Betydningen af ​​forskellig modularitet af polyethylenindsatsen til migration af tibial komponent og adaptiv knogleombygning efter ucementeret total knæarthroplasty ved hjælp af trabekulær metalteknologi (TMT) Zimmer NexGen®, (monoblok vs. modulært design)

Introduktion Generelt er en primær TKA en holdbar og velfungerende løsning med en 10-års implantatoverlevelse på mere end 90 % (Robertsson et al. 2001). Begge implantater, der skal testes i denne undersøgelse, har en trabekulær metalbelægning af den tibiale komponent. Der er imidlertid blevet brugt en anden fremstillingsteknik af bundpladen, hvor den ene har en monoblok polyethylen indsats og den anden en modulær polyethylen indsats. Fejl sekundært til polyethylen-slid er rangeret som en hyppig årsag til revision. Mange problemer er blevet identificeret som medvirkende til polyethylen slid; kvaliteten af ​​polyethylen, fremstillingsprocessen, arten af ​​tibial-femoral eller patellofemoral artikulation, kontaktområde, steriliseringsproces og spørgsmål vedrørende modularitet (bagsideslid) (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008). Langsigtede kliniske undersøgelser har dokumenteret succesen med direkte kompressionsstøbte monoblok tibiale komponenter (Weber et al. 2002). Fordelene ved modularitet er dog bredt anerkendt og inkluderer evnen til at finjustere bløddelsbalancen efter implantation af metalliske enheder.

Nye teknikker udvikles og patienternes krav om øget holdbarhed af implantaterne er stigende. Fejl på grund af aseptisk løsning af skinnebenskomponenten er fortsat et af de førende forløb for revisionskirurgi ved TKA (Sierra et al. 2004, Dansk Knæarthroplastikregister, Årsrapport 2010). Det antages, at begge implantater, der er planlagt til at blive testet i nærværende undersøgelse, med den trabekulære overfladebelægning vil lette knogleindvækst og sikre en bedre fiksering til værtsknoglen og dermed øge implantatets overlevelse og forbedre protesens funktion.

Et af implantaterne NexGen® , monoblock(TMT) har været brugt til rutinemæssig klinisk brug i udlandet, men også i Danmark i nogle år, og indtil videre har de kliniske resultater været gode (Bobyn et al. 2004). Der er lavet to randomiserede kontrollerede undersøgelser med RSA-måling af implantatet, der viser lovende resultater med god stabil fiksering ved opfølgning mellem tolv og fireogtyve måneder (Dunbar et al. 2009, Henricson et al. 2008).

Den anden type protese er identisk, men har et modulært polyethylendesign af tibia-komponenten. Modulære designs anvendes hyppigt i de fleste TKA designs og har også vist gode langsigtede resultater. Der er dog potentielle problemer vedrørende slid på bagsiden og aseptisk løsning på grund af polyethylen-fremmedlegemereaktion (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008, Weber et al. 2002).

Der er lavet tidligere randomiserede RSA-studier, der evaluerer ucementerede modulære TKA-designs med gode resultater, der viser stabil fiksering ved tolv og fireogtyve måneder (Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008).

TMT-belægningen er en mikrostøbning af den normale trabekulære knogle udført ved hjælp af elementet Tantal (Ta-73). Fra tidligere erfaring er tantal meget biokompatibelt, meget stærkt og med stor modstandsdygtighed over for korrosion (Black 1994). Trabekulært metal har en porøs struktur tæt på normal trabekulær knogle, og de biomekaniske egenskaber som f.eks. trykstyrke og elasticitetsmodul er meget tæt på normal trabekulær knogle (Krygier et al. 1999, Zardiackas et al. 2001).

Disse egenskaber er årsagen til, at trabekulært metal inden for det seneste årti er blevet brugt til produktion af forskellige ortopædiske implantater, og de tidlige kliniske resultater hidtil har været meget lovende (Bobyn et al. 2004, Nasser & Poggie 2004, Nehme et al. 2004 , Nelson et al. 2003).

