Die Bedeutung unterschiedlicher Modularität des Polyethyleneinsatzes für die Tibiakomponentenmigration und den adaptiven Knochenumbau nach zementfreier Knietotalendoprothetik mit Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, (Monoblock vs. modulares Design)

Einleitung Im Allgemeinen ist eine primäre TKA eine dauerhafte und gut funktionierende Lösung mit einer 10-Jahres-Implantatüberlebensrate von mehr als 90 % (Robertsson et al. 2001). Beide in der vorliegenden Studie zu prüfenden Implantate haben eine trabekuläre Metallbeschichtung der Tibiakomponente. Es wurde jedoch eine andere Herstellungstechnik der Grundplatte verwendet, wobei eine einen Monoblock-Polyethyleneinsatz und die andere einen modularen Polyethyleneinsatz aufweist. Als häufiger Revisionsgrund wird das Versagen durch Polyethylenabrieb gewertet. Es wurden viele Probleme identifiziert, die zum Polyethylen-Verschleiß beitragen; die Qualität des Polyethylens, Herstellungsprozess, Art der tibial-femoralen oder patellofemoralen Artikulation, Kontaktbereich, Sterilisationsprozess und Fragen der Modularität (Rückseitenverschleiß) (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008). Klinische Langzeitstudien belegen den Erfolg direkt formgepresster Monoblock-Tibiakomponenten (Weber et al. 2002). Die Vorteile der Modularität sind jedoch weithin anerkannt und umfassen die Möglichkeit, das Gleichgewicht des Weichgewebes nach der Implantation metallischer Geräte fein abzustimmen.

Neue Techniken werden entwickelt und die Forderungen der Patienten nach erhöhter Haltbarkeit der Implantate steigen. Das Versagen aufgrund einer aseptischen Lockerung der Tibiakomponente bleibt einer der führenden Kurse der Revisionschirurgie bei TKA (Sierra et al. 2004, Danish Knee Arthroplasty Register, Jahresbericht 2010). Es wird angenommen, dass beide Implantate, die in der vorliegenden Studie getestet werden sollen, mit der trabekulären Oberflächenbeschichtung das Knocheneinwachsen erleichtern und eine bessere Fixierung am Wirtsknochen sicherstellen, wodurch die Lebensdauer des Implantats erhöht und die Funktion der Prothese verbessert wird.

Eines der Implantate, NexGen®, Monoblock (TMT), wird seit einigen Jahren im klinischen Alltag im Ausland, aber auch in Dänemark eingesetzt, und bisher waren die klinischen Ergebnisse gut (Bobyn et al. 2004). Es wurden zwei randomisierte kontrollierte Studien mit RSA-Messung des Implantats durchgeführt, die vielversprechende Ergebnisse mit guter stabiler Fixierung bei der Nachsorge zwischen zwölf und vierundzwanzig Monaten zeigten (Dunbar et al. 2009, Henricson et al. 2008).

Der andere Prothesentyp ist identisch, hat aber ein modulares Polyethylendesign der Tibiakomponente. Modulare Designs werden häufig in den meisten TKA-Designs verwendet und haben auch gute Langzeitergebnisse gezeigt. Allerdings gibt es potentielle Probleme bezüglich rückseitigem Abrieb und aseptischer Lockerung aufgrund der Polyethylen-Fremdkörperreaktion (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008, Weber et al. 2002).

Es wurden frühere randomisierte RSA-Studien durchgeführt, in denen unzementierte modulare TKA-Designs mit guten Ergebnissen bewertet wurden, die eine stabile Fixierung nach zwölf und vierundzwanzig Monaten zeigten (Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008).

Die TMT-Beschichtung ist ein Mikroguss des normalen trabekulären Knochens, der unter Verwendung des Elements Tantal (Ta-73) durchgeführt wird. Aus früheren Erfahrungen ist Tantal sehr biokompatibel, sehr stark und mit einer großen Korrosionsbeständigkeit (Black 1994). Trabecular Metal hat eine poröse Struktur, die der von normalem trabekulärem Knochen nahe kommt, und die biomechanischen Eigenschaften, wie z.B. Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul sind denen des normalen trabekulären Knochens sehr ähnlich (Krygier et al. 1999, Zardiackas et al. 2001).

Diese Eigenschaften sind der Grund, warum Trabekelmetall in den letzten zehn Jahren zur Herstellung verschiedener orthopädischer Implantate verwendet wurde und die ersten klinischen Ergebnisse bisher sehr vielversprechend waren (Bobyn et al. 2004, Nasser & Poggie 2004, Nehme et al. 2004 , Nelson ua 2003).

