A Vas megye és Szombathely Megyei Jogú Város Önkormányzata, Markusovszky Kórház, Egyetemi Oktatókórház, Ortopédiai Osztályának közleménye A protézisszárak süllyedéséről Előzetes közlemény DR. SZEPESI JÁNOS, DR. GÖRGÉNYI SZABOLCS, DR. KISS PÉTER Érkezett: 2005.július 25. ÖSSZEFOGLALÁS A szerzők jelen előzetes közleményükben a csípőprotézis szárak steril kilazulásában szerepet játszó mechanikai tényezők közül a primer fixálás szerepét vizsgálták. 21 esetüket 12 24 hónappal a műtét után vizsgálva a szársüllyedés mérésének egyszerű módját használva megállapították, hogy az úgynevezett Exeter típusú protézisek esetén még a jelentősebb (2 mm/év) szársüllyedés sem feltétlenül jelzője a korai lazulásnak. Megállapították, hogy a 2 év alatt észlelt teljes süllyedés közel 70%-a az első évben történt. Nagyobb betegszám hosszabb távú nyomon követése után kívánnak a szerzők megalapozottabb választ adni a szár alakja, felszíni kiképzése és a korai lazulás felvethető összefüggéseire. Kulcsszavak: Csípőprotézis Szövődmények; Csípőízület Fiziopatológia; Protézislazulás; Posztoperatív komplikációk; Osteolysis Etiológia; Reoperáció; J. Szepesi, Sz. Görgényi, P. Kiss: About the subsidence of the prosthesis stem. Preliminary report In this preliminary study the authors investigated the role of primary fixation as a mechanical factor in the process of aseptic loosening of the hip prosthesis stem. In their 21 cases with 12-24 months follow up time, using a simple method of measurement, they stated, that in cases of the Exeter type design even 2mm/year stem-subsidence does not mean early loosening signs. They observed that 70% of the stem subsidences in two years occur within the first year. They need more patients, longer follow up time to give more correct answer to the question of stem design, prosthesis surface and early loosening. Key words: Hip prosthesis Adverse effects; Hip joint Physiology; Prosthesis failure; Postoperative complications; Osteolysis Etiology; Reoperation; BEVEZETÉS Ma már általánosan elfogadott álláspontnak tekinthető, hogy a protézisek késői, steril kilazulásában megfigyelhető osteolysisért elsősorban a kopási termékek (polietilén, cement, fém) által kiváltott sejtes reakció tehető felelőssé (4, 8, 11, 12, 16 20, 22, 23, 27). Ismeretesek azonban olyan, főleg korai, 2 3 éven belüli, steril lazulások, ahol kizárólag a kopási termékek oki szerepét feltételezve, az esetek nehezen vagy egyáltalán nem értelmezhetők. Többen ezért a mechanikus tényezők meghatározó szerepe mellett foglalnak állást (2, 10, 13). Úgy gondolják, hogy minden steril lazulás hátterében elsődlegesen mechanikus okok állnak, és a kopási termékek csak másodlagosan, a folyamatot mintegy akcelerálva, annak későbbi szakaszában vesznek részt (8). Valószínű, hogy az említett okok legtöbbször együttesen eredményezik a protézis lazulását, és az is valószínű, hogy a folyamat kialakulásában és lefolyásában mutatkozó eltéréseknél a betegek eltérő reakciókészsége is szerepet játszik (25). A mechanikus tényezők közül a protézisszárak primer stabilitásának szerepét vizsgálók azt találták, hogy ahol a cementes Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 2006. 49. 2. 139
szárak süllyedése két év alatt elérte, vagy meghaladta az 1,2 mm/év nagyságot, a korai lazulás nagyobb gyakorisággal fordult elő (6, 14, 21, 26). Dolgozatunkban az úgynevezett Exeter típusú, (kettős ék alakú, magasan polírozott) protézisszárak primer stabilitásának vizsgálata során saját anyagon tett korai megfigyeléseinkről kívánunk beszámolni. ANYAG ÉS MÓDSZER 1999 és 2001 között operált betegeink közül 37 kiválasztott esetben vizsgáltuk a szárak süllyedését, egy, illetve két évvel a műtét után (I. táblázat). A vertikális süllyedés nagyságának megbecsülésére, inkább csak a tájékozódás és tendencia megítélésére alkalmas egyszerű módszerrel, a hagyományos standard technikával készült röntgenfelvételeken 12 és 24 hónappal a műtét után mértük a szárak centralizálójában lévő légkamra magasságának változását milliméterben (1. ábra). Azokat az eseteket, amelyeknél a légkamra magasságának változása nem volt pontosan mérhető, kihagytuk az értékelésből. 