Belastungs- und Fahrradergometrie nach TKA – eine randomisierte kontrollierte Studie

Die Teilnehmer werden aus der aktuellen Warteliste entweder im Thunder Bay Regional Health Sciences Center oder im Big Thunder Orthopaedics rekrutiert. Der Arzt wird die Studien- und Zulassungsvoraussetzungen mit den potenziellen Teilnehmern besprechen. Der Forschungsassistent bei Big Thunder erhält dann während des präoperativen Termins eine unterschriebene Zustimmung des potenziellen Teilnehmers. Wenn der potenzielle Teilnehmer die Studie mit dem Forschungsteam sowie dem Arzt besprechen möchte, bevor er seine Einwilligung erteilt, wird das Forschungsteam kontaktiert. Es wird eine angemessene Einschreibung erwartet, da die Anzahl der in den Vorjahren durchgeführten TKA über 300 lag.

Das Eignungsscreening wird vom Arzt in der Praxis des Chirurgen durchgeführt, bevor der potenzielle Teilnehmer seine Einverständniserklärung abgibt. Der Arzt entscheidet anhand der Anamnese, ob eine Person in Frage kommt oder nicht. Wenn der potenzielle Teilnehmer aufgrund dieser Informationen nicht teilnahmeberechtigt ist, wird er nicht an der Studie teilnehmen.

Während einer Konsultation macht der Arzt den potenziellen Teilnehmer mit der Studie, der Einwilligungserklärung und allen anderen relevanten Studienmaterialien vertraut. Der Arzt beantwortet alle Fragen des potenziellen Teilnehmers zur Studie und fragt, ob er lieber mit einem Mitglied des Forschungsteams sprechen möchte. Dem potenziellen Teilnehmer wird Gelegenheit gegeben, die Studie mit einem Prüfarzt und dem Research Ethics Board zu besprechen, bevor er die Einwilligungserklärung unterzeichnet. Wenn der Teilnehmer der Studie zustimmen möchte, spricht er beim präoperativen Termin mit dem Forschungsassistenten von Big Thunder, der seine unterschriebene Einverständniserklärung erhält. Der Teilnehmer erhält eine Kopie der unterschriebenen Einverständniserklärung und des Informationsschreibens für seine Unterlagen. Das Originalformular wird vorübergehend in einem verschlossenen Schrank bei Big Thunder aufbewahrt und wöchentlich abgeholt, um von Dr. Paolo Sanzo in seinem verschlossenen Büro aufbewahrt zu werden.

Bei den beiden Studiengruppen handelt es sich um das standardmäßige postoperative Übungsprotokoll oder das Übungsprotokoll in Kombination mit der Verwendung des kinetischen Schwungrad-Ergometers Viscus V1.5. Bereits heute werden den Patienten die postoperativen Standardübungen empfohlen. Kurz gesagt umfassen sie tiefes Atmen und Husten, Knöchelpumpen, Gesäßkontraktionen und statische Quadrizepsstärkung. Die Verwendung des kinetischen Schwungrad-Ergometers ermöglicht die Verfolgung der Pedalumdrehungen sowie der Nutzungszeit. Teilnehmer, die in die Viscus-Gruppe randomisiert werden, haben 24 Stunden am Tag Zugang zu einem Viscus V1.5 in ihrem Aufwachraum, den sie nach Belieben verwenden können. Alle Teilnehmer verfolgen ihre eigene Übung im Übungsprotokoll, das zur Überwachung der Einhaltung verwendet wird. Die Trainingsintensität des Teilnehmers wird vom behandelnden Physiotherapeuten/der Pflegekraft auf einer 5-Punkte-Likert-Skala anhand der Sports Injury Rehabilitation Adherence Scale (SIRAS) bewertet. Die Trainingsintensität wird von minimaler Anstrengung bis maximaler Anstrengung bewertet; die Häufigkeit der Übungen und die Fähigkeit der Teilnehmer, Anweisungen und Ratschläge zu befolgen, werden von nie bis immer bewertet; und die Empfänglichkeit für Änderungen im Programm wird von sehr unempfänglich bis sehr empfänglich bewertet.