Quantitative Messungen der Implantatmigration und des adaptiven Knochenumbaus des implantatnahen Knochens sind allgemein als geeignete Methoden zur objektiven Bewertung der Wirkung von Gelenkersatzoperationen anerkannt und wurden als wichtige Untersuchungen vorgeschlagen, die vor dem Vertrieb neuer Implantate durchgeführt werden sollten für eine breite Anwendung (Bobyn et al. 2004, Petersen & Schrøder 2004, Østgaard & Nielsen 2004).

Sehr kleine Bewegungen zwischen einem Implantat und dem Knochen können durch spezielle RSA-Röntgenaufnahmen nach der Implantation von kleinen (0,8-1,0 mm) Tantalmarkern, die am Implantat und im Knochen befestigt sind, gemessen werden (Selvik 1989), während Veränderungen im Knochenmineral oder im Knochen Die Mineraldichte (BMD) des Knochens in enger Beziehung zum Implantat kann mit DEXA gemessen werden (Glüer et al. 1990, Mazess & Barden 1988).

Mikrobewegungen mit Migration der Tibiakomponente werden sowohl nach zementierter als auch unzementierter TKA und mit verschiedenen Polyethylenmodalitäten im ersten postoperativen Jahr beobachtet. Anschließend stabilisieren sich die meisten Implantate, während eine Minderheit kontinuierlich über das erste postoperative Jahr hinaus wandert (Ryd et al. 1995). Die Implantate, die weiter wandern, sind diejenigen mit einem hohen Risiko einer späteren aseptischen Lockerung. Mehrere Studien haben den Einfluss verschiedener Parameter wie Befestigungsart (zementiert/unzementiert), Oberflächenbeschichtung z. Hydroxylapatit, Metalllegierungen und Design der Prothesen zur Migration der Tibiakomponente bei primärer TKA (Ryd 1986, Toksvig-Larsen 2000, Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008 ), aber ob die Verwendung von Ein modulares Design vs. ein Monoblock-Design auf einer Trabecular Metal (Tantal)-Oberflächenbeschichtung führt zu signifikanten Unterschieden, die noch nicht bewertet wurden.

In Studien, die verschiedene knochendensitometrische Techniken zur Messung von Veränderungen im Knochenmineral der proximalen Tibia nach primärer TKA verwendeten, wurde in den meisten Studien eine signifikante Abnahme der BMD beobachtet (Hvid et al. 1988, Karbowski et al. 1999, Levitz et al. 1995, Petersen ua 1995, Regnér ua 1999). In einigen Studien erreicht die Abnahme der BMD 20 % - 36 % (Hvid et al. 1988, Levitz et al. 1995, Petersen et al. 1995, Regnér et al. 1999), jedoch bleibt die BMD in anderen Studien unverändert ( Bohr & Lund 1987, Li & Nilsson 2000, Spittlehouse et al. 1999) oder zeigt einen geringen Anstieg (Petersen et al. 2005).

Materialien und Methoden Studiendesign Eine prospektive randomisierte Studie, in der die Patienten ebenfalls randomisiert eine Monoblock-Tibiakomponente mit trabekulärer Metallbeschichtung (TMT Zimmer NexGen®) oder eine modulare Tibiakomponente (TMT Zimmer NexGen®) erhalten. Beide Prothesen sind erhältlich und von der FDA und CE zugelassen. Der einzige Unterschied zwischen den Implantaten ist der Polyethyleneinsatz (monoblock vs. modular).

Ort Die Operationen sollten ursprünglich in der Kniestation, Abteilung für orthopädische Chirurgie, Hørsholm Krankenhaus durchgeführt werden. Im Februar 2011 wird diese Abteilung jedoch mit der Abteilung für geplante elektive Operationen Z des Krankenhauses Gentofte fusioniert, wo jedes Jahr mehr als 400 primäre TKA durchgeführt werden. Es ist geplant, die TKA-Operationen im Krankenhaus Gentofte durchzuführen, eine endgültige Entscheidung kann jedoch erst getroffen werden, wenn die oben genannte Fusion Anfang 2011 vollständig umgesetzt ist.

RSA- und DEXA-Untersuchungen werden in der Abteilung für orthopädische Chirurgie und der Abteilung für Radiologie, Rigshospitalet, Kopenhagen, Dänemark, durchgeführt.

Patienten Die Teilnehmer der Studie sind Patienten, die für eine primäre TKA unter Verwendung der üblichen Indikationen für eine TKA in der Abteilung für geplante elektive Operationen Z des Krankenhauses Gentofte geplant wurden.

Aufnahmekriterien:

3. Schwere Osteoarthrose des Knies mit Indikation für eine Knie-TEP. 4. Alter zwischen 40 und 70 Jahren.

Ausschlusskriterien:

1. Erkrankungen des Knochenstoffwechsels (Osteoporose, Morbus Paget, Hyperparathyreoidismus etc.).
2. Patienten schätzen, dass sie die „Patienteninformationen“-Papiere nicht verstehen können oder nicht an der Studie teilnehmen möchten.

