Clinical and experimental studies on wear and osteolysis in total joint replacement

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Total höftledsplastik är en vanlig och mycket framgångsrik behandling av smärttillstånd i höftleden. Enligt svenska höftplastikregistret opererades 12651 patienter år 2002 men 1056 patienter fick samma år genomgå ett utbyte av sin höftledsprotes (revision). Att höftleden vrids ur led (luxation) upprepade gånger eller infektion kan vara orsaken till revision men det vanligaste är att protesen slitits och / eller lossnar. Olika slitagepartiklar från tex. metall eller cement, men framför allt polyethylen från plastinsatsen i bäckenbenet inducerar en inflammatorisk process som kan resultera i nedbrytning av benet runt protesen (osteolys). Denna osteolys ger ofta initialt inga symptom och är ofta svårupptäckt med vanlig röntgen. Bennedbrytningen kan då fortsätta så till den grad att revisionen blir komplicerad. Syftet med denna avhandling var att utvärdera slitage och hur proteskomponenterna rör sig i förhållande till omgivande ben (migration). Målet var också att identifiera patienter med ökat slitage och därmed osteolys, lossning och behov av revision. Mätmetodernas mätnoggrannhet utvärderades också. I studie I analyserades resultatet av operation med en höftledsprotes vilken fästs i benet utan cement (Omnifit) i 154 höfter. 66 av dessa höfter hade ett årligt plastslitage om 0.32 mm jämfört med 0.12 mm hos de som inte genomgått reoperation (revision). 51 patienter hade osteolys men denna gick inte att se på vanlig röntgen hos 17 patienter. Vi kunde inte visa att migration mätt med Radiostereometrisk analys (RSA), patientens ålder, vikt, kön, opererad sida, storlek av bäckenkomponenten, antal skruv den var fastsatt med, plast tjocklek eller hur länge plasten lagerhållits före operation var relaterad till hur plasten slets. Däremot visade det sig att plasten slets mer hos män. Vi kunde inte identifiera någon säker orsak till den höga andelen revisioner med denna protes typ. Det finns rapporter som föreslår att man genom att identifiera produkter av bennedbrytning bör kunna identifiera patienter som har osteolys runt sin höftprotes. I studie II analyserade vi en sådan bennedbrytningsprodukt - NTx (Cross linked N-telopeptide of type I Collagen), i urin och fann att gruppen patienter med osteolys hade signifikant högre NTx koncentration i urinen än patientgruppen utan osteolys. Patientgruppen med osteolys hade också ett ökat plastslitage. 120 patienter fick slumpvis en av fyra proteskombinationer i studie III. En ny typ av keramik, Zirconium oxid, som är slät samt motstår repor och keramikbrott väl, provades samtidigt med en ny typ av plast (Hylamer) som efterbehandlats med smältning under tryck för att göra den mer obenägen att slitas. De nya materialen prövades mot konventionella ledhuvuden av stål och polyethylen plast. Alla tre kombinationer med de nya materialen var sämre än den vanliga stål plast kombinationen vi använder idag. 12 patienter har reopererats, ingen av dessa hade vårt vanliga stål plast kombination. Vid mätning av slitage av höftproteser används vanligen idag röntgen bilder tagna med patienten liggande på röntgenbordet och man använder den första bilden tagen direkt efter operationen som utgångspunkt för de följande mätningarna. Kritik har framförts i den internationella ortopediska litteraturen mot detta förfarningsätt. Man menar att det skulle ge felaktiga resultat och förordar att en extra röntgenbild tas i stående. Vi gjorde därför i studie IV parallella slitage mätningar på röntgen bilder tagna i både stående och liggande på 111 patienter med RSA teknik. Vi fann att det fanns en mycket liten men systematisk skillnad om 0.02 mm mellan sätten att mäta slitaget. Vi fann också att resultatet inte påverkades av hur stort slitaget var eller vilken tid som användes som utgångspunkt för de följande mätningarna. Det finns i dag många olika metoder att mäta slitage på och lika många sätt att redovisa metodernas mätnoggrannhet. För att kunna jämföra resultatet av slitagemätningar i olika studier bör mätmetoderna vara jämförbara. Vi analyserade i vårt laboratorium mätnoggrannheten vid slitagemätning hos två radiosterometriska (RSA) tekniker (tredimensionellt) och tre konventionella (två dimensionellt) tekniker, de sist nämnda på vanliga röntgen bilder. Medel skillnaden mellan mätvärdet för en specialbyggd fantom som simulerade slitage och respektive metods resultat var för de olika metoderna; RSA 0.010 mm (accuracy 0.42, n, antal mätningar=175), Charnley Duo 0.19 mm (accuracy 1.3, n=180), ?Imagika corrected? 0.13 mm (accuracy 1.3 , n=180) och för Imagika 1.021 mm (accuracy 2.99, n=180). Den digitala RSA-metoden var tre gånger noggrannare än den vanliga RSA-metoden. Storleken på använt ledhuvud, slitagets riktning i förhållande till ledskålen eller de ingående komponenternas material påverkade inte signifikant mätfelet. Sammanfattningsvis har vi utifrån resultaten i studierna I-III, funnit att ett årligt slitage mer än 0.2 mm är ett varningstecken och att patienter med ett sådant slitage löper stor risk för reoperation. Dessa patienter bör följas noggrant. Vi visade i studie II att NTx kan användas som markör för periprostetisk bennedbrytning, på grupp basis. Sannolikt behövs ett utgångsvärde taget före operation för att man skall kunna använda NTx som markör i individuella fall. Utifrån resultaten i studie III förslår vi att Zirconium oxid inte bör används i ledhuvudet vid höftledsplastik. Hylamer används inte längre. Vi slår fast att det är onödigt att utsätta patienten för ytterligare röntgenexponering för att mäta slitage eftersom mätfelet mellan liggande och stående mätningar är litet och framför allt systematiskt. Vi har redovisat mätfel och accuracy enligt ISO standard för vårat lab. och det är klart att tredimensionella undersökningar såsom RSA mäter slitage mer korrekt än två dimensionella metoder oavsett riktningen av slitaget eller materialet i ingående protes komponenter.