Vor der Operation werden demografische Informationen wie Größe, Gewicht, Alter und Geschlecht sowie die Krankengeschichte und die Operationsgeschichte des Knies erfasst.

Schmerz- und Funktionsmessungen:

Die folgenden Maßnahmen werden präoperativ (Tag vor der Operation oder in der präoperativen Klinik), Tag 2 postoperativ, nach der Entlassung und 12 Wochen postoperativ durchgeführt:

Knieschmerzen werden mit der visuellen Analogskala (VAS) gemessen. Die VAS hat eine Test-Retest-Zuverlässigkeit von 0,71 bis 0,99 und einen minimalen klinisch bedeutsamen Unterschied von ±28 mm.

Der Funktionsstatus wird anhand des Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) gemessen. Der WOMAC hat eine interne Konsistenz von 0,96; Test-Retest-Zuverlässigkeit von 0,64 bis 0,93; und ist empfindlich gegenüber Veränderungen im Laufe der Zeit.

Die Knieschwellung wird anhand von Umfangsmessungen 15 cm oberhalb des oberen Patellapols gemessen; in den supra- und infrapatellaren Regionen; und 15 cm unterhalb des unteren Patellapols.

Knieflexion und Extensions-ROM werden mit einem Goniometer gemessen.

Die isometrische Knieflexion und -extensionsstärke mit Widerstand wird gemessen, wobei die Testperson auf dem Rücken liegt und das Knie in der Ruheposition (25° Flexion) positioniert ist. Der Mittelwert von drei Versuchen wird mit einem Lafayette Manual Muscle Tester Modell 01165 in Pfund aufgezeichnet.

Die Motivation wird mit dem Behavioral Regulation in Exercise Questionnaire (BREQ2) prä- und postoperativ gemessen. Dieser Fragebogen wird den Teilnehmern von dem Physiotherapeuten ausgehändigt, der die Messungen für VAS, WOMAC, Umfang und Kraft vornimmt. Dieser Fragebogen wurde 2004 von David Markland und Vannessa Tobin erstellt.

Unerwünschte Ereignisse wie TVT, LE und Wundinfektionen werden aufgezeichnet.

Blutmarker:

Das Blut wird präoperativ, 2 Tage postoperativ und nach der Entlassung von einer in Phlebotomie geschulten Krankenschwester abgenommen. Aus der Vollblutprobe werden gemäß den Anweisungen des Herstellers Proben für Plasma (Von-Willebrand-Faktor) und Serum (alle verbleibenden Biomarker, aufgeführt im Abschnitt unten) hergestellt. Plasma und Serum werden aus Vollblut isoliert, aliquotiert und bis zur Analyse mit ELISA-Kits (Enzyme-Linked Immunosorbent Assays) bei -80 Grad Celsius gelagert. Plasma- und Serumtests werden im Labor von Dr. Lees am NOSM durchgeführt.

Panel von Biomarkern:

Das Biomarker-Panel wurde entwickelt, um nach den folgenden 3 Kategorien zu suchen:

Entzündung – Die Entzündungsmarker wurden basierend auf ihrem Potenzial ausgewählt, frühe Infektionskomplikationen zu identifizieren (Procalcitonin, IL-6). Jüngste Forschungen haben ergeben, dass Procalcitonin ein hochspezifischer, schneller diagnostischer Infektionsmarker ist, aber nach einem chirurgischen Gelenkersatz keine falsch positiven Werte liefert. Darüber hinaus wurde IL-6 mit dem Risiko thrombogener Ereignisse und Komplikationen bei der Genesung in Verbindung gebracht (Fieber, verstärkte Schmerzen und verringerter ROM).