1. ábra Példa a centralizálóban levő légkamra magasságának mérésére. I. táblázat A frontális és horizontális síkban történő elmozdulás (varus-valgus, illetve rotáció) megítélésére ez az alkalmazott módszer természetesen nem lehet alkalmas. Esetismertetés 67 éves férfibetegnél 10 hónappal az Exeter típusú szár beültetése után, korai lazulást észleltünk (2. ábra). Revíziókor intraarticularisan elhelyezkedő, masszív ossificatiót találtunk, ami távtartóként működhetett és megakadályozta a szár süllyedését. Ennek megfelelően a légkamra magassága sem csökkent, a reoperációig eltelt 12 hónap alatt mindvégig 4 mm volt (3. ábra). Spongiosa plasztikával kiegészített szárcsere (4. ábra) után három, illetve hat hónappal végzett mérések a szár megnyugtató süllyedését mutatták (5. ábra). A beteg jelenleg teljes terheléssel, panaszmentesen jár. EREDMÉNYEK A 37-ből korrekten értékelhető 21 eset mérésének adatait és az így kapott eredményeket a II. táblázatban összegeztük. Mint látható, a szárak süllyedése 12 hónappal a műtét után átlagosan 1.14 mm (0 2 mm), 24 hónap után 1.62 mm (szélső érték 0 4 mm) volt. Az esetenkénti Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 2006. 49. 2. 141
2. ábra A szár teljes hosszában jól követhető a lineáris osteolysis. Az intraarticularis meszes konglomerátum nyilakkal jelezve. 3. ábra A légkamra magassága 10 hónap alatt nem változott. 4. ábra Spongiosa plasztikával kiegészített szár-revízió röntgenképe. 5. ábra Fél év alatt a szár 1 mm-t süllyedt. II. táblázat analízis eredményeit külön is feltüntettük a II. táblázatban. Négy esetben a szár sülylyedése 24 hónap elteltével meghaladta a kritikusnak jelzett 2 mm-t, mindazonáltal ezen eseteink ismételt ellenőrzéskor is panaszmentesek voltak, a röntgenfelvételen a szár további süllyedése nem következett be, nem alakult ki sem lineáris, sem fokális osteolysis. 142 Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 2006. 49. 2.
Figyelemreméltó emellett még az is, hogy a szárak süllyedése, észleleteink szerint, nem lineáris. Az első évben a teljes süllyedés közel 70%-a már megtörtént, a második évben már jóval kisebb mértékűnek, alig több mint 30%-osnak találtuk. MEGBESZÉLÉS A protézis-szár körül a beültetés pillanatában szükségszerűen kialakul egy virtuális rés. Ennek oka az, hogy a fém és cement nem azonos mértékben reagál a polimerizációkor keletkező hőmérséklet-emelkedésre, a két anyag termikus expanziója különböző (5). A cement később jelentkező zsugorodása, valamint a járáskor jelentkező intermittáló terhelés hatására amit az eltérő elasztikus modulus tovább generál a kezdetben csak virtuális rés egyre tágul. Kialakul a szár mikromozgása, a résbe mind több folyadék préselődik, amely aztán a cementköpeny nyílásain, repedésein átjutva közvetlen kapcsolatba kerül a csonttal és lokális osteolysist indít el (1, 7). A folyadékban levő és a kopási termékek phagocytosisa által aktivált macrophagok, valamint cytokinek és chemokinek, a RANKL-RANK-OPG rendszeren keresztül aktiválják az osteoclast rendszert, megindul és változó ütemben progrediál az osteolysis, a lazulás egyre kifejezettebb lesz (1, 3 5, 10, 12, 18, 20, 24). Elsősorban az exeteri munkacsoport, Anthony, Gie, Howie és Ling által tett megfigyelések igazolták, hogy a kettős ék alakú, polírozott felszínű szárak fokozatosan süllyedve képesek megakadályozni a folyadék bekerülését a cementköpeny és a szár közötti résbe (1, 8, 13). Az önzáró ék működésének feltétele, hogy mind a szár alakja, mind felszíni kiképzése legyen olyan, hogy teremtsen lehetőséget a fenti folyamat lejátszódására. Ez annál is inkább kívánatos, mivel a rés