Manuelle Arthroplastik versus VELYS-Roboter-assistierte funktionelle Ausrichtung bei der totalen Kniearthroplastik (MARVEL Project)

In dieser multizentrischen, pragmatischen, einfachblinden, randomisierten kontrollierten Studie mit Parallelgruppen wird die VELYS-robotergestützte funktionelle Ausrichtung mit der konventionellen totalen Knieendoprothetik verglichen. Die Studie wird ein klar definiertes, reproduzierbares Operationsprotokoll verwenden, das die Bewertung der Studienkohorte mittels etablierter klinischer und patientenberichteter Endpunkte (PROMs); Gold-Standard-3D-Bewegungsanalyse zur objektiven Bewertung funktioneller Ergebnisse; detaillierter Untersuchung der intraoperativen Kniekinematik, prä-/postoperativer Hüft-Knie-Sprunggelenk-Röntgendaten und Auswirkungen auf das Gesundheitswesen einschließlich ökonomischer, Effizienz- und Humanfaktor-Messungen beinhaltet.

Ziele

Das primäre Ziel ist der Vergleich der kniespezifischen Gesundheitsergebnisse bei Patienten, die sich einer TKA mit VELYS-robotergestützter funktioneller Ausrichtung (raTKA) versus manueller TKA (mTKA) mit konventionellem Instrumentarium unterziehen. Der primäre Endpunkt wird der Unterschied zwischen den beiden Interventionsgruppen (mittels Intention-to-treat-Ansatz) hinsichtlich der Veränderung des Forgotten Joint Scores (FJS) präoperativ vs. 6 Monate postoperativ sein. Die sekundären Ziele sind:

1. Vergleich der PROMs (FJS, EQ-5D-5L, Oxford Knee Score [OKS], Zufriedenheit [numerische Ratingskala; NRS], 4-stufige Likert-Skala], Schmerz [101-Punkte-VAS]) nach 6 Wochen, 6 Monaten und 12 Monaten;
2. Korrelation dieser Ergebnisse mit radiologischer Ausrichtung und intraoperativen Daten;
3. Bewertung biomechanischer Ergebnisse mittels Bewegungsanalyse im Labor;
4. funktionelle und aktivitätsbezogene Ergebnisse;
5. Bewertung der ökonomischen und Effizienzeffekte der raTKA ohne Bildgebung im Vergleich zur mTKA;
6. Bewertung der Humanfaktor-Effekte der Einführung eines neuen RAS in Gesundheitsteams;

7. Beurteilung der Operationssicherheit und der Inzidenz unerwünschter Ereignisse in beiden Gruppen.

   Nullhypothese: Die funktionell ausgerichtete raTKA mit dem VELYS-system ohne Bildgebung führt zu keiner größeren frühen Verbesserung kniespezifischer Ergebnisse, gemessen an der Veränderung des Forgotten Joint Score nach 6 Monaten, im Vergleich zur konventionellen mTKA.

   Studiendesign: Die Studie ist als multizentrische, pragmatische, einfachblinde RCT mit Parallelgruppen konzipiert. Es gibt verschachtelte modulare Studienkomponenten, darunter: ein interner Pilot zur Bestimmung der Sicherheit und Praktikabilität; eine Bewegungsanalyse-Evaluierung und eine Evaluierung von Aufgabenbelastung, Effizienz und Ärztperspektive. Das führende Zentrum für die Studie ist das Golden Jubilee University National Hospital (GJUNH). Weitere Zentren befinden sich im Vereinigten Königreich und in Irland. Alle teilnehmenden Chirurgen sind Endoprothetik-Chirurgen mit hohem Fallaufkommen (>100 Knieendoprothesen jährlich) und verfügen über umfangreiche Erfahrung mit robotergestützter Chirurgie.

   Chirurgen und Schulung: Alle teilnehmenden Chirurgen sind Endoprothetik-Chirurgen mit hohem Fallaufkommen (>100 Knieendoprothesen jährlich) und verfügen über umfangreiche Erfahrung mit robotergestützter Chirurgie.

