トラベキュラー メタル テクノロジー (TMT) Zimmer NexGen® を使用したセメントレス人工膝関節置換術後の脛骨コンポーネントの移行と適応骨リモデリングのためのポリエチレン インサートの異なるモジュール性の重要性 (モノブロック vs. モジュラー デザイン)

はじめに 一般に、一次 TKA は、10 年インプラントの生存率が 90% を超える、耐久性があり、十分に機能するソリューションです (Robertsson et al. 2001)。 本研究でテストされる両方のインプラントには、脛骨コンポーネントの小柱金属コーティングがあります。 しかしながら、一方がモノブロックポリエチレンインサートを有し、他方がモジュラーポリエチレンインサートを有するベースプレートの異なる製造技術が使用されてきた。 ポリエチレンの摩耗に起因する故障は、修正の頻繁な原因としてランク付けされています。 ポリエチレンの摩耗の原因として、多くの問題が確認されています。ポリエチレンの品質、製造プロセス、脛骨と大腿骨または膝蓋大腿関節の性質、接触面積、滅菌プロセス、およびモジュール性 (裏側の摩耗) に関する問題 (Lombardi et al. 2004, Lombardi et al. 2008)。 長期の臨床研究により、直接圧縮成形されたモノブロック脛骨コンポーネントの成功が記録されています (Weber et al. 2002)。 ただし、モジュール性の利点は広く認識されており、金属デバイスの移植後に軟部組織のバランスを微調整する機能が含まれます。

新しい技術が開発され、インプラントの耐久性の向上に対する患者の要求が高まっています。 脛骨コンポーネントの無菌的な緩みによる失敗は、依然として TKA における修正手術の主要なコースの 1 つです (Sierra et al. 2004, Danish Knee Arthroplasty Register, Annual Report 2010)。 本研究でテストする予定の両方のインプラントは、小柱表面コーティングを備えており、骨の内部成長を促進し、宿主骨へのより良い固定を確保し、インプラントの生存率を高め、プロテーゼの機能を改善すると考えられています。

インプラントの 1 つである NexGen® のモノブロック (TMT) は、海外で日常的な臨床使用に使用されていますが、デンマークでも数年間使用されており、これまでのところ臨床結果は良好です (Bobyn et al. 2004)。 インプラントの RSA 測定を使用した 2 つの無作為対照研究が行われ、12 か月から 24 か月のフォローアップで良好な安定した固定を示す有望な結果が示されました (Dunbar et al. 2009, Henricson et al. 2008)。

他のタイプのプロテーゼは同じですが、脛骨コンポーネントのモジュラー ポリエチレン デザインを持っています。 モジュラー設計は、ほとんどの TKA 設計で頻繁に使用されており、長期的にも優れた結果を示しています。 しかし、ポリエチレンの異物反応による裏側の摩耗と無菌のゆるみに関する潜在的な問題があります (Lombardi et al. 2004、Lombardi et al. 2008、Weber et al. 2002)。

以前の無作為化 RSA 研究では、セメントなしのモジュラー TKA 設計を評価しており、12 か月と 24 か月で安定した固着を示す良好な結果が得られています (Dunbar et al. 2008、Hansson et al. 2005、Hansson 2008)。

TMT コーティングは、タンタル (Ta-73) 要素を使用して実行される正常な骨梁のマイクロ キャスティングです。 以前の経験から、タンタルは非常に生体適合性が高く、非常に強く、耐腐食性に優れています (Black 1994)。 小柱金属は、正常な小柱骨に近い多孔質構造を持ち、例えば、 圧縮強度と弾性係数は、正常な骨梁のそれに非常に近い (Krygier et al. 1999, Zardiackas et al. 2001)。

これらの特性が、過去 10 年間に小柱金属がさまざまな整形外科用インプラントの製造に使用されてきた理由であり、これまでの初期の臨床結果は非常に有望でした (Bobyn et al. 2004、Nasser & Poggie 2004、Nehme et al. 2004 、Nelson et al. 2003)。

インプラントの移動とインプラントに近い骨の適応骨リモデリングの定量的測定は、関節置換手術の効果を客観的に評価するための適切な方法として一般に受け入れられており、新しいインプラントが配布される前に実施される重要な検査として提案されています。広く使用されている (Bobyn et al. 2004, Petersen & Schrøder 2004, Østgaard & Nielsen 2004)。

インプラントと骨の間の非常に小さな動きは、インプラントと骨に小さな (0.8 ～ 1.0 mm) タンタル マーカーを取り付けた後、特殊な RSA X 線で測定できます (Selvik 1989)。インプラントに密接に関連する骨のミネラル密度 (BMD) は、DEXA によって測定できます (Glüer et al. 1990、Mazess & Barden 1988)。