Ernährung – Es wird geschätzt, dass 50–82 % der Patienten in Krankenhäusern unterernährt sind, was mit einer suboptimalen Immunkompetenz zusammenhängt. Die Biomarker für den Ernährungsstatus wurden aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, sowohl den Protein- (Präalbumin/Transthyretin) als auch den Vitamin-D-Status zu identifizieren. Die wissenschaftliche Literatur zu Vitamin D und Knochengesundheit bei älteren Erwachsenen ist umfangreich. Es wurde festgestellt, dass eine Proteinmangelernährung mit einer beeinträchtigten Immunfunktion verbunden ist. In jüngerer Zeit wurde auch gezeigt, dass Vitamin-D-Mangel zu einer Beeinträchtigung der Immunfunktion führt. Eine beeinträchtigte Immunfunktion kann sich als postoperative Infektion und/oder unbefriedigende Rehabilitation manifestieren. Darüber hinaus besteht bei Patienten mit Protein- und Vitamin-D-Mangel bekanntlich das Risiko einer erhöhten Behinderung nach THA und TKA und einer erhöhten Infektion.

Thrombogeneserisiko – Eine tiefe Venenthrombose (TVT) mit oder ohne Lungenembolie (LE) ist eine potenziell lebensbedrohliche Komplikation einer TKA-Operation. Der Plasma-von-Willebrand-Faktor sagt thromboembolische Ereignisse voraus. Darüber hinaus entwickelt sich P-Selectin zu einem vielversprechenden Biomarker für VT, und hohe zirkulierende P-Selectin-Spiegel haben sich als wertvoller Prädiktor für VTE bei Krebspatienten erwiesen. Warfarin- und Aspirin-Therapien beeinflussen weder den Plasma-Von-Willebrand-Faktor noch lösliches P-Selektin.

Wenn der Teilnehmer oder potenzielle Teilnehmer während des Zustimmungsverfahrens und während der gesamten Studie Schwierigkeiten hat, die englische Sprache zu verstehen, werden Anstrengungen unternommen, um Übersetzungen für ihn oder sie bereitzustellen.

Der Physiotherapeut wird Bewegungsumfang, Kraft und Umfang messen und VAS, WOMAC und BREQ2 verwalten. Dies geschieht, während der Teilnehmer im Krankenhaus ist. Der Physiotherapeut oder die Krankenschwester bewertet die Trainingsintensität des Teilnehmers auf der Grundlage einer Überprüfung des Trainingsprotokolls. Eine in Phlebotomie ausgebildete Krankenschwester entnimmt die Blutprobe im Krankenhaus, und der wissenschaftliche Mitarbeiter transportiert sie zurück zum NOSM, wo sie aliquotiert und mit dem Teilnehmercode gekennzeichnet und bis zur Analyse bei -80 Grad Celsius gelagert wird.

Die zusammengestellten Messungen und Daten, an denen jede Messung durchgeführt wurde, werden von dem Physiotherapeuten oder der Krankenschwester, die die Messungen durchführt, auf einem Datenextraktionsformular aufgezeichnet.

Das Forschungsteam (Principal Investigator, Co-Investigators und Research Assistant) hat Zugriff auf alle Daten. Der wissenschaftliche Mitarbeiter verschlüsselt diese Daten, um die Vertraulichkeit zu gewährleisten, falls Proben/Daten das Krankenhaus verlassen. Alle nicht verschlüsselten Daten werden im Krankenhaus in einem sicheren Aktenschrank in einem verschlossenen Büro aufbewahrt. Computerdaten werden auf einem sicheren Server auf einem passwortgeschützten Computer aufbewahrt.

