L'importanza della diversa modularità dell'inserto in polietilene per la migrazione della componente tibiale e il rimodellamento osseo adattivo dopo l'artroplastica totale del ginocchio non cementata utilizzando la tecnologia Trabecular Metal (TMT) Zimmer NexGen®, (design monoblocco vs. design modulare)

Introduzione In generale, una PTG primaria è una soluzione duratura e ben funzionante con una sopravvivenza dell'impianto a 10 anni superiore al 90% (Robertsson et al. 2001). Entrambi gli impianti da testare nel presente studio hanno un rivestimento metallico trabecolare della componente tibiale. Tuttavia, è stata utilizzata una diversa tecnica di fabbricazione della piastra di base con una avente un inserto in polietilene monoblocco e l'altra un inserto in polietilene modulare. Il fallimento secondario all'usura del polietilene è considerato una causa frequente di revisione. Sono stati identificati molti problemi che contribuiscono all'usura del polietilene; la qualità del polietilene, il processo di fabbricazione, la natura dell'articolazione tibiale-femorale o femoro-rotulea, l'area di contatto, il processo di sterilizzazione e le questioni relative alla modularità (usura posteriore) (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008). Studi clinici a lungo termine hanno documentato il successo delle componenti tibiali monoblocco stampate a compressione diretta (Weber et al. 2002). Tuttavia, i vantaggi della modularità sono ampiamente riconosciuti e includono la capacità di ottimizzare l'equilibrio dei tessuti molli dopo l'impianto di dispositivi metallici.

Nuove tecniche vengono sviluppate e le richieste dei pazienti per una maggiore durata degli impianti sono in aumento. Il fallimento dovuto alla mobilizzazione asettica della componente tibiale rimane uno dei corsi principali della chirurgia di revisione nella PTG (Sierra et al. 2004, Danish Knee Arthroplasty Register, Annual Report 2010). Si ritiene che entrambi gli impianti, progettati per essere testati nel presente studio, con il rivestimento superficiale trabecolare faciliteranno la crescita ossea e assicureranno una migliore fissazione all'osso ospite, aumentando così la sopravvivenza dell'impianto e migliorando la funzione della protesi.

Uno degli impianti NexGen®, monoblocco (TMT) è stato utilizzato per uso clinico di routine all'estero, ma anche in Danimarca per alcuni anni, e finora i risultati clinici sono stati buoni (Bobyn et al. 2004). Sono stati effettuati due studi randomizzati controllati utilizzando la misurazione RSA dell'impianto che mostrano risultati promettenti con una buona fissazione stabile al follow-up tra dodici e ventiquattro mesi (Dunbar et al. 2009, Henricson et al. 2008).

L'altro tipo di protesi è identico ma ha un design modulare in polietilene della componente tibiale. I design modulari sono utilizzati frequentemente nella maggior parte dei progetti TKA e hanno anche mostrato buoni risultati a lungo termine. Tuttavia, ci sono potenziali problemi riguardanti l'usura della parte posteriore e l'allentamento asettico a causa della reazione da corpo estraneo del polietilene (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008, Weber et al. 2002).

Sono stati effettuati precedenti studi RSA randomizzati che hanno valutato i progetti di TKA modulari non cementati con buoni risultati che mostrano una fissazione stabile a dodici e ventiquattro mesi (Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008).

Il rivestimento TMT è una microfusione del normale osso trabecolare eseguita utilizzando l'elemento Tantalio (Ta-73). Dalla precedente esperienza il tantalio è molto biocompatibile, molto forte e con una grande resistenza alla corrosione (Black 1994). Il metallo trabecolare ha una struttura porosa simile a quella del normale osso trabecolare e le caratteristiche biomeccaniche come ad es. la resistenza alla compressione e il modulo elastico sono molto vicini a quelli del normale osso trabecolare (Krygier et al. 1999, Zardiackas et al. 2001).

Queste caratteristiche sono la ragione per cui il metallo trabecolare nell'ultimo decennio è stato utilizzato per la produzione di diversi impianti ortopedici e i primi risultati clinici finora sono stati molto promettenti (Bobyn et al. 2004, Nasser & Poggie 2004, Nehme et al. 2004 , Nelson et al., 2003).

Le misurazioni quantitative della migrazione dell'impianto e del rimodellamento osseo adattativo dell'osso vicino agli impianti sono generalmente accettate come metodi idonei per una valutazione obiettiva dell'effetto della chirurgia di sostituzione dell'articolazione e sono state proposte come esami importanti che devono essere eseguiti prima della distribuzione di nuovi impianti per un uso diffuso (Bobyn et al. 2004, Petersen & Schrøder 2004, Østgaard & Nielsen 2004).