脛骨コンポーネントの移動を伴う微動は、セメント固定および非セメント固定の両方の TKA の後に見られ、術後 1 年間にさまざまなポリエチレン モダリティで見られます。 その後、ほとんどのインプラントは安定しますが、手術後 1 年を超えて継続的に移行するものは少数です (Ryd et al. 1995)。 移動し続けるインプラントは、後で無菌的に緩むリスクが高いインプラントです。 いくつかの研究では、固定方法 (セメント/非セメント)、表面コーティングなどのさまざまなパラメーターの影響が評価されています。 ヒドロキシアパタイト、金属合金、および一次 TKA における脛骨コンポーネントの移動に関するプロテーゼの設計 (Ryd 1986、Toksvig-Larsen 2000、Dunbar et al. 2008、Hansson et al. 2005、Hansson 2008)。モジュラー設計と小柱金属 (タンタル) 表面コーティングのモノブロック設計との大きな違いは、まだ評価されていません。

一次 TKA 後の脛骨近位部の骨ミネラルの変化を測定するためにさまざまな骨密度測定技術を使用した研究では、ほとんどの研究で BMD の有意な減少が見られます (Hvid et al. 1988、Karbowski et al. 1999、Levitz et al. 1995、 Petersen et al. 1995, Regnér et al. 1999)。 一部の研究では、BMD の減少は 20% ～ 36% に達します (Hvid et al. 1988、Levitz et al. 1995、Petersen et al. 1995、Regnér et al. 1999)。ただし、他の研究では、BMD は変化していません ( Bohr & Lund 1987, Li & Nilsson 2000, Spittlehouse et al. 1999) またはわずかな増加を示しています (Petersen et al. 2005)。

材料と方法 研究デザイン 患者が無作為化され、小柱金属コーティングを施したモノブロック脛骨コンポーネント (TMT Zimmer NexGen®) またはモジュール式脛骨コンポーネント (TMT Zimmer NexGen®) を受ける前向き無作為化研究。 どちらのプロテーゼも入手可能で、FDA と CE によって承認されています。 インプラント間の唯一の違いは、ポリエチレン インサート (モノブロック対モジュラー) の違いです。

場所 手術は当初、Hørsholm 病院整形外科の膝病棟で実施される予定でした。 しかし、2011 年 2 月には、このユニットはゲントフテ病院の計画待機手術 Z 部門と統合され、そこでは毎年 400 件以上の一次 TKA が行われます。 TKA 手術はゲントフテ病院で実施される予定ですが、2011 年初頭に上記の融合が完全に実施されるまで、最終決定を下すことはできません。

RSA および DEXA 施設検査は、デンマーク、コペンハーゲンのリグショスピタレットにある整形外科および放射線科で実施されます。

患者 研究の参加者は、ゲントフテ病院の予定待機手術 Z 部門で TKA の通常の適応症を使用して一次 TKA が予定されている患者です。

包含の基準:

3. TKAの徴候を伴う重度の膝の変形性関節症。 4. 40 歳から 70 歳までの年齢。

除外基準:

1. 骨代謝に影響を及ぼす疾患（骨粗鬆症、パジェット病、副甲状腺機能亢進症など）。
2. 「患者様へのお願い」の内容を理解できない、または研究への参加を希望しないと推定される患者。

手術 手術はゲントフテ病院の予定待機手術 Z 部門で、研究グループに含まれる 2 人の経験豊富な TKA 外科医によって行われます。 手術中、少なくとも 4 つのタンタル マーカー (0.8 mm) が近位脛骨の骨に挿入され、6 つのマーカーがポリエチレン インサートに挿入されます。低分子量ヘパリンは、深部静脈血栓症および肺塞栓症の予防のために投与されます。 局所鎮痛剤（ナロピン®、トラドール®）は、手術中に膝関節および膝周囲の軟部組織に注射されます。 理学療法は手術当日から開始され、患者は松葉杖を使用して体重を支えながら動員されます。

インプラント トラベキュラー メタル テクノロジー (TMT) Zimmer NexGen®、モノブロック トラベキュラー メタル テクノロジー (TMT) Zimmer NexGen®、モジュラー どちらのインプラントも後十字靭帯保持インプラントです。 使用されるインサート (モジュラー/モノブロック) が異なることを除けば、2 つのインプラントのデザインは同じです。

膝蓋骨は再表面化されずに残されます。

研究計画

1. 臨床検査は、術前および 1/4、1、2 年後のフォローアップとともに、Knee Society の Knee Scoring System (Insall et al. 1989) を使用した膝機能の評価とともに実施されました。
2. 従来の X 線 (立位および体重負荷) は、膝の位置合わせを評価する目的で、手術前、手術後、患者が退院する前、および 12 か月後に取得され、TKA コンポーネントの配置の可能性のある後の変更の開始点を取得します。溶骨性病変の発生 (Ewald 1989)。
3. Ahlbäck スコアを推定する術前 X 線からの関節症の程度の分類 (Ahlbäck 1968)。
4. Norland XR-46スキャナーを使用してDEXAスキャンを実行します。 スキャンは、大腿骨遠位部と脛骨遠位部の両側で、脛骨コンポーネントと密接な関係にある脛骨の近位部分の BMD を測定する目的で実行されます。 最初のスキャンは術前（脛骨の近位部と遠位部のみ）に行われ、手術の 2 週間前までに行われ、術後は術後 2 週間以内に行われ、3、6、12、および 24 か月後にフォローアップされます。 遠位および近位脛骨および遠位大腿骨の BMD 測定の精度は、研究に含まれる患者 (n=12) の二重測定から推定されます。
5. 脛骨コンポーネントの移動の RSA 測定に適した特殊な X 線 (Selvik 1989) は、手術後 1 週間以内、および 3、6、12、および 24 か月後に行われます。 RSA 測定の精度は、研究の 12 人の患者の二重検査から推定されます。
6. 患者報告の転帰測定。 また、手術前と 1/4、1、2 年後に患者にオックスフォード膝スコアを使用して患者報告のアウトカム測定を依頼することも計画されています (Dawson et al. 1998)。
7. 長期フォローアップ。 可能であれば、上記のすべてのパラメーターを含めて、5 年および 10 年の追跡調査も行う予定です。