kialakulása és a szár mikromozgása elkerülhetetlen (26). Ha a kedvezőbb primer stabilitás elérésére a szár felszínét érdesítik, szilárdabb lesz ugyan a szár cement kapcsolat, de a feszítő nyíró erők a szár cement felszínről áttevődnek a csont cement határ-felszínre, ott fejtik ki hatásukat és váltanak ki osteolysist, korai lazulást (7). Ez történik azokban az esetekben is, ahol a szár tervezése eleve 2 3 pontos, esetleg hosszabb szakaszon való csontra támaszkodást tételez fel, vagy érdesített felszínű szárakat alkalmaznak (1, 7). Ha elfogadjuk a fenti teóriát, akkor azt is el kell fogadnunk, hogy a szárak süllyedése nem feltétlenül rossz jel, és nem feltétlenül indikátora a korai lazulásnak. Saját beteganyagunk vizsgálatát mint előzetes tanulmányt abból a célból végeztük, hogy az kiindulási alapként szolgáljon későbbiekben a fenti kérdések vizsgálatához. A süllyedés mértéke négy esetünkben két év után meghaladta a Freemann és Karrholm által kritikusnak tartott mértéket, vagyis az 1.2 mm/év nagyságot (6, 14). Ezen eseteket újólag vizsgálva, három, illetve négy évvel a műtét után sem találtunk lazulásra utaló radiológiai és/vagy klinikai tüneteket, panaszokat. A szerény esetszám és az áttekintett rövid időszak (2 év!) biztosan helytálló következtetések levonására nem nyújt lehetőséget. Néhány megállapítás azonban mégis megtehető: Az Exeter típusú szárak vertikális elmozdulása, süllyedése egyszerű módszerrel is követhető, mértéke meghatározható. Osteolysis ismertetett esetünket leszámítva még nagyobb szár-süllyedés esetén sem alakult ki. Ez jelentheti azt, hogy e szár-típusnál a korai elmozdulás ellenére sem alakul ki nagyobb valószínűséggel a szárak késői lazulása. A szárak süllyedése nem egyenletes. Az első évben kifejezetten rapid, ekkor történt a teljes elmozdulás közel 70%-a, míg a második évben a süllyedés alig mint több 30%-os volt. Freeman és munkatársai nyolc éves nyomon követés után hasonló tendenciát figyeltek Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 2006. 49. 2. 143
meg, mind cementes, mind cement nélküli szárak vertikális süllyedésének vizsgálatakor (6). Hazai vonatkozásban Kiss és munkatársai számoltak be a protézisszárak süllyedésével kapcsolatban sztereofotogrammetriás röntgenanalízises módszerrel szerzett tapasztalataikról (15). Az általuk alkalmazott igényes módszer lehetőséget nyújt a szárak vertikális süllyedésének követése mellett a frontális, illetve horizontális síkban történő elmozdulások detektálására is. A jelenleg vizsgált beteganyag hosszabb nyomon követése mindenképpen szükséges ahhoz, hogy a felvetett kérdésekre megalapozottabb választ adhassunk. A későbbiekben lesz vizsgálható az is, hogy az 1,2 mm/év mértéket meghaladóan süllyedő, úgymond veszélyeztetett (Exeter) szárak esetében kell-e számolnunk késői lazulással. IRODALOM 1. Anthony P. P., Gie G. A., Howie C. R., Ling R. S. M.: Localised endosteal bone lysis in relation to the femoral components of cemented total hip arthroplasties. J. Bone Joint Surg. 1990. 72-B: 971-979. 2. Aspenberg P., Herbertsson P.: Periprosthetic bone resorption. J. Bone Joint Surg. 1996. 78-B: 641-646. 3. Athanasou N. A.: Cellular biology of bone resorbing cells. J. Bone Joint Surg. 1996. 78-A: 1096-1112. 4. Clohishy B.: Cellular mechanismus of osteolysis. J. Bone Joint Surg. 2003. 85-A. Suppl. 1: 4-6. 5. Crawford R. W., Evens M., Ling R. S., Murray D. W.: Fluid flow around model femoral components of differing surface finishes. Acta Orthop. Scand. 1999. 70: 589-595. 6. Freeman M. A. R., Plante-Bordeneuve P.: Early migration and late aseptic failure of proximal femoral prosthesis. J. Bone Joint Surg. 1994. 76-B: 432-438. 7. Gardiner R. C., Hozack W. J.: Failure of the cement-bone interface. J. Bone Joint Surg. 1994. 76-B: 49-52. 8. Gie G. A., Fowler J. L., Lee A. J. C., Ling R. S. M.: The long-term behaviour of totally collarless polished femoral component in cemented total hip arthroplasty. J. Bone Joint Surg. 1990. 