Movimenti molto piccoli tra un impianto e l'osso possono essere misurati mediante speciali raggi X RSA dopo l'impianto di piccoli marcatori di tantalio (0,8-1,0 mm) attaccati all'impianto e nell'osso (Selvik 1989), mentre i cambiamenti nel minerale osseo o nell'osso la densità minerale (BMD) dell'osso in stretta relazione con l'impianto può essere misurata mediante DEXA (Glüer et al. 1990, Mazess & Barden 1988).

Si osservano micromovimenti con migrazione della componente tibiale sia dopo TKA cementata che non cementata e con diverse modalità di polietilene durante il primo anno postoperatorio. Successivamente la maggior parte degli impianti si stabilizza, mentre una minoranza migra continuamente oltre il primo anno postoperatorio (Ryd et al. 1995). Gli impianti che continuano a migrare sono quelli ad alto rischio di successiva mobilizzazione asettica. Diversi studi hanno valutato l'influenza di diversi parametri come la modalità di fissazione (cementata/non cementata), il rivestimento superficiale, ad es. idrossiapatite, leghe metalliche e progettazione delle protesi sulla migrazione della componente tibiale nella PTG primaria (Ryd 1986, Toksvig-Larsen 2000, Dunbar et al. 2008, Hansson et al. 2005, Hansson 2008), ma se l'uso di un design modulare rispetto a un design monoblocco su un rivestimento superficiale in metallo trabecolare (tantalio) comporterà differenze significative che non sono ancora state valutate.

Negli studi che utilizzano diverse tecniche densitometriche ossee per la misurazione dei cambiamenti nel minerale osseo della tibia prossimale dopo TKA primaria, nella maggior parte degli studi si osserva una diminuzione significativa della densità minerale ossea (Hvid et al. 1988, Karbowski et al. 1999, Levitz et al. 1995, Petersen et al.1995, Regnér et al.1999). In alcuni studi la diminuzione della BMD raggiunge il 20% - 36% (Hvid et al. 1988, Levitz et al. 1995, Petersen et al. 1995, Regnér et al. 1999), tuttavia, in altri studi la BMD rimane invariata ( Bohr & Lund 1987, Li & Nilsson 2000, Spittlehouse et al. 1999) o mostra un aumento minore (Petersen et al. 2005).

Materiali e metodi Disegno dello studio Uno studio prospettico randomizzato in cui anche i pazienti sono randomizzati ricevono una componente tibiale monoblocco con rivestimento in metallo trabecolare (TMT Zimmer NexGen®) o una componente tibiale modulare (TMT Zimmer NexGen®). Entrambe le protesi sono disponibili e approvate da FDA e CE. L'unica differenza tra gli impianti è quella dell'inserto in polietilene (monoblocco vs. modulare).

Luogo Le operazioni erano originariamente previste per essere eseguite presso l'Unità di Ginocchio, Dipartimento di Chirurgia Ortopedica, Ospedale di Hørsholm. Tuttavia, nel febbraio 2011 questa unità sarà fusa con il Dipartimento di Chirurgia Elettiva Pianificata Z, Gentofte Hospital, dove ogni anno verranno eseguite più di 400 TKA primarie. Si prevede che le operazioni TKA saranno eseguite presso l'ospedale di Gentofte, ma non sarà possibile prendere una decisione definitiva fino a quando la fusione di cui sopra non sarà stata completamente implementata all'inizio del 2011.

Gli esami delle strutture RSA e DEXA saranno eseguiti presso il Dipartimento di Chirurgia Ortopedica e Dipartimento di Radiologia, Rigshospitalet, Copenhagen, Danimarca.

Pazienti I partecipanti allo studio sono pazienti che sono stati programmati per una TKA primaria utilizzando le consuete indicazioni per TKA presso il Dipartimento di chirurgia elettiva pianificata Z, Gentofte Hospital.

Criteri di inclusione:

3. Grave osteoartrosi del ginocchio con indicazione per PTG. 4. Età compresa tra i 40 ei 70 anni.

Criteri di esclusione:

1. Malattie che interessano il metabolismo osseo (osteoporosi, morbo di Pagets, iperparatiroidismo ecc.).
2. Pazienti che si stima non siano in grado di comprendere i documenti "Informazioni ai pazienti" o che non vogliano partecipare allo studio.

