloženy odděleně.

Statistika Penetrace více než 0,1 mm ročně v polyetylenových kloubech indikuje míru opotřebení, která povede k budoucí osteolýze1.

Vědecká hodnota Za prvé, pokud lze prokázat, že nedávno vyvinuté výrobní techniky polyethylenu snižují míru opotřebení in vivo a jinak mají dobrý klinický a radiologický výsledek, máme důvod věřit, že máme možnost významně snížit míru revizí po THA. .

Za druhé, nové implantáty by měly být důkladně prozkoumány a zdokumentovány před jejich širším použitím. To by mohlo zachránit mnoho pacientů před možnými katastrofálními selháními, jak nás naučila minulost (Boneloc, Carbon Compressed Poly).

Bezpečnost pro pacienta. Vyšetřovatelé se budou řídit běžnými postupy pro THA před, před a po operaci. Budou dodržovány standardizované postupy týkající se profylaxe infekce a trombózy podle doporučení norské národní rady pro ortopedii. Ukázalo se, že implantace tantalových kuliček má zanedbatelné vedlejší účinky.

E1TM a Marathon PE jsou klinicky testovány v necementovaném THA, ostatní součásti protézy mají více než 10 let klinickou a RSA dokumentaci.

Biomet uhradí náklady včetně:

Dodatečné náklady na nákup a skladování protézy ve srovnání se standardní protézou. Společnosti Biomet nebo Stryker nemají žádná autorská práva ani žádnou jinou formu vlastnictví k výsledku této studie.