サンプル サイズ DEXA の計算 (BMD 0 ～ 2 年の変化)。 セメントレスTKAの挿入後の脛骨近位部のBMDの予想減少は20%です。 この研究では、7.5% の 2 つのグループ間の BMD の変化の有意差 (最小関連差 = MIREDIF) を測定できるようにしたいと考えています。 以前に発表された研究 (Petersen et al. 2005) から、BMD がセメントレス一次 TKA 患者の脛骨近位部で測定され、BMD の変化の標準偏差 (SD) を推定しました。勉強。 この研究では、異なる ROI で SD に比較的大きな差 (5.59%-12.40%) が見られたため、計算は異なる ROI の平均値に基づいています。

タイプ I エラー = 5% タイプ II エラー = 15% および MIREDIF 7.5% SD = 7.53% を使用 計算により、各グループのサンプル サイズは n = 18 になりました。 RSA。 公開された RSA 研究がいくつかありますが、Toksvig-Larsen et al. (2000) による研究の SD 値を使用することにしました。 その研究では、4 つの異なる非セメント脛骨コンポーネント (n=62) が検査され、SD の仕様は非常に明確でした。 1 年間の追跡調査でサンプル サイズの計算に使用される SD は非常に高かった。これは、4 つのグループのうちの 1 つの SD が他のグループよりもはるかに高かったためです。

しかし、この計算は術後 2 年間のパラメータ最大総点運動 (MTPM) を使用して実行されます。これは、一次 TKA 後の脛骨コンポーネントの無菌的緩みの最良の予測因子であることが示されています (Ryd et al. 1995)。

使用:

タイプ I エラー = 5% タイプ II エラー = 15 % MIREDIF 0.6 mm SD = 0.7 mm 計算の結果、各グループのサンプル数は n = 24 でした。 この研究では、合計 60 人の患者を含めて無作為化 (各ブロックに 4 人のブロック無作為化) することを計画しました。 これにより、参加者の一部が調査中に脱落した場合でも、高い統計的検出力が確保されます。

倫理的配慮 研究に参加している患者が、2 つの整形外科用インプラントの使用に直接関連する特別な副作用や合併症を経験するとは考えていません。 2 つのグループの患者間の違いは、DEXA や RSA などの非常に正確な技術を使用してのみ測定可能であると予想されます。 RSA スキャンと DEXA スキャンの両方からの患者への放射線量は、多くの従来の X 線検査と比較して低くなっています。 研究中のすべての検査に参加する患者への総累積放射線量は、約 0.1 mSv と推定されます。 タンタルは 50 年以上使用されており、腐食する傾向のない非常に生体適合性の高い材料です (Black 1994)。 RSA 用のタンタル ビーズは、20 年以上にわたり、いくつかの臨床研究で特にスウェーデンで使用されてきました。 20,000 を超えるビーズが 2,000 人を超える患者に埋め込まれており、タンタル ビーズによる副作用は観察されていません (Kärrholm 1989)。

研究プロトコルは、デンマークのデータ保護庁と、Københavns og Frederiksberg Kommuner の科学倫理委員会による承認のために提出されます。 すべての患者は、参加へのインフォームドコンセントが得られる前に、口頭および書面の両方の情報を受け取ります。

統計分析 移行と経時​​的な BMD の変化は、対になったデータと、定義ごとに正規分布していないパラメーター (MTPM) に対して繰り返しスチューデント t 検定を使用して分析され、ノンパラメトリック検定が使用されます。 2つのグループ間の移行とBMDの変化の違いは、upairedデータのスチューデントt検定によって評価されます。

時間枠 患者 (n=60) を含めるには 1 年かかると予想されます。 2011 年春に調査を開始する予定です。 最後の患者を含めてから 2 年後に、データを分析し、データを公開する目的でプロセスを開始することができます。

出版物 このプロトコルの結果 (2 年間のフォローアップが完了した時点) は、トラベキュラー メタル テクノロジー (TMT) Zimmer を使用した非セメント TKA の挿入で手術を受けた患者の臨床的および放射線学的評価とともに期待されます。 NexGen®、Rigshospitalet の整形外科部門のモジュール式脛骨コンポーネントは、国際的な整形外科ジャーナルで博士論文と少なくとも 2 ～ 3 件の論文を発表します。

このプロトコルの結果は、あらゆる状況で公開されます。