Λόγω των θεωρητικών πλεονεκτημάτων τους, τα συστήματα ισχίου που συνδυάζουν
μεταβλητούς αυχένες και μεγάλες κεφαλές απέκτησαν βαθμιαία μεγάλη
δημοτικότητα. Όμως, μεταξύ των άλλων, ανησυχίες διατυπώθηκαν για τις αλλαγές
που τα συστήματα αυτά επιφέρουν στο πρότυπο των φορτίσεων στο εγγύς μηριαίο.
Πράγματι, πρόσφατες αναλύσεις φορτίσεων έδειξαν ότι η χρήση των
συναρμολογούμενων αυχένων και των μεγάλων κεφαλών αλλάζει σημαντικά την
κατανομή των φορτίων κατά μήκος του μηριαίου. Η αρχική μας υπόθεση είναι ότι οι
μεταβολές αυτές επηρεάζουν την πρώιμη άπω μετανάστευση του μηριαίου στυλεού.
Εξετάσαμε, κατόπιν, την επίδραση της διαμέτρου της κεφαλής και της γεωμετρίας
του αυχένα στην μετανάστευση του στυλεού μετά δύο χρόνια παρακολούθησης σε
μια σειρά 116 ασθενών (125 ισχίων), οι οποίοι υποβλήθηκαν σε πρωτογενή ΜοΜ
ΟΑΙ με την εγγύς αρθρωτή πρόθεση Profemur®E (Wright Medical Technology Inc.,
Arlington, TN) συνδυασμένη με κεφαλές μεγάλης διαμέτρου (≥40mm). Βρήκαμε ότι
η επιλογή της γεωμετρίας του αυχένα και της διαμέτρου της κεφαλής δεν είχε καμία
επίδραση στην μετανάστευση του στυλεού. Μία πολυπαραγοντική ανάλυση
παλινδρόμησης που περιέλαβε τους συγχυτικούς παράγοντες του δείκτη μάζας
σώματος, της ποιότητας του οστού, της πλήρωσης του αυλού σε διάφορες θέσεις και
της θέσης τοποθέτησης του στυλεού απεκάλυψε μόνο μια αρνητική συσχέτιση μεταξύ
της καθίζησης και της πλήρωσης του αυλού στο ύψος της μέσης του στυλεού. Η
στατιστική ανάλυση δεν επιβεβαίωσε την αρχική μας υπόθεση ότι η επιλογή της
γεωμετρίας του αυχένα και/ή της διαμέτρου της κεφαλής επηρεάζει την πρώιμη άπω
μετανάστευση του στυλεού. Απεδείχθη όμως η σημασία της σωστής εκτίμησης του
μεγέθους του στυλεού.
Για να διερευνήσουμε παραπέρα αν τα διαφορετικά πρότυπα φορτίσεων των
διαφόρων κατευθύνσεων του αυχένα και των διαφορετικών διαμέτρων της κεφαλής
παίζουν κάποιο ρόλο στην αυξημένη συχνότητα χαλάρωσης, σχεδιάσαμε μια
ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων και χρησιμοποιήσαμε σαν πρότυπο το σύστημα με
τον ευθύ αυχένα και την κεφαλή των 28 χιλ. Χρησιμοποιώντας στοιχεία που
προήλθαν από αξονικές τομογραφίες, αλλά και τη χρήση μιας σταθερής μετρητικής
μηχανής, ένα πτωματικό μηριαίο και ο αρθρωτός στυλεός Profemur®E
ψηφιοποιήθηκαν πλήρως, οδηγώντας μέσω του λογισμικού ANSYS Workbench σε
ένα τρισδιάστατο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων. Αρχικά, προσδιορίσθηκαν τα
φορτία και οι παραμορφώσεις, εστιάζοντας σε ορισμένες περιοχές κατά μήκος του
μηριαίου: στο μηριαίο πλήκτρο και στην εξωτερική επιφάνεια κάτω από τον μείζονα
τροχαντήρα, στην περιοχή του άκρου του στυλεού, καθώς και κατά μήκος της
τραχείας γραμμής. Η ανάλυση των πεπερασμένων στοιχείων απέδειξε ότι η χρήση
των μεγάλων κεφαλών προκαλεί σημαντικές αλλαγές στις παραμορφώσεις μέσα στον
οστικό όγκο, σε σχέση με το μοντέλο με την κεφαλή των 28 χιλ. Στην εξωτερική
επιφάνεια του μηριαίου, κατά μήκος της τραχείας γραμμής και στο άκρο του στυλεού
η αύξηση της διαμέτρου οδηγεί σε αύξηση των παραμορφώσεων, ενώ στην περιοχή
του μηριαίου πλήκτρου συμβαίνει το αντίθετο.
