Serumniveau af kobolt og krom efter keramik på metalartikulation Total hofteprotese (CoM)

Periprotetisk osteolyse er forbundet med aseptisk løsning af en total hofteprotese (THR). Det menes at være en biologisk reaktion på slidpartikler, hvor polyethylenrester menes at være hovedårsagen til den langsigtede fejl.

Da patienter med total hofteudskiftning (THR) nu er yngre, mere aktive yngre og forventer meget længere levetid, bliver reduceret lejeslid stadig vigtigere. Sammenlignet med forekomsten af ​​slid og osteolyse med metal-polyethylen-lejer, viste de historiske resultater af alternative lejer såsom metal-på-metal (MOM) og keramik-på-keramik (COC) generelt meget lavere slidhastigheder, og osteolyse var tilsyneladende ret sjældent . Laboratorieslitagehastighederne for metal-metal-lejer er generelt faldet i intervallet 1-7 mm3/million cyklusser (Mc) og 0,1-1 mm3/Mc for henholdsvis indkørings- og steady-state faser.

Keramik-på-keramik og metal-på-metal lejeoverflader anvendes ofte til total hofteudskiftning på grund af deres modstandsdygtighed over for slid. Alternative lejeflader såsom keramik-på-keramik og metal-på-metal eliminerer polyethylen-slid. Eksplanterede metal-på-metal artikulationer lavet af kobolt-chrom-molybdæn (Co-Cr-Mo) legering har vist sig at have ekstremt lave hastigheder af lineært slid, og keramik-på-keramiske lejer endnu mindre. En keramik-på-keramik artikulation blev første gang implanteret i 1970 i Frankrig. Langtidsrapporter har vist fremragende kliniske resultater.

Keramik-på-keramiske lejer har fordelen ved lavt slid og høj biokompatibilitet. Aluminiumoxid-keramiske partikler er i det væsentlige uopløselige i organiske medier, og ionisering er derfor ligegyldig. De har dog nogle grænser: skørhed er en stor bekymring for keramik, hvilket kan føre til klinisk relevante fejlrater (0,004 % hovedbrud og 0,22 % linerfraktur. Selvom metal-på-metal (MOM) artikulationer er blevet set som en potentiel løsning på problemerne forbundet med UHMWPE-induceret osteolyse, giver metalioner til stede i serumet og deres potentielle toksiske virkninger både lokalt og systemisk anledning til bekymring.

En lav slidhastighed menes at være kritisk for at forlænge implantatets levetid for et protesled, og slidvolumener produceret af MOM-led er blevet estimeret til at være 40-100 gange lavere end metal-på-polyethylen-lejer. Slid på MOM-proteser er kendt for at være meget afhængig af materialer, tribologisk design og efterbehandlingsteknik. Kliniske undersøgelser af udvundne første- og andengenerations MOM-hofteproteser har vist lineære penetrationer på cirka 5 μm/år. Dette svarer til et slidvolumen på ca. 1 mm3/år, to størrelsesordener lavere end konventionelle acetabulære bægre af polyethylen.

Observationen af, at et lille antal patienter med førstegenerations MOM-proteser udviste gode kliniske og radiografiske resultater efter 20 år in vivo førte til udviklingen af ​​andengenerations MOM-hofteproteser, og i 1988 blev Metasul-protesen introduceret i klinisk praksis. Dette bestod af et lårbenshoved af kobolt-kromlegering, der artikulerede på en hofteledskop af koboltkromlegering. Over 200.000 Metasul-kombinationer er blevet implanteret til dato. Kortsigtet klinisk præstation har været opmuntrende; med lavt slid, og få proteser, der kræver revision. Den langsigtede kliniske ydeevne er dog endnu ukendt.

Selvom MOM hofteproteser producerer signifikant lavere slidhastigheder end konventionelle UHMWPE-på-metal-par og lavere slidhastigheder end stærkt tværbundne UHMWPE-på-metal-hofteproteser, er der bekymring forbundet med disse lejer. Slidpartikler er blevet rapporteret at være i nanometerstørrelsesområdet, en størrelsesorden mindre end UHMWPE-partikler. På trods af et lavere slidvolumen end UHMWPE-lejer vurderes antallet af producerede partikler derfor at være større, muligvis mellem en og ti millioner partikler pr. trin. Disse små partikler har potentialet til at fordele sig i hele kroppen via lymfesystemet, med partikler fundet i lymfeknuder, lever, milt og knoglemarv. Da MOM hofteproteser er indiceret til yngre, mere aktive patienter, vil disse partikler være til stede på disse steder i en lang periode, muligvis 30-40 år.

Der er blevet udtrykt bekymring over den biologiske reaktion på metalpartikler frigivet fra metal-på-metal-koblinger. Niveauerne af kobolt- og kromioner er blevet målt i blod og serum hos patienter med vellykket THR, men information om mulig frigivelse af aluminium fra keramik-på-keramiske artikulationer mangler.