Operazione Le operazioni vengono eseguite presso il Dipartimento di Chirurgia Elettiva Pianificata Z, Ospedale Gentofte da due chirurghi TKA esperti che saranno inclusi nel gruppo di ricerca. Durante l'intervento chirurgico un minimo di 4 marker di tantalio (0,8 mm) viene inserito nell'osso della tibia prossimale e 6 marker vengono inseriti nell'inserto in polietilene Si somministrano antibiotici per via endovenosa (1,5 g di cefuroxim) tre volte durante il primo giorno e la prima notte dell'intervento e l'eparina a basso peso molecolare viene somministrata per la prevenzione della trombosi venosa profonda e dell'embolia polmonare. Gli analgesici locali (Naropin ®, Toradol ®) vengono iniettati nell'articolazione del ginocchio e nei tessuti molli attorno al ginocchio durante l'intervento chirurgico. La fisioterapia inizia il giorno dell'intervento e i pazienti saranno mobilizzati con pieno carico utilizzando le stampelle.

Impianti Tecnologia Trabecular Metal (TMT) Zimmer NexGen®, monoblocco Tecnologia Trabecular Metal (TMT) Zimmer NexGen®, modulare Entrambi gli impianti sono impianti di ritenzione del legamento crociato posteriore. A parte il diverso inserto utilizzato (modulare/monoblocco) i disegni dei due impianti sono identici.

La rotula verrà lasciata non emersa.

Piano di ricerca

1. Esame clinico eseguito prima dell'intervento e con follow-up dopo ¼, 1 e 2 anni con valutazione della funzione del ginocchio utilizzando il Knee Scoring System della Knee Society (Insall et al. 1989).
2. Le radiografie convenzionali (in piedi e sotto carico) vengono ottenute prima dell'intervento, dopo l'intervento prima che i pazienti vengano dimessi e dopo 12 mesi con l'obiettivo di valutare l'allineamento del ginocchio e per ottenere un punto di partenza per un possibile successivo cambiamento nel posizionamento dei componenti TKA e sviluppo di lesioni osteolitiche (Ewald 1989).
3. Classificazione del grado di artrosi da radiografie preoperatorie stimando il punteggio di Ahlbäck (Ahlbäck 1968).
4. La scansione DEXA viene eseguita utilizzando uno scanner Norland XR-46. Le scansioni vengono eseguite con l'obiettivo di misurare la densità minerale ossea della parte prossimale della tibia in stretta relazione con la componente tibiale, nel femore distale e nella tibia distale bilateralmente. Le prime scansioni vengono eseguite preoperatoriamente (solo tibia prossimale e distale) non più di due settimane prima dell'intervento e postoperatoriamente entro le due settimane successive all'intervento e con follow-up dopo 3, 6, 12 e 24 mesi. La precisione delle misurazioni della BMD della tibia distale e prossimale e del femore distale sarà stimata da misurazioni doppie dei pazienti (n=12) inclusi nello studio.
5. Radiografie speciali idonee alla misurazione RSA della migrazione della componente tibiale (Selvik 1989) vengono eseguite entro la prima settimana dall'intervento e dopo 3, 6, 12 e 24 mesi. La precisione delle misurazioni RSA è stimata da doppi esami in 12 pazienti dello studio.
6. Misurazioni dei risultati riferiti dal paziente. Si prevede inoltre di chiedere ai pazienti prima dell'intervento e dopo ¼, 1 e 2 anni di eseguire una misurazione dell'esito riferito dal paziente utilizzando l'Oxford Knee Score (Dawson et al. 1998).
7. Follow-up a lungo termine. Se possibile intendiamo eseguire anche un follow-up a 5 e 10 anni includendo tutti i parametri sopra menzionati.

Calcoli della dimensione del campione DEXA (variazioni in BMD 0-2 anni). La riduzione attesa della densità minerale ossea nella tibia prossimale dopo l'inserimento di una TKA non cementata è del 20%. Nello studio vorremmo essere in grado di misurare una differenza significativa (differenza minima rilevante = MIREDIF) nelle variazioni della densità minerale ossea tra i due gruppi del 7,5%. Da uno studio precedentemente pubblicato (Petersen et al. 2005) in cui la BMD è stata misurata nella tibia prossimale in pazienti con TKA primaria non cementata, abbiamo stimato una deviazione standard (DS) delle variazioni della BMD che potrebbe essere utilizzata per calcolare la dimensione del campione nel nostro studio. Nello studio è stata osservata una differenza relativamente ampia nella DS (5,59%-12,40%) nelle diverse ROI, e quindi i nostri calcoli si basano sul valore medio delle diverse ROI.

