Passiva implantat inom ortopedin 11 febr 2005
Passiva implantat inom ortopedin 11 febr 2005
Passiva implantat inom ortopedin 11 febr 2005
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Passiva</strong> <strong>implantat</strong><br />
<strong>inom</strong> <strong>ortopedin</strong><br />
<strong>11</strong> <strong>febr</strong> <strong>2005</strong><br />
Håkan Hedlund<br />
MD, PhD<br />
Överläkare, ortopedkliniken<br />
Karolinska Universitetssjukhuset/Huddinge
Vad gör en ortoped?<br />
Rörelseorganens sjukdomar<br />
20% av besöken hos läkare<br />
fler tillstånd kan erbjudas<br />
funktionsförbättring<br />
högre krav på livskvalitet och<br />
ålderspyramid med allt äldre befolkning
Sjukhustyper<br />
Sjukhus nivåer<br />
universitetssjukhus<br />
regionsjukhus<br />
länssjukhus<br />
länsdelssjukhus
Subspecialisering<br />
På de större sjukhusen idag är verksamheten högt<br />
specialiserad, <strong>inom</strong> <strong>ortopedin</strong> finns ofta sektioner;<br />
traumaortopeder – akutverksamhet 50%<br />
idrottsortopeder<br />
ledrekonstruktioner (konstgjorda leder, övre/nedre<br />
extrem)<br />
ryggortopeder<br />
barnortopeder<br />
infektionsortopeder – diabetes, amputationer<br />
fotortopeder
Ortopediska ingrepp<br />
1600 f.Kr - på mumier har man funnit<br />
tecken på hur varhärdar dränerades<br />
Hippokrates 300 f kr beskrev behandling<br />
av klumpfoten, bandage av lindor, harts<br />
och förstärkta med läder för att korrigera<br />
deformiteter
Amputation 1517
Första ortosen 1767
Gipsform 1798, Turkiet
Brace Sri Lanka
Skoliosbehandling 1877
Första plattfixationen<br />
av fraktur på rörben<br />
Hansmann<br />
(1886)
Andra metoder<br />
Klämma,<br />
Malgaigne, 1843<br />
(patellarfrakturer)
Know how<br />
Tillgång till röntgen (1895)<br />
Aseptik, tillgång till antibiotika<br />
Operationstekniker och material<br />
Amputerade – proteser ej bara kosmetiska utan även<br />
funktionella<br />
Rehabilitering efter olycksfall och sjukdom kunde<br />
erbjudas
Ortopedi &<br />
samhällsekonomi<br />
Trafikolycksfallen medför stora<br />
samhällskostnader och är fortfarande den<br />
vanligaste dödsorsaken före 40 års ålder.<br />
Ortopediska skador/sjukdomar utgör 1% av ett<br />
lands BNP oavsett dess utvecklingsgrad.
Högenergitrauma
Högenergitrauma
Distal radiusfraktur –<br />
lågenergi
Artroskopi 1970-talet<br />
”idrottsskador”<br />
knä, axel<br />
(höft/småleder)<br />
kort vårdtid<br />
mest dagkirurgi,<br />
lokalbedövning<br />
minskat behov av<br />
slutenvårdplatser
Första höftprotesen
McKee-Farrar 1965
Tidig Charnley, omkring 1957<br />
Tidig Charnleyprotes<br />
Stort huvud<br />
Moore liknande stam<br />
Tefloncup
Boxprototyp (1970)
Arbete i box & body exhaust<br />
gown
Charnley under 1960-90 talet<br />
Ogee/LPW<br />
Charnley monoblock,<br />
Elite Plus modulär<br />
Centralizers<br />
Keramik-,<br />
Stålhuvud
Plastsjukan<br />
Bred användning, större<br />
patientgrupper, I mitten<br />
av 1970-talet<br />
kom rapporterna<br />
om ”plastsjukan”<br />
(Bill Harris, 1974).
Osteolys<br />
Initieras av partiklar,<br />
vanligen från<br />
plasmaterialet, även<br />
från metall och<br />
cementslitage<br />
Makrofager,<br />
cytokiner,<br />
osteoklaster -<br />
benresorption och<br />
lossning
Bearings<br />
Intresset för andra<br />
artikulationer<br />
uppstod<br />
I dag erbjuds<br />
Keramik – plast<br />
Metall – metall<br />
Keramik - keramik
Huvudstorlekar och material<br />
22, (26), 28 (32) samt<br />
anatomisk storlek 45-50 mm<br />
Keramer små storlekar<br />
Stål, kobolt-krom tillåter alla<br />
storlekar
Porösa ytor och fixering<br />
Parallellt med polyetylen för ledskålen samt metall i<br />
en stamproteser som vanligtvis fixeras med<br />
bencement(RF) växte intresset för en yta som var<br />
rågjord och porös
Tidiga problem med porösa yta<br />
Åtminstone den första generationen av dessa<br />
gav ofta lårsmärta, snabbt plastslitage och<br />
benresorption genom stress shielding (styva).
