doc13.15 Sören Jakobsen Sverige 2013
download 
Report Transcription
13.15 Sören Jakobsen Sverige 2013
Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose Knogleskintigrafi og proteseløsning Arne Borgwardt Ortopædkirurgisk afdeling Frederiksberg Hospital Frederiksberg Hospital Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning 1. 2. 3. 4. 5. 6. • • • Metoder til fiksation af implantater Fiksation af implantater Løshed Wolffs lov Slidpartikler Biologisk reaktion på slidpartikler Scintigrafi – – Titanium beads Titaneum mesh Trabecular metal tantalum Hyproxyapatit coating Knoglecement (polymethylmethacrylat) Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fixation af implantater • Makroskopisk fiksation Porous coating • • • • • Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Press fit Skruefiksation Appositionel knogle indvækst Metoder til fiksation af implantater Press fit – Implantatet udformes, så det fikseres ved nedpresning i knoglen • • Dobbelt kile Kegle – Metoden forudsætter kræfter som presser knogle og protese sammen • • • • Press fit – Fiksationstypen er trykstabil og rotationsstabil, men er ikke trækstabil – Eksempel: Austin Moore hofteprotesen Gravitation Muskulære kræfter Elastiske kræfter 1 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fiksation af implantater Austin – Moore protese (1952) Hemialloplastik til collum femoris frakturer • Skruefiksation – Implantatet er udformet med gevind eller fikseres med løse skruer – Eksempler: Press fit • • • Co-Cr-Mo legering eller stål 316L Kent hofteprotesen (Biomet) Bicon – plus skruecup (Smith&Nephew) Biomet skruecup Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Kent Hip Bicon- plus skruecup Revisionsprotese Biomet Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Biomet skruecup Smith&Nephew Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fiksation af implantater • Appositionel knogle indvækst – Protesens ujævne overflade sikrer fiksation, når knoglevævet vokser ind omkring protesen • Makroskopisk indvækst – Eksempel: Judet hofteprotesen 2 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Judet hofteprotese • 1971 Metoder til fiksation af implantater Appositionel indvækst – Protesens overflade sikrer fiksation, når knoglevævet vokser ind omkring protesen Overfladen raspet • Mikroskopisk indvækst – Eksempel: Titanium beads som porous coating Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Porous coating Titanium beads ca. 300µm Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fiksation af implantater • Appositionel knogle indvækst – Protesens overflade sikrer fiksation, når knoglevævet vokser ind omkring protesen • Mikroskopisk indvækst – Eksempel: Trabeculært metal Tantalum Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Porous coating Trabecular metal Tantalum Zimmer Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fixation af implantater • Appositionel knogle indvækst – Protesens overflade sikrer fiksation, når knoglevævet vokser ind omkring protesen • Mikroskopisk indvækst – Eksempel: hydroxyapatit coating 3 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Hydroxyapatit coating Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fixation af implantater • GT H3 stem Genesis Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Refobacin R & Biomet Bone Cement R Gentamycinholdig højviskøs knoglecement Knoglecement (polymethylmethacrylat), materialet kendes som plexiglas. – Cementen fungerer som en 2-komponent filler og har beskeden klæbeevne – En ru sandblæst overflade på protesen sikrer fixation mellem protese og cement – Trykcementering sikrer at cementen presses ud i den porøse knogle (3. generations cementering) Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til fixation af implantater • • • Press fit Skruefiksation Appositionel knogle indvækst – – Makroskopisk fixation Porous coating • • • • • Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metoder til ossøs fiksation af implantater • Ofte anvendes en kombination af teknikkerne – For eksempel en såkaldt hybrid B: • • • • Bitapered femurstem Porous coated Hydroxyapatit coated Cementeret cup i plast, UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene) uden metalskål Titanium