Strategies to increase patient satisfaction by preventing complications in total knee arthroplasty

Ziel dieser Arbeit war es, die relevanten Komplikationen in der Knieendoprothetik bezüglich ihrer Entstehung und Vermeidbarkeit zu analysieren. Aufbauend auf diesen Ergebnissen sollten Strategien zur Prävention dieser Komplikationen und damit zur Steigerung der Patientenzufriedenheit entwickelt werden. Als relevante Komplikationen wurden die Fehlpositionierung der Implantate, die frühzeitige aseptische Lockerung, die Infektion und die Arthrofibrose identifiziert. In der konventionellen Operationstechnik konnte gezeigt werden, dass Durchführung der Resektionen fehleranfällig ist.Hierfür wurde ein neues Verfahren zur intraoperativen Überprüfung und Korrektur der Resektion entwickelt. Im Vergleich zur konventionellen Technik ermöglichen Patienten-spezifische Schnittblöcke zwar eine Verbesserung des Alignments, zeigen jedoch Abweichungen untereinander. Hier konnte gezeigt werden, dass die Magnetresonanztomographie (MRT) der Computertomographie (CT) in der Planung überlegen ist. Neben der Fehlpositionierung kann eine frühzeitige aseptische Lockerung durch eine unzureichende Fixation des Implantates verursacht sein. Im Bereich der tibialen Komponente erfolgt diese überwiegend zementiert. Die Einflussfaktoren der Zementierqualität sind folglich mögliche Ursachen einer frühzeitigen aseptischen Lockerung. Die Benutzung der Blutsperre konnte hier erstmals eine Verbesserung der Zementierqualität nachweisen. Die optimierte Zementiertechnik stellt daher die wichtigste Präventionsstrategie der unzureichenden Fixation und frühzeitigen aseptischen Lockerung dar. Die Ursache der septischen Lockerung ist die periprothetische Infektion. Operations- und patientenbezogene Faktoren stellen die wichtigsten Modulatoren des Risikos dar. Die durchgeführte Analyse zielte auf die Bedeutung dieser Risikofaktoren für die periprothetische Infektion. Eine präoperative Erhöhung des C-reaktiven Proteins (CrP) > 0,5 mg/dl war mit einem erhöhten postoperativen Infektionsrisiko verbunden. Die notwendige Änderung der Handlungsweise zur Prävention besteht eindeutig in der Verschiebung der elektiven Operation bei präoperativer CrP-Erhöhung > 0,5 mg/dl. Da die Ursachen der primären Arthrofibrose weitestgehend unbekannt sind, steht die Erforschung möglicher Einflussfaktoren und Regulationsmechanismen im Vordergrund. Aufgrund der bereits nachgewiesenen pathologischen Inflammation wurden Genexpressionsmuster und Zytokine der Inflammation bevorzugt betrachtet. Das proinflammatorische Zytokin Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) konnte als Einflussfaktor in der Gelenkflüssigkeit und der Genregulation von Synovialzel- len bei Arthrofibrose identifiziert werden. Die Konzentration des BMP-2 in der Gelenkflüssigkeit zeigte darüber hinaus eine lineare Korrelation mit der Zunahme der Fibriosierung der Gelenkkapsel. Im Gegensatz zu den vorherigen Komplikationen ist die Arthrofibrose mit dem gegenwärtigen Wissensstand als unvermeidbar anzusehen. Eine sinnvolle Präventionsstrategie der Arthrofibrose ist daher nicht vorhanden. Durch systematische Strategien zur Komplikationsvermeidung in der Knieendoprothetik lassen sich meißten der untersuchten Komplikationen vermeiden oder zumindest vermindern.The aim of this work was to analyze the relevant complications in total knee arthroplasty regarding their origin and preventability. Strategies for prevention of these complications and therefore improvement in patient satisfaction should be developed based on these findings. Malalignment, early aseptic loosening, infection, and arthrofibrosis were identified as the relevant complications. Conventional instrumentation is sensitive for implant malpositioning. A new surgical technique for control and adaptation of the distal femoral resection was established. Patient-specific instrumentation (PSI) leads to improvement in implant alignment in comparison to the conventional technique. It was shown that magnetic resonance imaging (MRI)-based were more accurate than computer-tomography (CT)-based PSI. Alongside malalignment, early aseptic loosening due to insufficient implant fixation can be a cause of failure. The gold standard for tibial implant fixation is cementing. Cementing technique is therefore a possible cause of failure. The use of a tourniquet was shown to improve cementing quality and might therefore prevent early loosening. Loosening can also be caused by infection. Surgical- and patient-side risk factors are the most important influencing factors of risk for infection. An increase of the C-reactive protein (CRP) above 0.5 mg/dl was found to be an independent risk factor for periprosthetic infection. Therefore surgery should be delayed in case of elevated CRP. The pathogenesis of arthrofibrosis is mostly unknown. Therefore the regulation and influencing factors are in the focus. As a pathological inflammation was described before, we analyzed the gene expression profile of the joint fluid of patients with arthrofibrosis after TKA. The pro inflammatory Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) was found as influencing factor in the joint fluid and a synovial cell culture. Moreover the concentration of BMP-2 correlated with the fibrosis of the periarticular soft- tissue. With the recent knowledge arthrofibrosis is still unpreventable. With systematic strategies for prevention of complications in total knee arthroplasty most of the analyzed complications can be decreased or avoided