Operation Die Operationen werden in der Abteilung für geplante elektive Operationen Z des Krankenhauses Gentofte von zwei erfahrenen TKA-Chirurgen durchgeführt, die in die Forschungsgruppe aufgenommen werden. Während der Operation werden mindestens 4 Tantal-Marker (0,8 mm) in den Knochen der proximalen Tibia und 6 Marker in den Polyethylen-Einsatz eingeführt. Antibiotika (1,5 g Cefuroxim) werden dreimal am ersten Tag und in der Nacht der Operation intravenös verabreicht Heparin mit niedrigem Molekulargewicht wird zur Vorbeugung von tiefer Venenthrombose und Lungenembolie verabreicht. Lokale Analgetika (Naropin®, Toradol®) werden während der Operation in das Kniegelenk und in die Weichteile um das Knie injiziert. Die Physiotherapie beginnt am Tag der Operation und die Patienten werden unter Vollbelastung an Krücken mobilisiert.

Implantate Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Monoblock Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Modular Beide Implantate sind hintere Kreuzbandhalteimplantate. Abgesehen vom verwendeten unterschiedlichen Einsatz (modular/Monoblock) sind die Bauformen der beiden Implantate identisch.

Die Patella bleibt ohne Oberfläche.

Forschungsplan

1. Klinische Untersuchung präoperativ und Nachsorge nach ¼, 1 und 2 Jahren mit Beurteilung der Kniefunktion nach dem Knee Scoring System der Knee Society (Insall et al. 1989).
2. Konventionelle Röntgenaufnahmen (stehend und belastet) werden präoperativ, postoperativ vor der Entlassung der Patienten und nach 12 Monaten angefertigt mit dem Ziel, die Knieausrichtung zu evaluieren und einen Anhaltspunkt für eine mögliche spätere Platzierungsänderung der TKA-Komponenten zu erhalten Entwicklung osteolytischer Läsionen (Ewald 1989).
3. Einteilung des Arthrosegrades aus präoperativen Röntgenbildern mit Schätzung des Ahlbäck-Scores (Ahlbäck 1968).
4. Das DEXA-Scannen wird unter Verwendung eines Norland XR-46-Scanners durchgeführt. Scans werden mit dem Ziel durchgeführt, die BMD des proximalen Teils der Tibia in enger Beziehung zur tibialen Komponente, im distalen Femur und der distalen Tibia bilateral zu messen. Die ersten Scans werden präoperativ (nur proximale und distale Tibia) nicht später als zwei Wochen vor der Operation und postoperativ innerhalb von zwei Wochen nach der Operation und mit einer Nachkontrolle nach 3, 6, 12 und 24 Monaten durchgeführt. Die Genauigkeit der BMD-Messungen der distalen und proximalen Tibia und des distalen Femurs wird anhand von Doppelmessungen der in die Studie eingeschlossenen Patienten (n=12) geschätzt.
5. Spezielle Röntgenaufnahmen, die für RSA-Messungen der Migration der Tibiakomponente geeignet sind (Selvik 1989), werden innerhalb der ersten Woche nach der Operation und nach 3, 6, 12 und 24 Monaten durchgeführt. Die Genauigkeit der RSA-Messungen wird anhand von Doppeluntersuchungen bei 12 Patienten der Studie abgeschätzt.
6. Patientenberichtete Ergebnismessungen. Es ist auch geplant, die Patienten präoperativ und nach ¼, 1 und 2 Jahren zu bitten, eine patientenbezogene Ergebnismessung mit dem Oxford-Knee-Score durchzuführen (Dawson et al. 1998).
7. Langfristige Nachsorge. Wenn möglich, beabsichtigen wir, auch 5- und 10-Jahres-Follow-ups durchzuführen, einschließlich aller oben genannten Parameter.

Berechnungen der Stichprobengröße DEXA (Änderungen der BMD 0-2 Jahre). Die erwartete Abnahme der BMD in der proximalen Tibia nach dem Einsetzen einer zementfreien TKA beträgt 20 %. In der Studie möchten wir in der Lage sein, einen signifikanten Unterschied (minimale relevante Differenz = MIREDIF) in den Veränderungen der BMD zwischen den beiden Gruppen von 7,5 % zu messen. Aus einer zuvor veröffentlichten Studie (Petersen et al. 2005), in der die BMD in der proximalen Tibia bei Patienten mit primärer TKA ohne Zement gemessen wurde, schätzten wir eine Standardabweichung (SD) der Veränderungen der BMD, die zur Berechnung der Stichprobengröße in unserem verwendet werden könnte lernen. In der Studie wurde ein relativ großer SD-Unterschied (5,59 % - 12,40 %) bei den unterschiedlichen ROIs festgestellt, und daher basieren unsere Berechnungen auf dem Durchschnittswert der unterschiedlichen ROIs.