En bedre forståelse af metallurgiens og tribologiens indflydelse på slid af komponenten og forbedret fremstillingsteknologi har gjort det muligt at genindføre metal-på-metal artikulationer i total hofteudskiftning. Fremragende tidlige kliniske resultater er blevet rapporteret med den nye generation af metal-på-metal komponenter. Genfindingsundersøgelser af tidligere metal-på-metal lejer og moderne implantater har vist lav slidhastighed. Disse hårde bærende overflader er særligt lovende for unge og aktive patienter. Selvom metal-på-metal-lejer producerer væsentligt mindre slidaffald end metal-på-polyethylen-lejeoverflader, resulterer det genererede affald i, at kroppen udsættes for metalioner i længere perioder. Der eksisterer bekymringer over metaloverfølsomhed, osteolyse, kromosommutation, carcinogenicitet og føtal eksponering for høje ionniveauer. Disse forhold kræver yderligere undersøgelser, især den langvarige eksponering hos yngre patienter og erkendelsen af, at nogle patienter kan have usædvanligt høje ionniveauer. Fra tribologiske undersøgelser, fælles simulationstest og kliniske forsøg er det blevet foreslået, at omfanget af slid kan reduceres ved at bruge komponenter med en større diameter med et højt kulstofindhold i legeringen (0,2%), veljusteret frigang for komponenterne , bedre implantatkugle og lavere overfladeruhed.

Mens forskning har vist, at høje koncentrationer af metalslidpartikler på nanometerstørrelse er cytotoksiske for humane fibroblaster og makrofager in vitro, er der også bekymringer omkring frigivelsen af ​​metalioner fra disse små partikler og den potentielle effekt, som disse ioner har på celler og væv. Forhøjede ionkoncentrationer er blevet rapporteret i både blod og urin hos patienter med metalliske implantatkomponenter. Derudover er der, i modsætning til hvad der kunne forventes, ingen endegyldige beviser for, at ionniveauer falder in vivo efter belægningen i MOM-protesernes periode, hvor sliddet af proteserne er højere. Kobolt- og kromioner har høj toksicitet, og der er meget reelle bekymringer over virkningerne af subletale doser af metalioner, som har vist sig at forårsage DNA-skader. Denne skade tager form af kromosomafvigelser og kromosomtranslokationer. Over lange perioder med eksponering er bekymringen, at dette vil føre til udvikling af visse typer kræft, såsom leukæmi og lymfom. I dyremodeller er forhøjede niveauer af kobolt, krom og nikkel blevet korreleret med øgede carcinomrater. Rapporter i litteraturen om maligniteter, der udvikler sig efter total hofte- eller knæudskiftningsoperation, er yderst sjældne. Ud af otte epidemiologiske undersøgelser af den relative risiko for cancer efter TJR, så kun én undersøgelse specifikt på MOM-implantater. Denne undersøgelse fandt ikke en øget risiko for kræftudvikling hos de forsøgspersoner, der fik MOM-hofteproteser, sammenlignet med dem, der fik metal-på-polyethylen-hofteproteser. Imidlertid har alle undersøgelserne til dato været væsentligt underbelastede med hensyn til antal patienter, der kræves for at vise en forskel mellem de to protesetyper.

Høje niveauer af kobolt- og kromioner påvises i blodet og urinen hos patienter med metal-on-metal (MOM) hofteudskiftning på trods af, at selv med disse elementer frigives som et resultat af slid på lejefladerne. De kliniske virkninger af forhøjede metalionniveauer omfatter lokale vævsreaktioner, karakteriseret ved stigninger i T- og B-celler i vævene omkring hoften, og er forbundet med for tidlig svigt af hoften. Systemisk antyder en rapport reduceret antal CD8-positive T-celler. Metalfølsomhed er også et potentielt problem. Metalioner, uanset om de produceres sekundært til slidaffald eller via korrosion, kan igangsætte en overfølsomhedsreaktion. Et forsinket cellemedieret respons eller forsinket overfølsomhedsrespons kan forekomme, hvor cytokiner frigives af T-lymfocytter og der ses øget aktivering af makrofager, hvilket kan resultere i T-cellemedieret periprostetisk osteolyse. Mange metaller kan igangsætte en overfølsomhedsreaktion, den mest almindelige er nikkel efterfulgt af kobolt og krom. Med den veldokumenterede forhøjelse af kobolt- og kromioner hos patienter med MOM hofteimplantater er der derfor en teoretisk risiko for at udvikle overfølsomhedsreaktioner. For nylig er et immunrespons udelukkende forbundet med andengenerations MOM hofteproteser blevet beskrevet. Histomorfologiske ændringer tyder på en form for overfølsomhedsreaktion på de helt metalliske implantater. Overfølsomhedshypotesen blev yderligere styrket af observationen af, at disse patienter oplevede tidlig klinisk svigt efter 11-60 måneder (gennemsnitlig 29 måneder), og det faktum, at patienter, der modtog en anden MOM-protese, ikke oplevede nogen lindring af symptomer. Omvendt rapporterede patienter, der modtog enten metal-på-polyethylen- eller keramik-på-polyethylen-par, at deres symptomer helt forsvandt. I en kontrolgruppe af patienter med ledproteser, der ikke indeholdt kobolt, krom eller nikkel, var disse tegn på immunologiske reaktioner fraværende. Rapporter om denne type reaktion bliver mere og mere almindelige; der er dog behov for mere forskning på dette område. Det vides ikke, om disse patienter oplever protesesvigt på grund af en allerede eksisterende metalfølsomhed, eller om metalfølsomhed udvikler sig på grund af et højt slidleje og forhøjede metalionniveauer. Teoretisk set ville der være en øget sandsynlighed for at udvikle overfølsomhed over for forhøjede metalionniveauer og dermed en øget risiko for implantatfejl.

For at reducere effekten af ​​disse begrænsninger, såsom brud på den keramiske indsats i COM-lejer og for at reducere ionfrigivelse i MOM-lejer, er en hybridkobling af keramik-på-metal blevet foreslået. Den teoretiske fordel ved denne nye kobling kan få ortopædkirurger til at bruge den vilkårligt.