Open Access

Nicole Mastrodomenico

• Nach Implantation einer Totalendoprothese kommt es zu einer veränderten Krafteinleitung in das Femur und zu Knochenumbauprozessen ( Bone Remodeling ). Viele Faktoren, wie z. B: Geschlecht, Alter, Gewicht, Knochenqualität, Design beeinflussen die Menge des Remodelings. Hauptursache des postoperativen Knochendichteverlustes ist jedoch das sogenannte Stress Shielding. Aufgrund der veränderten Krafteinleitung kann es zu proximaler Atrophie und zu distaler Hypertrophie kommen. Dank ihrer hohen Präzision und Reproduzierbarkeit bietet sich die DEXA Technik an, um periprothetische Knochendichteänderungen zu untersuchen. In der vorliegenden Studie wurden osteodensitometrische Untersuchungen des proximalen Femurs nach Implantation einer zementfreien anatomischen CTX-Prothese gemacht. Die Studie umfasste 34 zufällig ausgewählte PatientInnen. Die CTX-Prothese ist aus einer Titanlegierung gefertigt und zeichnet sich durch ihre Antetorsion und ihre relativ kurze Länge aus. Sie ist zu 85 % Hydroxyapatit beschichtet, wobei die Spitze frei ist. Die periprothetische Knochendichtemessungen begannen in der ersten Woche postoperativ und erfolgten dann im Abstand von je 2 Monaten im ersten halben Jahr. Die Abschlussuntersuchung erfolgte 1 Jahr nach der Operation. Die BMD wurde in 7 ROI´s ( Region of interest ) nach Gruen gemessen. Es wurden Doppelmessungen durchgeführt und das arithmetische Mittel für die Statistik verwendet. Postoperativ und nach einem Jahr wurden ebenfalls die LWS und die kontralaterale Hüfte mitgemessen. Während des ersten Jahres nach der Implantaion der CTX-Prothese kam es vor allem im proximalen Teil zu Knochenatrophie, welche sich hauptsächlich im Calcarbereich zeigte ( - 22.3 % nach einem Jahr ). Im mittleren Teil der Prothese wurde nur lateral eine Atrophie von bis zu – 2,7 % gefunden. Medial war während des ganzen Jahres keine statistisch Signifikante Änderung zu beobachten. Im distalen Drittel kam es zu einer leichten Hypertrohie von bis zu + 1,70 %. Die gesamte periprothetische Dichte zeigte jedoch keine Veränderung, so dass man annahmen kann, dass sich proximale Atrophie und distale Hypertrophie kompensieren. Als Ursache des proximalen Verlustes ist das sogenannte Stress shielding aufgrund der fehlenden Krafteinleitung und der postoperativen Entlastungsphase zu nennen. Die distale Zunahme lässt sich mit ungünstiger Krafteinleitung erklären. Es zeigte sich eine enge Korrelation zwischen dem T-Score der Lendenwirbelsäule, als Mass der systemischen Mineralisierung, bzw. dem T-Score der kontralateralen Hüfte, als Mass für den peripheren Mineralisierungsgrad, und der periprothetischen Knochendichteänderung. Die Korrelation bestand hauptsächlich in ROI 7, das auch die grösste Abnahme erfuhr. Die anderen Korrelationskoeffizienten waren insgesamt schwächer ausgebildet oder sogar negativ. Patienten mit einem T-Score > 0 an der Wirbelsäule zeigten einen geringeren periprothetischen Dichteverlust als Patienten mit einem T-Score < 0: - 14,3 % im Gegensatz zu – 24,6 % in ROI 7. Bei Patienten mit Werten < - 2,5 SD war der Verlust sogar noch grösser: bis zu – 40 % der ursprünglichen Knochendichte. Daraus lässt sich schliessen, dass fester Knochen wesentlich stabiler und ausgeglichener auf eine Prothesenimplantation reagiert als osteopenischer Knochen. Der Vergleich mit Daten nach implantierter Geradschaftprothese (PPF) zeigte praktisch keinen Unterschied des periprothteischen Knochenverlustes in den verschiedenen ROI´s. Es zeigt sich lediglich eine geringere distale Hypertrophie während des ersten postoperativen Jahres. Somit weist ein anatomisch-adaptierter CTX-Schaft weder Schutz vor Verlust der Knochendichte auf noch kommt es zu einer Verhinderung des „stess shieldings“. Über den Langzeitverlauf der CTX-Prothese lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Aussage machen. Ebenso bleibt abzuwarten welchen Stellenwert die Bisphosphonate in der Therapie der Hüftendoprothetik haben werden.
• Total hip arthroplasty changes the level of stress within the proximal part of the femur and the femur remodels adjacent to the prosthesis. Many factors affect the periprosthetic BMD around cementless femoral implants including gender, age, weight, bone mineral content and design. However the main reason is stress shielding. Because of the changed mechanical stress it comes to proximal atrophy and distal hypertrophy. The use of the Dual energy x-ray absorptiometry ( DEXA ) scan allows quantitative measurement analysis of BMD with high precision and reproducibility which can be used to evaluated bone resorption due to stress shielding and correlation to projected remodelling of bone. In the present study measurements of the bone mineral density ( BMD ) of the proximal femur after arthroplasty of the hip ( cementless anatomic-adapted CTX-Prosthesis ) have been made. The study included 34 consecutive patients. The CTX-Prosthesis is produced from a titan alloying and is marked by his antetorsion and his short length. The stem is to 85 % hydroxyapatite coated whereby the tip is free. Periprosthetic BMD measurements started in the first postoperative week and were followed by measurements every 2 month in the first half year. The last examination was done after one year. BMD were measured in 7 ROI´s ( regions of interest ) according to Gruen. Double measurements were made and the arithmetic mean was taken for the statistical analysis. Postoperative and one year after operation a bone measurement of the lumbar vertebral column and the contralateral hip was done as well. During the first postoperative year there was a remarkably decrease in the proximal part ( about – 22,3 % in ROI 7 ). In the middle part of the prosthesis the lateral decrease was lower ( - 2,7 % ). On the other hand there was no significant change an the medial side. In the distal third a BMD increase of + 1,7 % was detected. The total periprosthetic BMD showed no changes. The main reason about the proximal decrease is stress shielding caused by the missed mechanical stress and the postoperative relief phase. The distal increase is to explain by disadvantageous force. There was shown a strong correlation between lumbar T-Score, as a systemic measure, respectively the contralateral hip T-Score, as a periphere measure of the bone content, and the periprosthetic BMD change. The best correlation was seen in the ROI 7 (Calcar) which is also the zone with the greatest decrease. The other correlation coefficients were altogether lower or even negative. Patients with T-Scores > 0 in the lumbar vertebral column showed a less periprosthetic bone decrease than patients with T-Scores < 0: - 14,3 % in contrast to – 24,6 % in ROI 7. Patients with Scores < - 2,5 SD turned out to have greater decrease: about – 40 % from the original bone density. Thus, the lower the preoperative BMD, the higher the patient´s periprosthetic bone loss was. Strong bone reacts more stable and well-balanced to a arthroplasty than osteopenic bone does. The comparison to the historical group of patients implanted with a straight “Zweimüller” stem (PPF) showed no difference in loss of bone mass around the implants in the different ROI´s in the first year postoperatively. Thus, an anatomical adapted stem has no advantage with regard to stress shielding and protection of bone loss postoperatively. There is no statement about the longterm results of the CTXProsthesis for the moment. The use of Bisphosphonates in the therapy of total hip replacement remains to be seen.