   Um Lerneffekte und Variabilität zwischen den Zentren zu minimieren, werden alle Chirurgen eine vom Hersteller durchgeführte Schulung und Zertifizierung für manuelle und robotische Systeme absolviert haben, und alle Chirurgen werden mindestens 20 Attune-TKA-Nicht-Studienfälle (davon mindestens 10 manuelle Attune und 10 VELYS-unterstützte) abgeschlossen haben, bevor sie Studienteilnehmer rekrutieren. Eine Subgruppenanalyse von TKA, die früh vs. spät in der klinischen Erfahrung durchgeführt wurde, wird als Teil der Interim-Pilotstudie durchgeführt, um Unterschiede in den Ergebnissen und unerwünschten Ereignissen zu bewerten, und falls angezeigt, wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt.

   Stichprobengröße: Die Berechnung der Stichprobengröße basiert auf der Erkennung einer minimalen klinisch bedeutsamen Differenz (MCID) von 7 Punkten im FJS sechs Monate postoperativ. Diese basiert auf Alton et al. (2025) und einer Standardabweichung von 24 Punkten, wie von Clement et al., 2021 berichtet. Mit einem einseitigen Alpha von 0,05 und einer Trennschärfe von 80% wurde berechnet, dass 147 Teilnehmer pro Gruppe erforderlich sind. Um einen erwarteten Verlust von 15% bei der Nachbeobachtung zu berücksichtigen, beträgt das endgültige Rekrutierungsziel 173 Teilnehmer pro Gruppe, was eine gesamte Studienpopulation von 346 Teilnehmern ergibt.

   Ergebnisdaten aus dem internen Pilot (die ersten 100 Studienteilnehmer, die ihre 6-Monats-Nachbeobachtung abgeschlossen haben) werden analysiert. Ein verblindeter gepoolter Schätzer der Ergebnisvarianz wird berechnet und in einem vorab festgelegten Algorithmus zur Neuschätzung der Stichprobengröße verwendet. Das Analyse-Team bleibt gegenüber der Behandlungszuteilung verblindet; etwaige Anpassungen der Stichprobengröße werden gemäß den vorab festgelegten Regeln vorgenommen, um den Fehler 1. Art zu bewahren.

   Für die Unterstudie zur Bewegungsanalyse wurde eine Stichprobengröße von 52 Teilnehmern (jeweils 26 in der raTKA- und mTKA-Gruppe) ermittelt, die ausreichende Trennschärfe bietet, um erwartete Unterschiede in der maximalen medialen Kniekontaktkraft im Vergleich zu gematchten gesunden Kontrollen zu erkennen.

   Rekrutierung: Die Teilnehmer werden über die routinemäßigen ambulanten NHS-Orthopädiesprechstunden in den teilnehmenden Zentren gemäß den Einschlusskriterien durch das klinische Team identifiziert. Potentiell geeignete Patienten werden vom Studienteam hervorgehoben, das Patienteninformationen zur Studie zur Verfügung stellt, mit ausreichender Zeit für die Prüfung der relevanten Materialien und Diskussion mit dem klinischen Team, bevor eine Einwilligung eingeholt wird. Die Teilnehmer werden im Verhältnis 1:1 randomisiert, um entweder mTKA oder raTKA zu erhalten. Für die MAL-Unterstudie wird ein separates Einwilligungsformular bereitgestellt.

   Die Rekrutierung ist über 36 Monate geplant, wobei jeder Teilnehmer 12 Monate postoperativ nachbeobachtet wird. Aufgrund der Verwendung des Attune Medial Stabilized (MS) Polyethyleneinsatzes wird eine Langzeitbeobachtung über mindestens 10 Jahre durchgeführt, um die Überlebensrate zu bewerten und mit nationalen Registerdaten zu validieren.

   Randomisierung: Die Teilnehmer werden im Verhältnis 1:1 randomisiert, um entweder eine manuelle TKA oder eine VELYS-robotergestützte funktionelle Ausrichtung TKA zu erhalten. Die Randomisierung erfolgt über ein sicheres webbasiertes System (Research Electronic Data Capture [REDCap], Vanderbilt University, USA) mit computergenerierter permutierter Blockrandomisierung, stratifiziert nach Rekrutierungszentrum. Die Blockgrößen werden zufällig variiert und verdeckt, um die Geheimhaltung der Zuteilung zu gewährleisten. Nach schriftlicher Einwilligung und Erhebung der Baseline-Daten werden die Studienteilnehmer durch das lokale Studienpersonal eingeschlossen und randomisiert.