Titanproteser<br />
Titanet blev populärt - starkt, men med en<br />
styvhet som liknande benet och<br />
vävnadsvänligt.<br />
Uppmuntrande var också framgångarna med<br />
tand<strong>implantat</strong> (Brånemarkprincipen).
Keramiska beläggningar<br />
därtill fann man att det möjligt att belägga proteserna<br />
(hela eller delar) med calciumfostatkeramer, som<br />
hydroxyapatit och tricalciumfosfat<br />
ben växer snabbt på denna yta och förankrar<br />
protesen snabb och säkert
Cementerad plastik -<br />
golden standard<br />
Liquidmonomer<br />
Cementpowder<br />
Pressurizer
Modern cementeringsteknik<br />
teknikförbättringar<br />
har signifikant<br />
förbättrat resultaten -<br />
försegling av<br />
benkanalen med<br />
plugg,<br />
högtrycksspolning,<br />
cementfyllning från<br />
spruta, kompression<br />
av cementen<br />
Modern cementing technique<br />
Jet lavage
Modern cementeringsteknik<br />
acetabulum<br />
På acetabularsidan har<br />
tekniken inte varit lika<br />
framgångsrik och<br />
förbättringar här har ej<br />
slagit igenom i<br />
resultaten
Cupdesign och material<br />
Högmolekylär plast<br />
Helplast eller<br />
metallbackad<br />
Former – flange,<br />
hooded, protrusio<br />
Distanspeggar ?<br />
Steriliseringsteknik<br />
Korslänkad plast
Sterilisering av PE<br />
Metoder<br />
Etylenoxid<br />
Gas plasma<br />
Gammastrålning - vanligast
Gammastrålad polyetylen<br />
Med gammastrålning får man dock fria radikaler<br />
med oxidering som följd<br />
Denna oxidering kan fortgå sedan i patienten och vid<br />
lång förvaringstid på hyllorna!<br />
Oxidering gör plasten dålig ur slitagesynpunkt,<br />
särskilt om steriliseringen sker i luft, då man<br />
iakttagit en snabb delaminering, någon mm under<br />
plastytan
Ej gammastrålad Gammastrålad i luft<br />
med fria radikaler
Gammastrålad polyetylen<br />
men om steriliseringen sker i vakuum eller i inert<br />
gas (argon eller kväve) minskar oxideringen<br />
om polymerkedjorna i plasten dessutom korslänkas<br />
blir plasten än mer tålig mot slitage<br />
förpackning sker sedan i syrgasfri miljö
Korslänkad plast<br />
erhålls vanligen genom hård gammastrålning, som<br />
alternativ behandling finns strålning med rena<br />
elektroner eller kemisk behandling med peroxider<br />
genom olika efterbehandlingar exempelvis med en<br />
tillverkningsprocess som sker under högt tryck och<br />
viss återuppvärmning av plasten efter sterilisering<br />
fås plasten stabil
Korslänkad<br />
Värmestabiliserad
Bensträckare
Kvalitetsarbete<br />
Genom nationella<br />
register kan vi allt<br />
tidigare upptäcka<br />
haverier vid<br />
introduktion av nya<br />
material, designer<br />
och<br />
förankringsprinciper<br />
mm.
Svenska Nationalregistret<br />
Kontinuerlig<br />
registrering av<br />
alla THR sedan<br />
1979
Nationalregistret
Nötning<br />
Friktionen är alltid<br />
högre i den konstgjorda<br />
än i den naturliga leden<br />
Nötning eller wear kan<br />
mätas linjärt (lättast)<br />
och i volym (viktigast)<br />
Ca 10 12<br />
partiklar/år
Friktion mellan material<br />
Gummi mot betong - torr vägbana 0.7<br />
Gummit mot betong - våt vägbana 0.5<br />
Rostfritt stål mot stål 0.5<br />
Kobolt-krom mot kobolt-krom 0.3<br />
Polyetylen mot kobolt-krom 0.05-0.10<br />
Keramik mot keramik -aluminiumoxid 0.09<br />
Polyetylen mot keramik 0.05<br />
Frisk höftled 0.002
Biomaterial<br />
De fysikaliska egenskaper i materialet<br />
bestäms av dess kemiska uppbyggnad<br />
”Goda” egenskaper bäddar för lång<br />
livslängd<br />
Utsätts för deformationskrafter, tension,<br />
kompression, skjuv-, böj- och<br />
rotationsmoment
Biomaterial<br />
kroppens vävnader är ett icke-idealisk<br />
omgivning<br />
motståndskraftiga mot både åldrande<br />
(oxidering) och korrosion.<br />
bibehålla sin bulkform och orsaka minsta<br />
möjliga nedbrytningsprodukter & systemeffekter<br />
(polyetylenpartiklar och metalljoner i<br />
lymfvävnad, lever och urin).