beads Titaneum mesh Trabecular metal tantalum Hyproxyapatit coating Knoglecement (polymethylmethacrylat) Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning All-Poly Eska UHMWPE Bimetric Porous coated Hydroxyapatit coated 4 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning All-Poly Eska Metoder til ossøs fixation af implantater • UHMWPE Et særligt koncept er Exeter hofteprotesen Exeter stem – Bitapered poleret femurstem i stål 316L – Stemmet cementeres fast i femur, men det polerede stem er kun tryk og rotationsstabilt – Stemmet er løst for trækkræfter – Cementered cup i plast, UHMWPE (Ultra HighMolecular Weight Poly Ethylene) uden metalskål Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Poleret stål 316L Stryker Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Proteseløsning Proteseløsning • Protesen bevæger sig i forhold til knoglen ved normale belastninger Løsning kan finde sted ved: • Ucementeret protese: – Protese – knogle Cementeret protese: – Cement – knogle – Cement - protese Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning • • • Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Proteseløsning • Protesen bevæger sig i forhold til knoglen ved normale belastninger Normale statiske belastninger varierer meget i kroppens led • – – – Proteser i ikke-vægtbærende knogler påvirkes normalt af relativt små kræfter f. eks. 100 – 300N Vægtstangsarme kan dog øge belastningen væsentligt I vægtbærende knogler kan vægtstangsarme medføre statiske belastninger, som er i størrelseordenen 3000N Protesen bevæger sig i forhold til knoglen ved normale belastninger Bevægelsen er af en sådan størrelsesorden, at makro- eller mikrofiksationen er bristet, for praktiske formål > 100µm Bevægelsen kan finde sted i alle planer, oftest longitudinelt eller torsionelt i rørknogler Proteseløsning • Normale dynamiske belastninger er væsentligt større, men ofte af kort varighed. – Spidsbelastningen i et hofteled er målt til 11000N (G Bergmann 2010) – Det axiale torsionsmoment i en lårbenprotese er ved almindelig gang i størrelsesordenen 20Nm, men kan ved f.eks. trappegang øges væsentligt. 5 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Wolff’s lov Mechanoreceptorer Wolff’s lov (1870) • Knoglevævets reaktion på mekaniske stimuli – – – Mekanisk adaptation til ændret belastning Øget belastning giver vækst af knoglen med trajektoriel orientering af knoglebjælkerne som øger brudstyrken Reduceret belastning giver øget knogleresorption og nedsat brudstyrke Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning • • Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Wolff’s lov Mechanoreceptorer • • • Osteocytterne registrerer mekanisk belastning gennem væskeflow i canaliculi og sender parakrine signaler til osteoblaster og osteoclaster (Jørgensen NR et al 1997) Belastning stimulerer osteoblaster og hæmmer osteoclastaktiviteten Wolff’s lov Mechanoreceptorer • Cyklisk 10Hz dynamisk loading gav den største vækststimulation (Robling AG 2002) Sclerostin dannes i osteocytten og hæmmer knoglevækst (Bellido T et al 2005) Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning • Osteocytterne danner et netværk i knoglen med lange dendriter i canaliculi. Ved belastning sendes et calcium signal fra celle til celle gennem dendriterne eller ekstracellulært gennem frigivelse af ATP som bindes på P2Y receptorer på naboosteocytternes overflade. (Jørgensen NR et al 1997) Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Slidpartikler Slidpartikler Aseptisk løsning skyldes Aseptisk løsning begrænser holdbarheden af ledproteser, og er hovedårsagen til revision I de første år ved en primært solidt fikseret protese genereres hovedparten af slidpartiklerne fra bevægelsen mellem leddets slidflader Senere når komponenterne er løse dannes der også slidpartikler i interfaserne – Mekanisk svigt ved de fikserende overflader – Mekanisk slid fra leddets overflader – Slidpartikler leder til osteolyse ved at • • aktivere makrofager, som frigør cytokiner, der øger osteoklast aktiviteten Metalioner virker som haptener og aktiverer TH1 lymfocytter, som hæmmer osteoblasterne • • 6 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Slidpartikler • • • Ca. 300.000 partikler