Strategies for result improvement of endoprosthetic joint replacement

Titelblatt und Inhaltsverzeichnis Einleitung Prävention Operation Perioperative Therapie Diskussion Zusammenfassung LiteraturWir befinden uns noch mitten in der Evolution der Endoprothetik, es findet eine Näherung an das optimale Ergebnis statt. Insbesondere im Hinblick auf junge Patienten, schwierige Defektsituationen, Revisionsoperationen und die Patientenzufriedenheit ist dieses aber noch lange nicht erreicht. In dieser Arbeit wurden konkrete Empfehlungen, Konzepte und Strategien erarbeitet und mittels klinischer Untersuchungen, Tierversuchen und in vitro Experimenten evaluiert. Mögliche Auswirkungen einer konservativen Therapie der primären Gon- und Koxarthrose auf einen später erforderlichen zementfreien Gelenkersatz wurden am Beispiel von Diclofenac, Celecoxib und Tramadol auf zellulärer Ebene untersucht. Im Gegensatz zu diesen symptomatischen Therapeutika, konnte durch Gabe eines Prostaglandinderivates das Knochenmarködem des Femurkopfes als Vorstadium und Begleitreaktion der Hüftkopfnekrose reduziert werden. Eine korrekte Implantatpositionierung ist für ein auch langfristig gutes Ergebnis der Hüft- und Knieendoprothetik eine conditio sine qua non. Dabei konnte anhand von biomechanischen und klinischen Untersuchungen gezeigt werden, dass in Abhängigkeit der zugrunde liegenden Pathologie die Anwendung so genannter Normwerte für eine korrekte Implantatposition fraglich erscheint. So wurden exzellente Langzeitergebnisse nach Hüftgelenksersatz bei Dysplasiekoxarthrose durch eine bewusst medialisierte Positionierung einer Schraubpfanne und einer dadurch erzielten Verbesserung der biomechanischen Verhältnisse erzielt. Für den Kniegelenksersatz konnte gezeigt werden, dass durch navigierte Implantation die 3-dimensionale Operationsplanung anteilig präziser umgesetzt werden konnte als in der konventionellen Technik. Keine Vorteile durch Navigation wurden für die rotatorische Komponentenpositionierung und die tibiale Resektion nachgewiesen. Die Ursachen dafür wurden im Folgenden analysiert und Vorschläge mit dem Ziel erarbeitet, die navigierte Implantationspräzision zu steigern. Im Gesamtprozess Endoprothetik wurde ein weiterer Focus auf den Einfluss der perioperativen Medikation (Antikoagulation, Immunsuppression organtransplantierter Patienten) auf den Knochenstoffwechsel auf zellulärer Ebene als einen Prädiktor der Standzeit zementfreier Endoprothesen gelegt. Aus klinischer Sicht wurden Einflussfaktoren auf die perioperative Morbidität nach Endoprothese ermittelt, um eine gezielte Prophylaxe von Komplikationen zu ermöglichen. Im letzten Teil der Arbeit wurden Lösungsansätze für zwei bislang ungelöste Probleme der Endoprothetik vorgestellt. Minimalinvasive Operationstechniken sollen die Muskulatur schonen, begünstigen jedoch die Entstehung von Wundheilungsstörungen. Es konnte gezeigt werden, dass Endothelin-1 als Vasokonstriktor nach Knieendoprothesenimplantation prolongiert sezerniert wird, so dass eine medikamentöse Antagonisierung möglicherweise die Inzidenz von Wundheilungsstörungen verringern könnte. Es gibt bislang keine Möglichkeit geschädigte Muskulatur, im Rahmen der Endoprothetik meist iatrogen durch Implantation oder Revision verursacht, zu regenerieren. Hier konnte im Tierversuch gezeigt werden, dass die Transplantation pluripotenter Zellen das funktionelle Defizit nach Trauma verringert und daher als regenerative Therapieform eine Rolle in der Revisionsendoprothetik einnehmen könnte. Trotz aller Verbesserungen des Prozesses Endoprothetik bleibt festzuhalten, dass jede Therapieoptimierung auch mit einer Indikationserweiterung einhergeht. Die daraus resultierenden Probleme werden die zukünftigen Herausforderungen und Forschungsschwerpunkte formulieren.We are in the middle of the evolution of endoprosthetic joint replacement approximating the optimum result. This is not reached yet in young patients, difficult defect situations, revision operations and patient satisfaction. This manuscript evaluates concrete recommendations, concepts and strategies based on clinical studies, animal and in vitro experiments. Possible effects of conservative therapy of primary arthritis of the knee and hip joint on a cementless endoprosthetic replacement that will become necessary were examined for Diclofenac, Celecoxib and Tramadol on cellular level. In contrast to these symptomatic therapeutics a protective effect could be demonstrated for a prostaglandin derivate. Iloprost reduced femoral head bone marrow edema being the initial stadium of and accompanying femoral head necrosis. A correct implant placement is especially for the long term outcome of hip and knee endoprosthesis a conditio sine qua non. However biomechanical and clinical studies show, that so called norm values are no constants but seem to depend on the underlying joint pathology. We were able to demonstrate excellent long term results after medialized positioning of screwed cups in treatment of secondary arthritis in development dysplasia of the hip. This may be explained by an optimization of hip biomechanics resulting from a reduction of hip contact forces. It could be demonstrated for endoprosthetic knee replacement that navigated implantation results in a partially more precise realization of 3-dimensional preoperative planning than conventional technique. No benefit through navigation was shown for the rotational component alignment and for the tibial cut. In the following the reasons for this were evaluated and recommendations were concluded. In the whole process endoprosthetic joint replacement a further focus was set on the influence of perioperative medication (anticoagulants, immunosuppressants in organ transplantated patients) on bone metabolism on the cellular level being a predictor of survival of cementless endoprostheses. From the clinical point of view we evaluated factors influencing perioperative morbidity after endoprothetic joint replacement to specifically prevent complications. In the last part of the manuscript solution strategies for two up to now unsolved problems of joint replacement surgery were shown. Minimally invasive operative techniques shall reduce muscle trauma but increase the incidence of wound healing disorders. It was demonstrated that the vasoconstrictor Endothelin-1 is secreted prolonged after total knee replacement, so that a pharmacological antagonization may possibly result in a reduced incidence of wound healing problems. Up to now there is no possibility to regenerate muscle that is traumatized during implantation or revision of endoprostheses. We were able to show in an animal experiment that the transplantation of pluripotent cells can reduce the functional deficit following muscle trauma. This regenerative therapy could have the potential to improve the functional outcome after revision endoprosthetic treatment. Despite all improvements of the process endoprosthetic joint replacement , it should be mentioned that every improvement of a therapy results in an enlargement of its indication spectrum. The thereby resulting problems will formulate the future challenges and focuses of research