Osseointegrated system for fixation of upper leg protheses

Een beenamputatie betekent een permanente misvorming van het lichaam, met een grote impact op de mobiliteit, mogelijkheden tot werken, de lifestyle en de kwaliteit van leven van patiënten. Prothesesystemen kunnen het functieverlies van het been deels compenseren. Door de grote technologische vooruitgang op het gebied van externe beenprothesen is de functionaliteit van dergelijke systemen sterk toegenomen. Echter, het traditionele principe van een fixatie rondom de amputatiestomp beperkt de revalidatie. Stomppijn, beschadiging van de zachte weefsels, het gebrek aan adequate bewegingscontrole en montageproblemen zijn daarbij veelvoorkomende problemen. Een alternatief voor de conventionele stomp-kokerbevestiging van externe beenprothesen is de directe bevestiging van de prothese aan het bot van de stomp. Deze bevestingsmethode door middel van botingroei wordt vaak aangeduid met de term ‘osseointegratie’. Direct bevestiging van kunstmatige ledematen aan het skelet minimaliseren de huidproblemen en montagemoeilijkheden die zo kenmerkend zijn voor de conventionele kokerfixatie. Deze methode biedt bovendien een betere controle over de prothese en leidt daardoor tot toename van het prothesegebruik, en dus tot hogere mobiliteit van de patiënt bij een lager energieverbruik. Daarom krijgen osseointegratie-implantaten steeds meer klinische en wetenschappelijke aandacht. Uit de literatuur blijkt echter nog steeds dat revalidatie met zo’n implantaat een uitdagende behandeling is. Complicaties zoals botverlies, breuk van bot of implantaat en infecties rond de percutane pin spelen daarbij een grote rol. In Hoofdstuk 1 worden op basis van een overzicht van relevante beschikbare literatuur over osseointegratieimplantaten, de doelen voor het project en de vereisten aan een verbeterd ontwerp geformuleerd. Het eerste doel van dit proefschrift was om de mechanische problemen van de huidige osseointegratie-implantaten te evalueren. In Hoofdstuk 2 zijn twee osseointegratie-implantaten, het OPRA systeem (Integrum AB) en de ISP Endo / Exo prothese (ESKA Implantaten AG) beoordeeld op de kans op het falen van de prothese-bot-interface, zowel in de vroege post-operatieve fase (vóór integratie, net na de implantatie) als na volledige botingroei. Bovendien zijn de veranderde belastings-patronen in het bot en de mogelijke gevolgen daarvan op de lange termijn bestudeerd met behulp van eindige elementen modellen. Hierbij zijn twee experimenteel gemeten belastingen van een normale loopcyclus toegepast. De analyses tonen aan dat de mate van botingroei bij osseointegratie-implantaten een aanzienlijke invloed op de spanningsniveaus en energiedichtheden van het bot rond de prothese hebben. Dit wordt veroorzaakt door het implantaat zelf, maar ook door de veranderde belastingstoestand van het geamputeerde been. Het ISP-ontwerp resulteert in een meer fysiologisch spanningpatroon en een betere energiedistributie (wat gunstig is voor de lange termijn botremodelering), maar het OPRA ontwerp gegenereert lagere botspanningen (minder risico op botbreuken). Beide osseointegratie-implantaten lieten relatief lage mechanische veiligheidsfactoren zien ten aanzien van het breukrisico