En sammenligning av slitasje blant kneerstatninger med mobil og fast lager

Polyetylen-slitasje er en viktig faktor som begrenser levetiden til total kneprotese. Evaluering av den volumetriske slitasjen til eksplanterte polyetylen tibialinnsatser kan gi verdifull innsikt i ytelsen til forskjellige design. Nåværende teknologier som er tilgjengelige for å måle den volumetriske slitasjen til tibiale innlegg inkluderer gravimetriske teknikker, koordinatmålemaskiner (CMM), laserskanning og mikro-CT.

I denne studien vil vi bruke mikro-CT for å bestemme volumetrisk slitasje fordi det lar oss oppnå høyoppløselige tredimensjonale bilder av hele innsatsvolumet, inkludert overflatene så vel som det indre av innsatsen. Mikro-CT-bildene vil bli brukt til å rekonstruere hele den tredimensjonale geometrien til innsatsen (inkludert hulrom under overflaten), og vi vil bruke bildeanalyseprogramvare for å dele opp den rekonstruerte innsatsen i diskrete områder (dvs. mediale/laterale artikulerende overflater, bakside og stolpe), som lar oss bestemme hvordan ulike regioner bidrar til total implantatslitasje. Ved å dele inn innsatsen i diskrete områder, vil analyseteknikkene våre også gjøre oss i stand til å ta hensyn til materiale som er fjernet fra innsatsen under eksplantasjon når vi evaluerer implantatslitasje. Ved å sammenligne hentede innsatser med ubrukte kontroller ved hjelp av programvare for tredimensjonal bildeanalyse, vil vi også kvantifisere plastisk deformasjon ved å måle volumet av materiale som har deformert utenfor kontrollinnsatsens grenser. I tillegg vil inspeksjon av formforskjeller mellom de slitte og ubrukte prøvene gjøre oss i stand til å skille mellom implantatslitasje, plastisk deformasjon og volumforskjeller knyttet til produksjonstoleranser. Selv om partielle volumeffekter kan gjøre kantdeteksjon utfordrende, har høyoppløselige mikro-CT-bilder en tendens til å minimere disse effektene, og vi vil bruke gravimetriske målinger for å bestemme en innsatsspesifikk Hounsfield-terskel som vil bli brukt til å definere bildevolumet for hver prøve. Vi vil deretter validere nøyaktigheten til det rekonstruerte innsatsvolumet avledet fra mikro-CT-bildet ved å sammenligne det med lineære målinger fra den faktiske prøven på flere diskrete steder.

Bruken av mikro-CT-skanninger for å evaluere in vivo volumetrisk slitasje assosiert med ulike design vil muliggjøre nøyaktig måling av volumetrisk polyetylen tap fra ulike regioner av innsatsen. Denne informasjonen vil gi en bedre forståelse av det kliniske resultatet knyttet til ulike designstrategier og gi data som veileder fremtidig utviklingsinnsats. Vi antar at faste lagerinnsatser, der polyetylenet er låst til metallbunnplaten, vil demonstrere mer volumetrisk slitasje enn de mobile lagerinnsatsene som er designet for å gli eller rotere på metallbunnplaten.

Artikulær sideslitasje vil bli målt ved å registrere mikro-CT-bilder fra hentede og kontrollinnsatser på ubrukte deler av leddoverflaten ved å bruke programvaren for analyse av bildeanalyse (Mayo Biomedical Imaging Resource, Rochester, MN). Forskjeller i volum mellom de hentede og ubrukte kontrollinnsatsene vil bli evaluert for å ta hensyn til plastisk deformasjon som kan oppstå in vivo. Volumetrisk slitasje for hele innsatsen og underregionene vil bli beregnet ved å subtrahere volumet av plastisk deformasjon (tilsvarende områder av det hentede innsatsen utenfor grensene til kontrollinnsatsen) fra volumet av materiale som går tapt innenfor rammen av den opprinnelige innsatsgeometrien. Vi vil sammenligne slitasje mellom de mobile og faste lagrene ved å bruke en uavhengig prøve t-test eller Mann-Whitney U, avhengig av distribusjonen av dataene. Vi vil også bruke multippel lineær regresjonsanalyse for å undersøke forholdet mellom innsatsslitasje og andre variabler, inkludert tid in vivo, terminal steriliseringsteknikk for innsatsen og pasientrelaterte faktorer som kjønn, alder og kroppsmasseindeks (BMI).