Kvantitative målinger af implantatmigrationen og adaptiv knogleombygning af knoglen tæt på implantaterne er generelt accepteret som egnede metoder til en objektiv evaluering af effekten af ​​ledprotesekirurgi og er blevet foreslået som vigtige undersøgelser, der skal udføres, før nye implantater distribueres til udbredt brug (Bobyn et al. 2004, Petersen & Schrøder 2004, Østgaard & Nielsen 2004).

Meget små bevægelser mellem et implantat og knoglen kan måles ved specielle RSA-røntgenbilleder efter implantation af små (0,8-1,0 mm) Tantalmarkører fastgjort til implantatet og i knoglen (Selvik 1989), mens ændringer i knoglemineral eller knogle. mineraltæthed (BMD) af knoglen i tæt relation til implantatet kan måles ved DEXA (Glüer et al. 1990, Mazess & Barden 1988).

Mikrobevægelser med migration af tibialkomponenten ses efter både cementeret og ucementeret TKA og med forskellige polyethylenmodaliteter i løbet af det første postoperative år. Efterfølgende stabiliseres de fleste implantater, mens en minoritet migrerer kontinuerligt ud over det første postoperative år (Ryd et al. 1995). De implantater, der fortsætter med at migrere, er dem med høj risiko for senere aseptisk løsning. Flere undersøgelser har vurderet indflydelsen af ​​forskellige parametre såsom fikseringsmåde (cementeret/ucementeret), overfladebelægning f.eks. hydroxyapatit, metallegeringer og design af proteserne på migration af tibialkomponenten i primær TKA (Ryd 1986, Toksvig-Larsen 2000, Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008 ), men om brugen af et modulært design vs. et monoblokdesign på en trabekulær metal (tantal) overfladebelægning vil resultere i, at signifikante forskelle stadig ikke er blevet evalueret.

I undersøgelser, der anvender forskellige knogledensitometriske teknikker til måling af ændringer i knoglemineral i den proksimale tibia efter primær TKA, ses et signifikant fald i BMD i de fleste undersøgelser (Hvid et al. 1988, Karbowski et al. 1999, Levitz et al. 1995, Petersen et al. 1995, Regnér et al. 1999). I nogle af undersøgelserne når faldet i BMD 20% - 36% (Hvid et al. 1988, Levitz et al. 1995, Petersen et al. 1995, Regnér et al. 1999), men i andre undersøgelser forbliver BMD uændret ( Bohr & Lund 1987, Li & Nilsson 2000, Spittlehouse et al. 1999) eller viser en mindre stigning (Petersen et al. 2005).

Materialer og metoder Studiedesign Et prospektivt randomiseret studie, hvor patienterne randomiseres også modtager en monoblok tibial komponent med trabekulær metalbelægning (TMT Zimmer NexGen®) eller en modulær tibial komponent (TMT Zimmer NexGen®). Begge proteser er tilgængelige og godkendt af FDA og CE. Den eneste forskel mellem implantaterne er polyethylenindsatsen (monoblok vs. modulær).

Sted Operationerne var oprindeligt planlagt udført på Knæenheden, Ortopædkirurgisk Afdeling, Hørsholm Sygehus. Denne enhed vil dog i februar 2011 blive fusioneret med Afdeling for Planlagt Elektiv Kirurgi Z, Gentofte Hospital, hvor der hvert år vil blive udført mere end 400 primære TKA. Det er planen, at TKA-operationerne skal udføres på Gentofte Hospital, men en endelig beslutning kan først træffes, før ovennævnte fusion er fuldt implementeret i begyndelsen af ​​2011.

RSA- og DEXA-facilitetersundersøgelser vil blive udført på Ortopædkirurgisk Afdeling og Radiologisk Afdeling, Rigshospitalet, København, Danmark.

Patienter Deltagerne i undersøgelsen er patienter, der er planlagt til en primær TKA efter de sædvanlige indikationer for TKA på Planlagt Elektiv Kirurgiafdeling Z, Gentofte Hospital.

Kriterier for inklusion:

3. Alvorlig slidgigt i knæet med indikation for en TKA. 4. Alder mellem 40 og 70 år.

Kriterier for udelukkelse:

1. Sygdomme, der påvirker knoglemetabolismen (osteoporose, Pagets sygdom, hyperparathyreoidisme osv.).
2. Patienter vurderes ikke at være i stand til at forstå "Information til patienter" papirerne eller ønsker ikke at deltage i undersøgelsen.