dannes fra ledfladerne ved hvert skridt Polyetylen (UHMWPE) og metal partikler dannes i stort tal og bliver fagocyteret af makrofager Partikler mellem 0,2 – 10µm fagocyteres, mens større partikler inkluderes i kæmpeceller Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Slidpartikler • • • Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Slidpartikler • Abrasivt dannes slidpartikler – – – – • Fra lejets overflader Ved impingement i kugleled Ved mikroseparation under svingfasen Ved slid på bagsiden mellem plast og metalflade Tredie legeme slid opstår især fra korrosion, idet især metaloxider har meget stor hårdhed Metal-metal lejer (Co-Cr-Mo) danner mindre partikler i størrelsen 0,02 – 0,08µm Metalpartikler er også i stand til at stimulere makrofager til at afgive inflammatoriske cytokiner Metalpartikler opstår også ved korrosionsdebris på grund af urenheder i legeringen Slidpartikler • Slidpartikler kan også dannes i løse implantater ved mikrobevægelser i interfasen mellem 1. Ucementerede proteser: – knogle-protese 2. Cementerede proteser: – protese-cement – cement-knogle Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Slidpartikler • Smøringen i lejet kan enten være – Abrasiv eller grænseflade smøring – Adhesiv eller smøring ved væskefilm • Faktorerne der bestemmer smøringen kan illustreres i Stribeck diagrammet, hvor friktionen er vist som funktion af væskefilm og hastighed A: normal wear. B: micro-separation. C: third-body wear D: neck -socket impingement. E: backside wear 7 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Lubrication Slidpartikler THE STRIBECK CURVE • • h er afstanden i leddet • Ra er ruheden på leddets 2 flader (friction) Fluid lubrication(aquaplaning) λ = h/((Ra1)2 +(Ra2)2)½ λ = 1 er grænseflade smøring og giver abrasivt slid λ = 3 er film smøring og giver adhæsivt slid (speed) Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Slidpartikler • • • • Galvanisk korrosion reduceres af metaloxider (CrO2 or TiO2) Grube korrosion skabes af urenheder i legeringen (Koerten H K et al 2001) Gnidnings korrosion opstår i leddet, når metaloxider gnides af ved abrasivt slid Krybekorrosion opstår i spalten mellem modulære metaldele, især ved forskellige metaller Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Biologisk reaktion på slidpartikler Aseptisk løsning • • Aseptisk løsning Osteoclast progenitor celler (OCP) rekruttes til proteseomgivelserne og differentierer til osteoclaster(OC) osteoclaster(OC) Osteoclaster danner resorptions gruber, hvor Cathepsin K, tartrattartrat-resistent sur fosfatase (TRAP), and carboanhydrase II (CAII) secerneres De aktiverede makrofager frigør proinflammatoriske cytokines: – TNF-α – IL-1, IL-6, IL-8, IL10, IL-12, IL-15 – RANKL, – IFN- α, IFN-β som stimulerer osteoklasterne Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Biologisk reaktion på slidpartikler Biologisk reaktion på slidpartikler • Lambda er udtryk for slidforholdene i leddet • • Aseptisk løsning Osteoklast modning og aktivering skabes ved interaktion mellem RANKL (Receptor Activator of Nuclear factor κB ligand) med OCP receptor RANK (Receptor Activator of Nuclear factor κB). Osteoprotegerin (OPG), en decoy receptor for RANKL, hæmmer dette, dette, ligesom IFNγ IFNγ, der kan aktiveres af TH1 lymfocytterne. lymfocytterne. 8 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Alval reaction The allergic response from metals arises when metals acts as haptens: haptens: – A small molecule that reacts with a specific antibody but cannot induce the formation of antibodies unless bound to a carrier protein or other large antigenic molecule. Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Metalion fungerer som hapten ved kobling til ferritin (Ni) Co Cr (V) Ti Schematic diagram of the inflammatory and peri-implant cytokine release cascade associated with activation of Th1 lymphocytes, and the inhibitory effects on bone function. Mo Metal ion Metal oxid + J Orthop Surg. 2008; 3: 6. Published online 2008 February 13. doi: 10.1186/1749-799X-3-6. Copyright © 2008 Hallab et al; licensee BioMed Central Ltd. Metal slid partikel Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Schematic diagram of the inflammatory and peri-implant cytokine release cascade associated with activation of Th2 lymphocytes and the stimulatory effects on bone function. J Orthop Surg. 2008; 3: 6. Published online 2008 February 13. doi: 10.1186/1749-799X-3-6. Copyright © 2008 Hallab et al; licensee BioMed Central Ltd. Scintigrafi • • • • Øget belastning ved implantation af protese giver øget knoglemetabolisme Tilstanden anses normalt for stationær efter ca.2 år for hofteproteser og ca.5år for knæ Remodelleringen varer længst ved ucementerede proteser Slidinduceret senere osteolyse med proteseløshed øger også belastningen af knoglevævet. 