Unter Verwendung von Fehler 1. Art = 5 % Fehler 2. Art = 15 % und MIREDIF 7,5 % SD = 7,53 % Die Berechnung ergab eine Stichprobengröße von n = 18 in jeder Gruppe. RSA. Es gibt mehrere veröffentlichte RSA-Studien, und wir haben uns entschieden, die SD-Werte aus einer Studie von Toksvig-Larsen et al. (2000) zu verwenden. In dieser Studie wurden 4 verschiedene unzementierte Tibiakomponenten (n=62) untersucht und die Spezifikation der SD war sehr klar. Die SD, die für die Berechnung der Stichprobengröße nach 1 Jahr Follow-up verwendet wurde, war sehr hoch, da die SD in einer der 4 Gruppen viel höher war als in den anderen Gruppen.

Allerdings erfolgt die Berechnung mit dem Parameter Maximum Total Point Motion (MTPM) zwei Jahre postoperativ, der sich als bester Prädiktor für eine spätere aseptische Lockerung der a-tibialen Komponente nach primärer TKA erwiesen hat (Ryd et al. 1995).

Verwendung:

Fehler 1. Art = 5 % Fehler 2. Art = 15 % MIREDIF 0,6 mm SD = 0,7 mm Die Berechnung ergab eine Stichprobengröße von n = 24 in jeder Gruppe. In die Studie haben wir geplant, insgesamt 60 Patienten einzuschließen und zu randomisieren (Block-Randomisierung mit 4 in jedem Block). Dies sichert eine hohe statistische Power, selbst wenn einige der Teilnehmer während der Studie ausfallen sollten.

Ethische Erwägungen Wir erwarten nicht, dass bei den an der Studie teilnehmenden Patienten irgendwelche besonderen Nebenwirkungen oder Komplikationen auftreten werden, die direkt mit der Verwendung der beiden orthopädischen Implantate zusammenhängen. Es wird erwartet, dass der Unterschied zwischen den Patienten der beiden Gruppen nur mit sehr präzisen Techniken wie DEXA und RSA messbar ist. Die Strahlenbelastung der Patienten sowohl durch RSA- als auch durch DEXA-Scans ist im Vergleich zu vielen herkömmlichen Röntgenuntersuchungen gering. Die gesamte kumulierte Strahlendosis für einen Patienten, der an allen Untersuchungen während der Studie teilnimmt, wird auf etwa 0,1 mSv geschätzt. Tantal wird seit mehr als 50 Jahren verwendet und ist ein sehr biokompatibles Material ohne Korrosionsneigung (Black 1994). Tantalkügelchen für RSA werden seit mehr als 20 Jahren insbesondere in Schweden in mehreren klinischen Studien verwendet. Mehr als 20.000 Kügelchen wurden bei mehr als 2.000 Patienten implantiert und es wurden keine Nebenwirkungen von Tantalkügelchen beobachtet (Kärrholm 1989).

Das Forschungsprotokoll wird der dänischen Datenschutzbehörde und der wissenschaftlichen Ethikkommission von Københavns og Frederiksberg Kommuner zur Genehmigung vorgelegt. Alle Patienten erhalten sowohl mündliche als auch schriftliche Informationen, bevor eine Einverständniserklärung zur Teilnahme eingeholt wird.

Statistische Analyse Die Migration und die Veränderungen der BMD über die Zeit werden unter Verwendung eines wiederholten Student-t-Tests für gepaarte Daten analysiert und für Parameter (MTPM), die per Definition nicht normalverteilt sind, wird ein nicht-parametrischer Test verwendet. Der Unterschied zwischen Migration und Änderungen der BMD zwischen den beiden Gruppen wird durch den Student-t-Test für upaired Daten bewertet.

Zeitrahmen Der Einschluss der Patienten (n=60) wird voraussichtlich 1 Jahr dauern. Wir haben geplant, die Studie im Frühjahr 2011 zu starten. Zwei Jahre nach Einschluss des letzten Patienten könnten wir die Daten analysieren und den Prozess mit dem Ziel der Veröffentlichung der Daten starten.

Veröffentlichungen Wir erwarten, dass die Ergebnisse dieses Protokolls (nach Abschluss der 2-jährigen Nachbeobachtung) zusammen mit einer klinischen und radiologischen Bewertung der Patienten, die mit dem Einsetzen eines zementfreien TKA unter Verwendung der Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer operiert wurden NexGen®, Modulare Tibiakomponente an der Abteilung für orthopädische Chirurgie, Rigshospitalet, wird zu einer Doktorarbeit und mindestens 2-3 Artikeln in internationalen orthopädischen Fachzeitschriften führen.

Die Ergebnisse dieses Protokolls werden unter allen Umständen veröffentlicht.