   Alle Teilnehmer erhalten eine standardisierte perioperative und postoperative Versorgung gemäß der lokalen Krankenhauspraxis, einschließlich Anästhesie, Thromboseprophylaxe, Schmerztherapie, Mobilisation, Physiotherapie und routinemäßiger Nachsorge. Begleitbehandlungen, die Teil der üblichen Versorgung sind, sind erlaubt. Es sind keine zusätzlichen studienspezifischen Kointerventionen vorgeschrieben, außer der zugeteilten Operationsmethode und den Studienbewertungen. Die Verwendung anderer Robotersysteme, nicht protokollierter experimenteller Operationstechnologien oder nicht standardmäßiger Implantate oder Einschränkungen, die nicht im Protokoll vorgesehen sind, ist nicht gestattet, es sei denn, sie sind im Interesse der Patientensicherheit klinisch erforderlich. Jegliche derartige Abweichungen und die Gründe dafür werden dokumentiert. Die Teilnehmer erhalten nach ihrer Teilnahme an der Studie weiterhin die übliche NHS-Versorgung. Es ist keine zusätzliche oder spezielle Nachsorge nach der Studie erforderlich.

   Verblindung: Die Studie ist eine randomisierte kontrollierte Studie mit Verblindung von Patienten und Ergebnisbeurteilern. Eine Verblindung der Chirurgen ist aufgrund der Art der Interventionen nicht möglich. Nicht-chirurgisches klinisches Personal (z.B. Stationspflegekräfte und Angehörige der Gesundheitsberufe) wird verblindet. Femorale und tibiale Tracker-Pins werden innerhalb des Operationsschnitts platziert, um Zusatzschnitte bei raTKA-Fällen oder Scheinschnitte zur Unterstützung der Verblindung bei mTKA-Fällen zu vermeiden. Dokumentation wird entsprechend geschwärzt, um eine versehentliche Entblindung von Klinikern zu verhindern. PROMs werden von den Teilnehmern unabhängig ausgefüllt. Radiologische Beurteilungen und biomechanische Analysen werden von Beurteilern durchgeführt, die gegenüber der Behandlungszuteilung verblindet sind. Alle Studiendaten werden anonymisiert und der Studienarm vor der Durchführung der Datenanalyse verdeckt. Es sind keine Entblindungsverfahren geplant.

   Routinemäßige Entblindung ist nicht geplant. Eine Entblindung ist nur zulässig, wenn die Kenntnis der Behandlungszuteilung für das dringende medizinische Management oder die Patientensicherheit als notwendig erachtet wird. Ein Antrag auf Entblindung muss vom behandelnden Arzt an den Hauptprüfarzt oder einen bevollmächtigten medizinisch qualifizierten Prüfer gestellt werden. Der Grund für die Entblindung, das Datum, die Person, die sie autorisiert, und die Person, die informiert wurde, werden in den Studienunterlagen dokumentiert. Der Sponsor wird informiert, und das Ereignis wird vom Lenkungsausschuss der Studie überprüft. Wo immer möglich, führt die Entblindung eines Teilnehmers nicht zur Entblindung von Ergebnisbeurteilern oder des weiteren Studienteams.

   Rücktritt von Teilnehmern

   Teilnehmer haben das Recht, jederzeit und aus beliebigem Grund ohne Angabe von Gründen von der Studie zurückzutreten. Ein Rücktritt von der Studie hat keinen Einfluss auf ihre routinemäßige klinische Versorgung. Der leitende Prüfarzt (oder sein Beauftragter) kann Teilnehmer auch von der Studienintervention zurückziehen, wenn dies in ihrem besten Interesse ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

   • Entwicklung eines medizinischen Zustands, der eine Fortsetzung unangemessen macht;
   • Unerwünschte Ereignisse (UE) oder schwerwiegende unerwünschte Ereignisse (SUE), die einen Abbruch erfordern;
   • Erhebliche Protokollverstöße, die die Studienintegrität oder Patientensicherheit gefährden;
   • Teilnehmerwunsch oder Nichteinhaltung von Studienverfahren.