Utilizzando errore di tipo I = 5% errore di tipo II = 15% e MIREDIF 7,5% SD = 7,53% Il calcolo ha prodotto una dimensione del campione di n = 18 in ciascun gruppo. RSAA. Esistono diversi studi RSA pubblicati e abbiamo deciso di utilizzare i valori SD da uno studio di Toksvig-Larsen et al. (2000). In quello studio sono state esaminate 4 diverse componenti tibiali non cementate (n=62) e la specifica della SD era molto chiara. La DS utilizzata per il calcolo della dimensione del campione a 1 anno di follow-up era molto alta perché la DS in uno dei 4 gruppi era molto più alta che negli altri gruppi.

Tuttavia, il calcolo viene eseguito utilizzando il parametro Maximum Total Point Motion (MTPM) due anni dopo l'intervento, che ha dimostrato di essere il miglior predittore per la successiva mobilizzazione asettica della componente tibiale dopo TKA primaria (Ryd et al. 1995).

Usando:

Errore di tipo I = 5% Errore di tipo II = 15 % MIREDIF 0,6 mm DS = 0,7 mm Il calcolo ha prodotto una dimensione del campione di n = 24 in ciascun gruppo. Nello studio abbiamo pianificato di includere e randomizzare (blocco-randomizzazione con 4 in ogni blocco) un totale di 60 pazienti. Ciò assicurerà un elevato potere statistico anche se alcuni dei partecipanti dovessero abbandonare durante lo studio.

Considerazioni etiche Non ci aspettiamo che i pazienti che partecipano allo studio sperimenteranno particolari effetti collaterali o complicanze correlate direttamente all'uso dei due impianti ortopedici. La differenza tra i pazienti dei 2 gruppi dovrebbe essere misurabile solo utilizzando tecniche molto precise come DEXA e RSA. La dose di radiazioni ai pazienti sia dalla scansione RSA che DEXA è bassa rispetto a molti esami a raggi X convenzionali. La dose totale di radiazioni accumulata a un paziente che partecipa a tutti gli esami durante lo studio è stimata in circa 0,1 mSv. Il tantalio è stato utilizzato per più di 50 anni ed è un materiale molto biocompatibile senza alcuna tendenza alla corrosione (Black 1994). Le sfere di tantalio per RSA sono state utilizzate soprattutto in Svezia in diversi studi clinici per più di 20 anni. Più di 20.000 sfere sono state impiantate in più di 2.000 pazienti e non sono stati osservati effetti collaterali delle sfere di tantalio (Kärrholm 1989).

Il protocollo di ricerca sarà sottoposto all'approvazione dell'Agenzia danese per la protezione dei dati e del Comitato etico scientifico di Københavns og Frederiksberg Kommuner. Tutti i pazienti riceveranno informazioni sia orali che scritte prima che venga ottenuto il consenso informato alla partecipazione.

Analisi statistica La migrazione e le variazioni della BMD nel tempo saranno analizzate utilizzando test t di Student ripetuti per dati appaiati e per parametri (MTPM) che per definizione non sono normalmente distribuiti verrà utilizzato un test non parametrico. La differenza tra la migrazione e le variazioni di BMD tra i 2 gruppi sarà valutata mediante il test t di Student per i dati upair.

Tempistica L'inclusione dei pazienti (n=60) dovrebbe durare 1 anno. Abbiamo pianificato di iniziare lo studio durante la primavera del 2011. Due anni dopo l'inclusione dell'ultimo paziente saremmo in grado di analizzare i dati e avviare il processo con l'obiettivo di pubblicare i dati.

Pubblicazioni Ci aspettiamo che i risultati di questo protocollo (quando saranno stati completati 2 anni di follow-up) insieme ad una valutazione clinica e radiologica dei pazienti che sono stati operati con l'inserimento di una TKA non cementata utilizzando Trabecular Metal Technology (TMT) Zimmer NexGen®, Componente tibiale modulare presso il Dipartimento di chirurgia ortopedica, Rigshospitalet si tradurrà in una tesi di dottorato e in almeno 2-3 articoli su riviste ortopediche internazionali.

I risultati di questo protocollo saranno pubblicati in ogni circostanza.