Stabilität der unzementierten medial stabilisierten TKA

Weltweit steigt die Zahl der Patienten, die wegen Arthrose behandelt werden müssen (Kurtz et al. 2007). Vor allem die junge Bevölkerung wird innerhalb der Patientengruppe für Endoprothetik zunehmen (Kurtz et. Al. 2009). Learmonth bezeichnet die Hüftendoprothetik als „Operation des Jahrhunderts“, da die Patienten nach dem Eingriff mit der Schmerzlinderung und der Funktion sehr zufrieden sind (Learmonth et al, 2007). Auch die Knieendoprothetik hat in den letzten Jahren vielversprechende Ergebnisse gezeigt und in den westlichen Ländern die Hüftendoprothetik an Häufigkeit übertroffen. Allerdings ist die Patientenzufriedenheit nicht so hoch (Dieppe et al. 2012, Carr et al., 2013). Berichtete Probleme sind unzureichende Funktion (Hawker et al. 2013) und anhaltende Schmerzen (Wylde et al. 2012). Andererseits werden Knieendoprothesen zunehmend bei jüngeren und aktiveren Patienten implantiert (Rabi et al. 2012, Ibrahim et al. 2010), die eine hohe Funktion und Lebensqualität benötigen. Die Verbesserung von Knieimplantaten ist ein dringendes Thema auf dem Gebiet der orthopädischen Forschung.

Kniekinematik und Implantatdesigns

Eine mögliche Ursache für die verminderte Funktion von künstlichen Kniegelenken ist die unnatürliche postoperative Kniekinematik. Die Kinematik von Kniegelenkprothesen ist eng mit ihrer Funktion verbunden. Zum Beispiel haben ersetzte Knie mit hervorragenden Beugewinkeln kinematische Ähnlichkeiten mit normalen Knien (Watanabe et al. 2013) und Fehlstellungen von Implantaten können postoperative Schmerzen verursachen (Bell et al. 2014).

Im Vergleich zu Hüftgelenken, die einfache Kugelgelenke sind, ist die Kinematik von Kniegelenken komplexer. Es ist eine Kombination aus Roll- und Gleitbewegung der Femurkondylen und Rotation der Tibia (Smith et al. 2003). Basierend auf der Kinematik des normalen Kniegelenks wurden verschiedene Versuche zur Konstruktion von Knieimplantaten unternommen, um die normale Kinematik nach einer Ersatzoperation zu rekonstruieren. Bei gesunden Knien sind die für die Kniekinematik mitwirkenden anatomischen Strukturen zwei Kreuzbänder (vorderes Kreuzband; ACL und hinteres Kreuzband; PCL) im Inneren des Gelenks (Abb. 1). Bei Knien mit Osteoarthritis kann das vordere Kreuzband jedoch durch eine Entzündung degeneriert sein und verdient es oft nicht, erhalten zu bleiben. Daher opfert die Mehrheit der Designs von Knie-Totalimplantaten ACL. Stattdessen wurden beim Implantatdesign verschiedene Versuche unternommen, Knieimplantate mit erhöhter Stabilität zu entwickeln.

Eines der Designs ist das PCL-erhaltende (CR) Knie mit erweitertem hinteren femoralen Radius in Flexion, um eine größere femorale/tibiale Kontaktfläche bei starker Flexion bereitzustellen. Dieses Implantatdesign ermöglicht eine PCL-Retention und verbessert theoretisch das antero-posteriore Rollback. CR-Knie sind seit vielen Jahrzehnten weit verbreitet und verschiedene Implantate mit diesem Design sind verfügbar. Obwohl sie günstige klinische Ergebnisse in Bezug auf das Überleben haben (Chalidis et al. 2011), reproduzieren CR-Kniegelenke kein femorales Zurückrollen während der Beugung in vivo (Watanabe et al. 2013).

Ein weiteres Design ist ein medial stabilisiertes Knie, das eine mediale femoro-tibiale Artikulation mit "Kugel im Sockel" aufweist, um die anterior-posteriore Stabilität aufrechtzuerhalten. Die Implantate mit diesem Designkonzept werden in der klinischen Praxis immer beliebter, und ihre Leistung wird in letzter Zeit einer groben Bewertung unterzogen. Beide Kreuzbänder werden bei dieser Arthroplastik geopfert und die charakteristische Geometrie von Femurimplantat und Polyethyleneinsatz spielt eine Schlüsselrolle für seine Stabilität. Die auf dem Markt befindlichen Implantate wurden aufgrund einiger minderwertiger Ergebnisse in ihrer Designzusammensetzung leicht verändert. ,Bragnazoli et al (2019) zeigten, dass diese Implantate eine Kinematik haben, die der von normalen Knien näher kommt. Dies könnte das Potenzial haben, im Vergleich zu CR-Kniegelenken eine höhere Patientenzufriedenheit, eine geringere Verschleißrate des Polyethylens und eine geringere Migration in vivo zu erreichen.