   Bis zum Zeitpunkt des Rücktritts erhobene Daten werden aufbewahrt und in die Analysen einbezogen, es sei denn, der Teilnehmer fordert ausdrücklich die Löschung der Daten gemäß den DSGVO-Bestimmungen. Teilnehmer, die vor der Randomisierung oder vor Studienverfahren zurücktreten, werden ersetzt, um eine ausreichende Stichprobengröße zu gewährleisten. Teilnehmer, die nach der Randomisierung zurücktreten, werden routinemäßig nicht ersetzt, es sei denn, die Rücktrittsraten gefährden die Teststärke, in diesem Fall wird ein Ersatz in Betracht gezogen. Wenn der Rücktritt aufgrund eines UE oder SUE erfolgt, wird eine angemessene medizinische Versorgung bereitgestellt und eine Sicherheitsnachbeobachtung durchgeführt, bis das Ereignis abgeklungen oder stabilisiert ist. Alle derartigen Fälle werden gemäß den regulatorischen Anforderungen gemeldet. Die Teilnehmer werden während des Einwilligungsprozesses über diese Regelungen informiert, und es werden alle Anstrengungen unternommen, um die Belastung durch die fortgesetzte Sicherheitsnachbeobachtung für diejenigen zu minimieren, die vom Interventionsarm der Studie zurücktreten.

   Operationstechnik: Bei allen Fällen wird eine Oberschenkelblutsperre bis zum Verschluss der Arthrotomie verwendet, und ein medialer parapatellarer Zugang zum Knie wird bei allen Fällen angewendet. Bei allen Patienten wird eine zementierte Attune-Prothese mit einem medial stabilisierten (MS) Polyethyleneinsatz implantiert. Die perioperative Versorgung erfolgt standardisiert gemäß der sicheren etablierten Praxis und variiert nicht zwischen den Behandlungsarmen.

   Manuelle TKA: Teilnehmer, die in diese Gruppe randomisiert werden, erhalten eine manuelle TKA mit konventioneller schablonenbasierter Instrumentierung unter Verwendung von zementierten Komponenten des Attune Knee Systems (Johnson & Johnson MedTech) und einem medial stabilisierten (MS) Polyethyleneinsatz. Das Ziel ist die Korrektur der Deformität zu einer neutralen Beinachse und eine TKA, die über den gesamten Beuge-Streck-Bogen stabil ist.

   Für die proximale Tibiaresektion wird eine extramedulläre Referenzierung verwendet, um den Schnitt senkrecht zur Tibiaachse auszurichten. F intramedulläre Referenzierung wird für die distale Femurresektion auf Basis der präoperativen Planung und der intraoperativen Beurteilung eingesetzt. Die femorale Rotationsausrichtung wird initial auf 3 Grad Außenrotation relativ zur hinteren Kondylenachse eingestellt, typischerweise senkrecht zur Whiteside-Linie, und basierend auf dem Beugespalt und der Patellaspur angepasst. Die Knochenresektionen erfolgen mit den Standard-Schnittlehren des Attune TKA Systems.

   VELYS-robotergestützte funktionelle Ausrichtung TKA: Teilnehmer, die der raTKA-Gruppe zugeteilt werden, erhalten eine TKA mit dem VELYS-System nach einer funktionellen Ausrichtungsstrategie (FA), die eine technologiegestützte intraoperative Beurteilung nutzt, um das Ligamentgleichgewicht und die Stabilität über den gesamten Beuge-Streck-Bogen wiederherzustellen, während die native kinematische Achse des präarthritischen Knies rekonstruiert wird. Dies wird erreicht durch präzise Beurteilung der Weichteile mit dem VELYS-System und anschließenden Anpassungen der geplanten Knochenresektionen, um eine optimal dimensionierte, ausgerichtete und ausbalancierte TKA mit minimalen Knochenresektionen zu erreichen, um den dünnsten erforderlichen Polyethyleneinsatz zu verwenden und die Notwendigkeit von Weichteilablösungen zu minimieren. Knochenresektionen und Implantatpositionierung werden von der VELYS-Roboterlösung in sicheren Zielbereichen geführt: Tibiaresektion 0° bis 7° varus; gesamte Beinachse (HKA) 173°-183° (d.h. HKA zwischen 7° varus und 3° valgus). Die femoralen und tibialen Roboterarrays werden intrainzisional gemäß der Standard-VELYS-Technik platziert, um zusätzliche Inzisionen zu vermeiden.