Eine in Phlebotomie ausgebildete Krankenschwester wird die Blutproben entnehmen. Der wissenschaftliche Mitarbeiter, der das Zertifikat Transport gefährlicher Güter erhalten hat, transportiert die Probe vom Krankenhaus zur Lagerung und Analyse zum NOSM. Bei Vollblutproben werden die Proben für PT und aPTT gemäß den Anweisungen des Herstellers vorbereitet. Für die Serum-Biomarker wird das Serum 1,5 Stunden nach der Entnahme aus Vollblut isoliert, aliquotiert und bis zur Analyse mit ELISA-Kits bei -80 Grad Celsius gelagert. Alle Proben werden mit der Teilnehmercodenummer sowie einem Buchstaben für jeden Zeitpunkt gekennzeichnet. Zum Beispiel A für vor der Operation, B für 2 Tage nach der Operation und C für nach Abgabe. Die Proben werden aufbewahrt, bis alle Analysen abgeschlossen sind, danach werden alle Etiketten entfernt und die Proben als biologisch gefährlicher Abfall entsorgt.

Dr. Lees und der wissenschaftliche Mitarbeiter werden die Datenanalyse mit ELISA-Kits an den Blutproben am NOSM durchführen. Dr. Lees wird den statistischen Analyseteil bei NOSM durchführen. Dr. Sanzo wird die Datenanalyse der klinischen und funktionellen Messungen bei TBRHSC/SJCG abschließen. Fehlende Daten müssen entsprechend der Art der fehlenden Daten behandelt werden. Fehlen beispielsweise einige Tage bei der Viscus-Nutzung, können diese durch die Erfassung der Gesamtnutzung ergänzt werden. Wir haben immer noch die Gesamtstrecke, die den Tag umfasst, der nicht aufgezeichnet wurde. Wenn keine Blutprobe entnommen wurde, hängt dies von der Art der Analyse ab. Bei Analysen, die von Änderungen abhängen (vorher oder nachher), schließen wir diesen Teilnehmer aus. Die verbleibenden Blutproben dieses Teilnehmers könnten jedoch weiterhin in bestimmten Analysen verwendet werden (z. B. Vergleich der mittleren Gruppendaten für den Viscus am letzten Tag mit der Kontrolle). Außerdem könnten wir noch alle Funktions- und Motivationsdaten einbeziehen. Es erfolgt keine Zwischenauswertung.

Die angestrebte Stichprobengröße beträgt insgesamt 100 Teilnehmer, mit 50 in jeder Gruppe. Bei dieser Gruppengröße ergibt eine anhand von ROM-Maßnahmen (höchste Variabilität bei kleinster Änderung) mit 10 % Potenzialänderung +/- 15 % durchgeführte Leistungsanalyse eine Leistung von 0,928. Um eine Power von 0,8 zu erreichen, beträgt die Mindestgruppengröße 35 Teilnehmer.

Zur individuellen Verbesserung der prä- und postoperativen Maßnahmen werden Wiederholungsmessungen durchgeführt. Für Maßnahmen, die unabhängig von individuellen Verbesserungen sind, wird ANOVA verwendet. Zur Vervollständigung der Analysen wird ein Fisher's LSD post hoc verwendet.

Neben quantitativen Methoden wird zur Messung der Compliance die Trainingsintensität des Teilnehmers auf einer 5-Punkte-Likert-Skala durch den behandelnden Physiotherapeuten/die Krankenschwester unter Verwendung der Sports Injury Rehabilitation Adherence Scale (SIRAS) bewertet. Die Trainingsintensität wird von minimaler Anstrengung bis maximaler Anstrengung bewertet; die Häufigkeit der Übungen und die Fähigkeit der Teilnehmer, Anweisungen und Ratschläge zu befolgen, werden von nie bis immer bewertet; und die Empfänglichkeit für Änderungen im Programm wird von sehr unempfänglich bis sehr empfänglich bewertet. Die Einhaltung wird berücksichtigt, um Teilnehmer zu identifizieren, die möglicherweise eine zusätzliche Überwachung benötigen, um den Rehabilitationserfolg zu verbessern.