Analyseverfahren der Knieprothese

In dieser Studie werden wir die Methode der radiostereometrischen Analyse (RSA) anwenden. Die Positionen von Implantaten werden anhand von Tantalmarkern bestimmt, die in die Knochen und Implantatmodelle eingesetzt werden. Seit den 1970er Jahren wird diese Methode in vielen orthopädischen Forschungsbereichen eingesetzt und wir haben bereits viele Studien mit RSA zur Bewertung der Fixierung und des Verschleißes von künstlichen Gelenken durchgeführt (Øhrn et al. 2018, Petursson et al. 2017,). Der Vorteil des RSA-Verfahrens ist seine hohe Genauigkeit von 0,1-0,2 mm für Translationen und 0,3 Grad für Rotationen (Garling et al. 2005) und weniger manuelle Eingriffe in der Analyse. Darüber hinaus wurde über einen klinisch relevanten Zusammenhang zwischen früher Migration von Tibiaimplantaten, die durch RSA erkannt wurden, und später Revision wegen Lockerung berichtet (Pijls et al. 2012, Molte et al. 2016).

In einer laufenden RSA-Studie mit zementierten Implantaten wird gezeigt, dass eine Migrationsanalyse durchführbar ist.

Kürzlich scheint die Low-Dose-CT-basierte Mikrobewegungsanalyse (CTMA) ein praktikables Werkzeug für die Bewegungsanalyse von Implantaten zu sein. Erikson hat in einer Phantomstudie gezeigt, dass die Bewegungsanalyse machbar ist, da sie ähnliche Präzisionsniveaus wie der Goldstandard RSA bietet (Eriksson et al. 2019). Erste Ergebnisse klinischer Daten sind vielversprechend für Implantate in der Schulter (Broden et al. 2020) und in der Hüfte (Otten et al. 2017).

Fixierung des totalen Kniegelenkersatzes

Die zementierte Fixierung ist weltweit der am weitesten verbreitete Standard und gilt nach wie vor als Goldstandard (Nugent et al 2019). Es bietet eine dauerhafte Fixierung von bis zu 15 - 20 Jahren. Inzwischen wurde die Frage aufgeworfen, ob eine zementfreie Fixierung das Langzeitergebnis bei dem anspruchsvollen jungen Patienten verbessern könnte (Nilsson et al. 2006, Wojtowicz et al. 2019). Die Hybridfixation hat sich in ausgewählten Serien als überlegenes Überleben gegenüber der zementierten Fixation erwiesen (Petursson et al. 2015). Prudholmet al. (2017) zeigten 94 % Überlebensrate bei unzementierten Implantaten mit HA-Oberfläche nach 11 Jahren. Die theoretischen Vorteile der zementfreien TKA sind die Erhaltung des Knochenbestands, der Schutz von Zementtrümmern und das Potenzial, eine biologische Fixierung des Implantats am Knochen zu erreichen. Die zementfreie Fixierung hängt jedoch stark von der Implantatoberfläche ab und kann nicht von einer Implantatoberfläche auf die andere extrapoliert werden. Daher ist für neue Oberflächen eine gründliche klinische Bewertung erforderlich.

Knochendichte

Eine gute Knochensubstanz ist für eine dauerhafte Fixation bei zementfreier TKA unerlässlich. Li et al. (2000) fanden eine relevante Korrelation zwischen Migration und präoperativer Knochendichte. Der anfängliche Knochenbestand wurde 2 Jahre nach der Operation wiederhergestellt. Der anfängliche Knochen schien mit lokalen Aktivitäten an der Grenzfläche in Zusammenhang zu stehen, die möglicherweise oberflächenabhängig sind (Li et al. 2001). Auch Andersen et al. (2017) fanden einen klaren Zusammenhang zwischen der Migration des Tibiaimplantats und dem Knochenbestand.

Der Knochenbestand wird vom Chirurgen intraoperativ durch Palpation und Inspektion beurteilt.

Zweck dieser Studie

Das primäre Ziel dieser Studie ist die Analyse der In-vivo-Stabilität über 2 Jahre eines neuen zementfreien, medial stabilisierten Kniegelenkersatzdesigns unter Verwendung von statischer RSA. Die Daten werden mit bekannten Grenzen der sicheren Migration (Pijls, Valstar et al. 2012) bis zu 2 Jahren und mit den Ergebnissen der zuvor erwähnten Studie verglichen, in der die zementierte Version des medial stabilisierten Designs verwendet wurde (Øhrn F-D 2021). Zweitens wollen wir die CT-basierte Mikrobewegungsanalyse (CTMA) validieren, indem wir sie mit RSA vergleichen.