72-B: 935. 9. Gie G. A., Linder L., Ling R. S. M., Simon J. P., Slooff T. J. H., Timperley A. J.: Impacted cancellous allografts and cement for revision of total hip arthroplasty. J. Bone Joint Surg. 1993. 75-B: 14-21. 10. Goldring S. R., Schiller A. L.,.Roelke M., Rourke C. M., Neil D. A. O., Harris W. H.: The synovial-like membrane at the bone-cement interface in loose total hip replecements and its proposed role in bone lysis. J. Bone Joint Surg. 1983. 65-A: 575-584. 11. Harris W. H., Schiller A. L., Scholler J. M., Freiberg R. A.,.Scott A. R.: Extensive localized bone resorption in the femur following total hip replacement. J. Bone Joint Surg. 1976. 58-A: 612-617. 12. Haynes D. R., Crotti T. N., Potter A. E.,.Loric M., Atkins G. J., Howie D. W., Findlay D. M.: The osteoclastogenic molecules RANKL and RANK are associated with periprosthetic osteolysis. J. Bone Joint Surg. 2001. 83-B: 902-911. 13. Howie D. W., Vernon-Roberts B., Oakeshott R., MantheyB.: A rat model of resorption of bone at the cement-bone interface in the presence of polyethylen wear particles. J. Bone Joint Surg. 1988. 70-A: 257-163. 14. Karrholm J., Borssen B., Lövenhielm G., Snorrason F.: Does early micromotion of femoral stem prostheses matter? J. Bone Joint Surg. 1994. 76-B: 912-917. 15. Kiss J., Murray D. W., Turner-Smith A. R., Bithell J., Bulstrode C. J.: Migration of cemented femoral components after THR. J. Bone Joint Surg. 1996. 78-B: 796-801. 16. Langkamer V. G., Case C. P.,.Heap P., Collins C.,.Pearse M.: Systemic distribution of wear debris after hip replacement. J. Bone Joint Surg. 1992. 74-B: 831-839. 17. Maloney W. J., Justy M., Rosenberg A., Harris W. H.: Bone lysis in well-fixed cemented femoral components. J. Bone Joint Surg. 1990. 72-B: 366-370. 18. Mandelin J., Li-Me F., Kroon M., Hanemaaijer R., Dantavierta D. S., Konttinen Y. T.: Imbalance of RANKL/ RANK/OPG system in interface. Tissue in loosening of total hip replacement. J. Bone Joint Surg. 2003. 85-B: 1197-1201. 19. Muralli M. N.: Localized osteolysis in stable, non-septic total hip replacement. J. Bone Joint Surg. 1986. 68-A: 912-919. 144 Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 2006. 49. 2.
20. Murray D. W., Rushton N.: Macrophages stimulate bone resorption when the phagocytose particles. J. Bone Joint Surg. 1990. 72-B: 988-992. 21. Ryd L., Albrektsson B. E. J., Carlsson L., Dansgard F., Herberts P., Lindstrand A., Regneer L.: Roentgen stereophotogrammic analysis as a predictor of mechanical loosening of knee prosthesis. J. Bone Joint Surg. 1995. 77-B: 377-383. 22. Scheller G., Schroeder-Boersch H., Arnold P., Jani L.: Die Gleitpaarung Polyethylen-PMMA als Abriebmodell. Z. Orthop. 1998. 136: 566-567. 23. Schmalzried T. P., Justy M., Harris W. H.: Periprosthetic bone loss in total hip arthroplasty. J. Bone Joint Surg. 1992. 74-B: 849-863. 24. Sampathkumar K., Jeyam M., Evans C. E., Andrew J. G.: Role of cyclical pressure and particles in the release of M-CFS. Chemokines and PGE2 and their role in loosening of implants. J. Bone Joint Surg. 2003. 85-B: 288-291. 25. Santavirta S., Hoikka V., Konttinen Y. T., Pavilainen T., Tallroth K.: Agressive granulomatosus lesions in cementless total hip arthroplasty. J. Bone Joint Surg. 1990. 72-B: 252-258. 26. Verdonschot N., Huiskes R.: Surface roughness of debonded straight-tapered stems in cemented THA reduces subsidence but not cement damage. Biomaterials, 1998. 19: 1773-1779. 27. Vermes Cs., Chandrasekaran R., Jacobs J. J., Galante J. O., Roebuck K. A., Glant T.: The effects of particulate wear debris. Cytokines and growth factors on the functions of MG-63 osteoblasts. J. Bone Joint Surg. 2001. 83-A: 201-203. Dr. Szepesi János 9700 Szombathely, Bárdosi Németh J. u. 57. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 2006. 49. 2. 145