Operation Operationerne udføres på Afdeling for Planlagt Elektiv Kirurgi Z, Gentofte Hospital af to erfarne TKA-kirurger, der vil indgå i forskningsgruppen. Under operationen indsættes minimum 4 tantalmarkører (0,8 mm) i knoglen af ​​den proksimale skinneben og 6 markører indsættes i polyethylenindsatsen. Intravenøse antibiotika (1,5 g cefuroxim) administreres tre gange i løbet af den første dag og nat af operationen og lavmolekylært heparin administreres til forebyggelse af dyb venetrombose og lungeemboli. Lokale analgetika (Naropin ®, Toradol ®) injiceres i knæleddet og i det bløde væv omkring knæet under operationen. Fysioterapi begynder på operationsdagen, og patienterne vil blive mobiliseret med fuld vægtbærende ved hjælp af krykker.

Implantater Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Monoblock Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, modulært Begge implantater er implantater, der fastholder posteriore korsbånd. Bortset fra de forskellige anvendte indsatser (modulært/monoblok) er designet af de to implantater identiske.

Knæskallen efterlades uden overflade.

Forskningsplan

1. Klinisk undersøgelse udført præoperativt og med opfølgning efter ¼, 1 og 2 år med evaluering af knæfunktionen ved brug af Knæforeningens Knæ Scoring System (Insall et al. 1989).
2. Konventionelle røntgenbilleder (stående og vægtbærende) tages præoperativt, postoperativt før patienterne udskrives og efter 12 måneder med det formål at evaluere knæjustering, og for at få et udgangspunkt for en eventuel senere ændring af placering af TKA-komponenterne og udvikling af osteolytiske læsioner (Ewald 1989).
3. Klassificering af graden af ​​artrose fra præoperativ røntgenstråler, der estimerer Ahlbäck-score (Ahlbäck 1968).
4. DEXA-scanning udføres med en Norland XR-46 scanner. Scanninger udføres med det formål at måle BMD af den proksimale del af skinnebenet i tæt relation til skinnebenskomponenten, i distale femur og den distale tibia bilateralt. De første scanninger udføres præoperativt (kun proksimalt og distalt skinneben) ikke mere end to uger før operationen og postoperativt inden for de to uger efter operationen og med opfølgning efter 3, 6, 12 og 24 måneder. Præcisionen af ​​BMD-målingerne af den distale og proksimale tibia og distale femur vil blive estimeret ud fra dobbeltmålinger af patienter (n=12) inkluderet i undersøgelsen.
5. Særlige røntgenbilleder egnet til RSA-målinger af migration af tibialkomponenten (Selvik 1989) udføres inden for den første uge efter operationen og efter 3, 6, 12 og 24 måneder. Præcisionen af ​​RSA-målingerne er estimeret ud fra dobbeltundersøgelser hos 12 patienter i undersøgelsen.
6. Patientrapporterede resultatmålinger. Det er også planlagt at bede patienterne præoperativt og efter ¼, 1 og 2 år om at foretage en patientrapporteret udfaldsmåling ved hjælp af Oxford knæ score (Dawson et al. 1998).
7. Langtidsopfølgning. Hvis det er muligt, agter vi også at lave 5- og 10-års opfølgning inklusive alle ovennævnte parametre.

Beregninger af stikprøvestørrelse DEXA (ændringer i BMD 0-2 år). Det forventede fald i BMD i den proksimale tibia efter indsættelse af en ucementeret TKA er 20 %. I undersøgelsen vil vi gerne kunne måle en signifikant forskel (minimal relevant forskel = MIREDIF) i ændringer i BMD mellem de to grupper på 7,5 %. Fra et tidligere publiceret studie (Petersen et al. 2005), hvor BMD blev målt i den proksimale tibia hos patienter med primær ucementeret TKA, estimerede vi en standardafvigelse (SD) af ændringerne i BMD, der kunne bruges til at beregne stikprøvestørrelsen i vores undersøgelse. I undersøgelsen sås en relativ stor forskel i SD (5,59%-12,40%) i de forskellige ROI, og vores beregninger er således baseret på gennemsnitsværdien fra de forskellige ROI.