9 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning • • • Scintigrafi Proteseløshed og scintigrafi ved andre ledproteser er kun undersøgt i meget begrænset omfang Aseptisk og septisk løsning med lavvirulente mikroorganismer kan vanskeligt skelnes med parakliniske undersøgelser præoperativt. Diagnosen stilles ved 3 ud af 5 positive dyrkninger fra peroperative ledbiopsier inden antibiotica er givet Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Scintigrafi • • • Tidligere velfungerende implantat begynder at give smerter – Radiologisk opklaring >2mm mellem cement og knogle eller osteolytiske lacunae – Opladning ved scintigrafi Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Scintigrafi • • Klinisk praksis ved obs. proteseløshed Cementerede hofteimplantater – Anamnese • Tidligere velfungerende implantat begynder at give smerter – Radiologisk opklaring mellem cement og protese og evt. proximal osteolyse – Usikker opladning ved scintigrafi Klinisk praksis ved obs. proteseløshed Cementerede hofteimplantater – Anamnese Scintigrafi • • Klinisk praksis ved obs. proteseløshed Ucementerede hofteimplantater, sen løsning – Anamnese • Tidligere velfungerende implantat begynder at give smerter – Radiologisk opklaring mellem protese og knogle ofte lineær senere lacunær – Opladning ved scintigrafi Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Scintigrafi • • Klinisk praksis ved obs. proteseløshed Ucementerede hofteimplantater, ingen indvækst – Anamnese • Implantatet har givet smerter fra operationen smerter – Radiologisk opklaring mellem protese og knogle ofte lineær senere lacunær – Opladning ved scintigrafi Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Aseptisk løsning Gallo J et al. 2004 27hofter. >23mdr. Sensit. Specif. accuracy Pos. Neg. prediktiv prediktiv Scintigrafi cup Scintigrafi stem 100% 100% 57% 52% 62% 54% 23% 8% 100% 100% Røntgen cup Røntgen stem 67% 96% 100% 93% 96% 67% 96% 96% 10 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Aseptisk løsning Aseptisk løsning Pfahler M et al. 1997 142hips. 4-264mdr. Sensitivitet Specificitet accuracy Temmermann P et al. 2005 32publ. Meta analyse. >12mdr. Sensitivitet. Specificitet. Scintigrafi cup Scintigrafi stem 61% 71% 75% 80% 64% 74% Scintigrafi stem 85% CI 79-89 72% CI 64-79 Røntgen cup Røntgen stem 88% 85% 80% 83% 86% 84% Røntgen stem 82% CI 76-87 81% CI 73-87 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Aseptisk løsning Sensit. Specif. Aseptisk løsning accuracy Scintigrafi knæ Røntgen knæ Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning • • • • • Scintigrafi Differentialdiagnoser: Infektion Fraktur Entesopathi Tumor Focal belastning Pos. Neg. prediktiv prediktiv Sensit. Gratz S et al 2008 87 pt. Aseptisk/septisk 2 – 48 mdr. Scintigrafi knæ 3-fase alle 100% Granulocyt-scintigrafi 91% 20 patienter Specif. accuracy Pos. prediktiv Neg. prediktiv 85% 73% 55% 100% 66% 80% 76% 85% Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Scintigrafi Konklusion: • Normal scintigrafi udelukker ikke – Sløv infektion – Løshed mellem cement og protese – Fibrøs forankring f.eks. mellem ucementeret cup og knogle 11 Borgwardt - DSKFNM - Maj 2011 Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Too loose or not too loose – knoglescintigrafi og proteseløsning Scintigrafi Konklusion: • Positiv scintigrafi omkring implantatet er foreneligt med Scintigrafi Konklusion: • Positiv scintigrafi focalt ved implantatet er foreneligt med – Sløv infektion – Løshed mellem knogle og protese – Remodellering – Focal belastning fra protesen og lokal remodellering – Fraktur – Entesopathi f.eks. traktionsperiostit – Tumor 12