Κατόπιν υπολογίσθηκαν οι μέσες τιμές των παραμορφώσεων για καθεμία από τις 11
γεωμετρίες του αυχένα, εστιάζοντας σε συγκεκριμένες περιοχές ενδιαφέροντος: στην
έσω πλευρά του μηριαίου στο μηριαίο πλήκτρο, στην έξω πλευρά στην περιοχή κάτω
από τον μείζονα τροχαντήρα, καθώς επίσης στην πρόσθια και οπίσθια επιφάνεια του
μηριαίου και σε μια κυκλική περιοχή γύρω από το άκρο του στυλεού. Συγκρινόμενοι
με το σύστημα με τον ευθύ αυχένα, ο αυχένας με πρόσθια κλίση 15° έδειξε μια
αύξηση 17% και 17.7% στην πρόσθια και οπίσθια επιφάνεια του μηριαίου καιφαίνεται να είναι ο πιο επικίνδυνος. Ο ίδιος αυχένας έδειξε τη μεγαλύτερη αύξηση
των παραμορφώσεων στην εξωτερική περιοχή ενδιαφέροντος (13%) και στο μηριαίο
πλήκτρο (5%). Στην περιοχή του άκρου του στυλεού η μεγαλύτερη αύξηση
καταγράφηκε με τον διπλής γωνίας βλαισό-οπίσθιας κλίσης αυχένα (15.4%), ενώ με
τον 15° πρόσθιας κλίσης ήταν 11%.
Πιστεύουμε, πάντως, ότι η δημοσιευμένη μεγαλύτερη συχνότητα άσηπτης
χαλάρωσης των συγκεκριμένων συστημάτων δεν μπορεί να εξηγηθεί με τα ευρήματα
αυτής της μελέτης. Αντίθετα η εξήγηση πρέπει να αναζητηθεί στη βιοδραστικότητα
των μεταλλικών ιόντων που παράγονται από τις ΜοΜ συνδέσεις και όχι μόνο στην
εμβιομηχανική αυτών των συστημάτων. / Due to their theoretical advantages, hip systems combining modular necks and large
diameter femoral heads have gained gradually popularity. However, among others,
concerns regarding changes in the load transfer patterns were raised. Recent stress
analyses have indeed shown that the use of modular necks and big femoral heads
alters significantly the strain distribution along the femur. Our original hypothesis was
that these changes may affect early distal migration of a modular stem. We examined
the effect of head diameter and neck geometry on migration at two years of follow-up
in a case series of 116 patients (125 hips), who have undergone primary Metal-on-
Metal THA with the modular grit-blasted Profemur®E (Wright Medical Technology
Inc., Arlington, TN) stem combined with large-diameter heads (≥40mm). We found
that choice of neck geometry and head diameter has no effect on stem migration. A
multivariate regression analysis including the confounding variables of the body mass
index, bone quality, canal fill and stem positioning revealed only a negative
correlation between subsidence and canal fill in midstem area. Statistical analysis
didn’t confirm our hypothesis that choice of neck geometry and/or head diameter
affects early distal migration of a modular stem. However, the importance of correct
stem sizing was revealed.
In order to further investigate whether the different strain distributions of the various
neck geometries and head diameters play a role in the increased rate of loosening, we
designed a Finite Element Analysis (FEA) and used as reference the loading behavior
of the straight-neck system with the 28 mm head. Using data acquired by Computed
Tomographies and a Coordinate Measurement Machine, a cadaveric femur and a
Profemur-E modular stem were fully digitized, leading to a three dimensional finite
element model in ANSYS Workbench. Firstly, strains and stresses were calculated, focusing on areas of clinical interest: the calcar and below the greater trochanter in the
proximal femur, the stem tip region and a profile line along linea aspera. The
performed FE analysis revealed that the use of large heads produces significant
changes in strain development within the bone volume, with respect to the reference
model featuring a typical femoral head of 28mm. In the lateral side, along linea aspera
and for the stem tip area increasing the head diameter, results in strain rise, while in
the calcar area the opposite is observed.
Mean strain values, for each of the 11 available neck geometries were then calculated,
focusing on specific regions of interest (ROIs) as a whole: medially the calcar and
laterally the area below the greater trochanter, as well as, the anterior and the posterior
surfaces of the femur and a circumferential area around the stem tip. Compared with
the straight neck system, the 15° anteverted neck system showed an increase of 17%
and 17.7% in the mean strain developed at the anterior and posterior ROIs
respectively and seems to be the most precarious. The same neck showed the greatest
strain increase also at the lateral ROI (13%) and at the calcar (5%). At the stem tip the
greatest increase was recorded with the double-angled valgus-retroverted neck
(15.4%), while for the 15° anteverted neck was 11%.
We believe, however, that the reported higher incidence of aseptic loosening of
modular-neck stems cannot be confirmed only by the findings of this study. Instead,
the explanation should be sought also in the bioreactivity of the metal ions generated
by the metal-on-metal junctions and not in the biomechanics of these systems alone.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/8273 |
| Date | 05 February 2015 |
| Creators | Γεωργίου, Χρήστος |
| Contributors | Μέγας, Παναγιώτης, Georgiou, Christos, Παναγιωτόπουλος, Ηλίας, Τυλλιανάκης, Μίνως, Παπαχρήστου, Διονύσιος, Ζαμπάκης, Πέτρος, Τσερπές, Κωνσταντίνος, Σύγγελος, Σπυρίδων |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0033 seconds