Brug af Type I fejl = 5 % Type II fejl = 15 % og MIREDIF 7,5 % SD = 7,53 % Beregning resulterede i en stikprøvestørrelse på n = 18 i hver gruppe. RSA. Der findes flere publicerede RSA-studier, og vi har besluttet at bruge SD-værdierne fra en undersøgelse af Toksvig-Larsen et al.(2000). I denne undersøgelse blev 4 forskellige ucementerede tibiale komponenter (n=62) undersøgt, og specifikationen af ​​SD var meget klar. SD brugt til beregning af stikprøvestørrelse ved 1 års opfølgning var meget høj, fordi SD i en af ​​de 4 grupper var meget højere end i de andre grupper.

Beregningen er dog udført ved hjælp af parameteren maximum total point motion (MTPM) to år postoperativt, hvilket har vist sig at være den bedste prædiktor for senere aseptisk løsning af den a tibiale komponent efter primær TKA (Ryd et al. 1995).

Ved brug af:

Type I fejl = 5 % Type II fejl = 15 % MIREDIF 0,6 mm SD = 0,7 mm Beregning resulterede i en stikprøvestørrelse på n = 24 i hver gruppe. I studiet har vi planlagt at inkludere og randomisere (blok-randomisering med 4 i hver blok) i alt 60 patienter. Dette vil sikre en høj statistisk styrke, selvom nogle af deltagerne skulle falde fra under undersøgelsen.

Etiske overvejelser Vi forventer ikke, at de patienter, der deltager i undersøgelsen, vil opleve særlige bivirkninger eller komplikationer, der er direkte relateret til brugen af ​​de to ortopædiske implantater. Forskellen mellem patienterne i de 2 grupper forventes kun at kunne måles ved hjælp af meget præcise teknikker som DEXA og RSA. Stråledosis til patienterne fra både RSA- og DEXA-scanning er lav sammenlignet med mange konventionelle røntgenundersøgelser. Den samlede akkumulerede stråledosis til en patient, der deltager i alle undersøgelser under undersøgelsen, er estimeret til at være ca. 0,1 mSv. Tantal har været brugt i mere end 50 år og er et meget biokompatibelt materiale uden nogen tendens til korrosion (Black 1994). Tantalperler mod RSA er især blevet brugt i Sverige i flere kliniske studier i mere end 20 år. Mere end 20.000 perler er blevet implanteret i mere end 2.000 patienter, og der er ikke observeret bivirkninger fra Tantal-perler (Kärrholm 1989).

Forskningsprotokollen vil blive forelagt til godkendelse af Datatilsynet og Den Videnskabsetiske Komité i Københavns og Frederiksberg Kommuner. Alle patienter vil modtage både mundtlig og skriftlig information, inden informeret samtykke til deltagelse er opnået.

Statistisk analyse Migrationen og ændringerne i BMD over tid vil blive analyseret ved hjælp af gentagen Student t-test for parrede data og for parametre (MTPM), der pr. definition ikke er normalfordelt, vil en ikke-parametrisk test blive brugt. Forskellen mellem migration og ændringer i BMD mellem de 2 grupper vil blive evalueret ved Student t test for upairede data.

Tidsramme Inklusion af patienterne (n=60) forventes at tage 1 år. Vi har planlagt at starte studiet i løbet af foråret 2011. To år efter inklusion af den sidste patient ville vi være i stand til at analysere dataene og starte processen med det formål at offentliggøre dataene.

Publikationer Vi forventer, at resultaterne af denne protokol (når 2 års opfølgning er afsluttet) sammen med en klinisk og radiologisk evaluering af de patienter, der er blevet opereret med indsættelse af en ucementeret TKA ved brug af Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Modulær tibial komponent ved Ortopædkirurgisk Afdeling, Rigshospitalet vil resultere i en ph.d.-afhandling og mindst 2-3 artikler i internationale ortopædiske tidsskrifter.

Resultaterne af denne protokol vil blive offentliggjort under alle omstændigheder.