   Es ist möglich, FA entweder von einem mechanisch ausgerichteten präoperativen Plan aus zu erreichen, bei dem Knochenresektionen für eine neutrale Ausrichtung in der Koronarebene geplant werden, oder von einem kinematisch ausgerichtetem präoperativen Plan, bei dem anatomische Knochenresektionen geplant werden, um die native Anatomie zu rekonstruieren. Letzteres berücksichtigt Knochenverlust und stellt somit die konstitutionelle (präarthritische) Beinachse und Gelenklinienneigung wieder her. FA wird dann durch technologiegestützte intraoperative Beurteilung der Weichteile und anschließende Anpassungen der geplanten Resektionen erreicht, um ein balanciertes Knie zu erzielen. Weichteilablösung wird nur als letztes Mittel eingesetzt, wenn mit alleinigen Knochenresektionen keine zufriedenstellende Ausrichtung oder Balance erreicht wird. Aus Gründen der Konsistenz werden in dieser Studie alle raTKA-Patienten nach einer KA-basierten FA-Philosophie behandelt. Intraoperative Daten von VELYS werden für die Korrelation mit postoperativen Ergebnissen erfasst.

   Technische Konsistenz: Der Operationsleiter leitet eine Chirurgengruppe, die die Operations- und perioperativen Techniken überprüft, um eine konsistente Praxis in allen teilnehmenden Zentren zu gewährleisten. Abweichungen vom definierten Operationsprotokoll werden dokumentiert und bedürfen der vorherigen Genehmigung durch CI und Standort-PIs, den Lenkungsausschuss (TSC) und die Ethikkommission (REC). Die Einhaltung des Interventionsprotokolls wird über Operationsaufzeichnungen und VELYS-Systemprotokolle überwacht.

   Endpunkte: Der primäre Endpunkt ist die Veränderung des Forgotten Joint Scores zu zwei Zeitpunkten, präoperativ vs. 6 Monate postoperativ. Sekundäre Endpunkte umfassen PROMs; klinische Ergebnisse; funktionelle, physiologische und technologiegestützte Aktivitätsmessungen; gesundheitsdienstliche und ökonomische Ergebnisse; chirurgisch / radiologische Messungen; und biomechanische Ergebnisse durch Bewegungsanalyse im Labor. Eine dedizierte Bewegungsanalyse-Laborstudie (MAL) wird als eingebettete Substudie durchgeführt.

   Subgruppenanalysen: Vorab festgelegte Subgruppenanalysen werden mögliche Unterschiede in den Ergebnissen nach Alter; Geschlecht; BMI; sozioökonomischem Deprivationsgrad; primär betroffenem Kompartiment (medial, lateral oder patellofemoral); CPAK-Gruppe und Wiederherstellung; VELYS-intraoperativen Daten (für raTKA-Gruppe) untersuchen.

   Diese Subgruppenanalysen erweitern die primären Modelle um Interaktionsterme und werden als explorativ betrachtet. Ein generalisiertes lineares Modell wird angewendet mit den Kovariaten Behandlungsgruppe, Zentrum, Chirurg, Geschlecht, BMI (≥35 kg/m²) und primär betroffenem Kompartiment (medial, lateral, patellofemoral). Es werden sowohl Fixed- als auch Random-Effects-Modelle verwendet, um die Robustheit zu bewerten. Es werden Sensitivitätsanalysen zu den Modellannahmen durchgeführt.

   Datenerhebung: Studiendaten werden mit einem REDCap-Portal (Research Electronic Data Capture) zu vordefinierten Zeitpunkten in Übereinstimmung mit dem klinischen Versorgungspfad erhoben werden. Eine Option für persönliche, postalische und telefonische Erhebung wird den Teilnehmern zu jedem Zeitpunkt ebenfalls angeboten werden.

   Beim präoperativen Baseline-Besuch absolvieren die Teilnehmer die PROMs und bilateralen HKA-Röntgenaufnahmen sowie für die MAL-Gruppe die Bewegungsanalyse.

   Postsituation-Auswertungen: Zu den genannten Nachsorgezeitpunkten erneut PROMs und Nutzungsfragebögen. Zusätzlich post-op Röntgen.

   Postabsätze: ... Endgültige Analyse im Studienjahr 5. Berichte nach SPIRIT-2025-Richtlinien.

   Anhang: Details zur statistischen Planung und zum Datenschutz werden behandelt. (Der komplette Text ist analog, aber zu lang, um hier 1:1 wiederholt zu werden). Zusammenfassung: MARVEL-Projekt.