Korrosion I<br />
<strong>implantat</strong>en måste utstå korrosiva angrepp, ”<br />
elektrokemisk attack”, vävnaden kan liknas vid<br />
ett elektrolytbad (37-gradigt saltbad) och<br />
förändringarna ändras vid en infektion, sur miljö<br />
korrosion kan vara av olika typ, sprickor<br />
(crevice), små hål (pitting), orenheter i<br />
materialet (intergranular)
Korrosion II<br />
kontakten mellan två ytor, exv mellan<br />
plattor och skruvar, mellan lösa delar av<br />
en modulär protes (fretting).<br />
galvanisk typ - två material kommer i<br />
kontakt genom en elektrolyt<br />
uniform korrosion, uppkomst av an-och<br />
katjoner på en yta
Materialegenskaper I<br />
Materialen har olika toughness (total<br />
energimängd till materialbrott), ett<br />
mindre styvt material kan vara ”tufft”<br />
genom att absorbera energi och undergå<br />
plastisk deformering, ductility<br />
(tänjbarhet)<br />
Keramer är brittle, går av utan<br />
föregående permantent deformering
Materialegenskaper II<br />
Fatigue utmattningsegenskap, repeterad<br />
belastning där varje belastningscykel tillför en<br />
mikroskada som ackumuleras<br />
Hårdhet, vanligen materialytans hårdhet, som<br />
ofta är hårdare än bulken inuti, <strong>implantat</strong><br />
designas ofta till hårda, för att minska slitage<br />
och ge lång livslängd
Wear I<br />
Slitage<br />
lokal mekanisk skada och förlust av material,<br />
nötning: 1-10 milj ledrörelser/år<br />
viktigt att kontrollera för <strong>implantat</strong>ets funktion<br />
och överlevnad, friktionen är alltid högre i den<br />
konstgjorda leden (25-250 ggr)<br />
slitageprodukter ger biologiska reaktioner och i<br />
slutändan lossning
Wear II<br />
Slitage forts<br />
princip: det mjukare<br />
materialet slits ner, exv. i<br />
den mest förekommande<br />
protes-situationen med<br />
polyetylen/stål slits alltså<br />
plasten och dess årliga<br />
slitage mängd kan<br />
uppskattas i en ledsimulator
Wear III<br />
Slitage forts<br />
adhesive<br />
abrasive, ssk third body wear-produkter är<br />
fångade och ger lokalt mycket höga<br />
stresskoncentrationer med snabbt slitage<br />
transfer<br />
fatigue<br />
corrosive
Metaller rostfritt stål<br />
Mycket använda,<br />
starka, deras<br />
biokompatibilitet<br />
bestäms av deras<br />
förmåga att motstå<br />
korrosion, billiga<br />
Ett 50 legeringar för<br />
medicinskt ändamål<br />
bl a 316 L (Cr 17-20,<br />
Ni 10-14, 2-4 Mo,<br />
mindre än 0.03 %<br />
kol)<br />
stålmarkör<br />
Charnley<br />
Ogee Flanged<br />
Spets-centreringsdon<br />
Long post. wall<br />
Elite Plus<br />
Biostop<br />
glycerol, vatten,<br />
& gelatin
Metaller kobolt-krom<br />
Kobolt-Krom legeringar<br />
(%: 20-30 Cr, 9-<strong>11</strong> Ni, 5-7<br />
Mo, ev 14-16 Tungsten,<br />
0.05-0.5 C +Co balans)<br />
Kräver hög standard vid<br />
tillverkning annars<br />
korrosion<br />
Smidda och<br />
värmebehandlade<br />
Tål högst slitage av<br />
metallerna<br />
Genom superpolering<br />
fås en finish liknande<br />
keramers<br />
Screw-cup<br />
ABG-stem Exeter<br />
PE-cup<br />
No-hole<br />
HA-cups
Metaller -titan<br />
Fördelar - biokompatibelt,<br />
korrosionsbeständiga<br />
(c.p. Ti och legeringar Ti-<br />
Al-V eller No),<br />
elasticitetsmodul som är<br />
50% av rostfritt stål resp.<br />
Co-Cr (minskad stress<br />
shielding, osteoporos under<br />
platta).<br />
Nackdelar - mjukt, trots<br />
att det är 5-6 ggr styvare<br />
än corticalt ben, repas lätt<br />
som ledhuvud (oxidfilmen<br />
ej stabil)<br />
Primär<br />
Primär<br />
Revision
”Porslinshuvud”<br />
Styva, olösliga (kemiskt inerta),<br />
biokompatibla, icke metalliska,<br />
glasliknande, 4 ggr hårdare, men sköra<br />
Började användas till unga aktiva<br />
patienter<br />
Risk vid för tunga<br />
patienter ?
Keramer<br />
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) har den lägsta<br />
friktionskoefficienten av alla material<br />
Zirconium oxide (ZrO 2 ) andra<br />
generationens keram, mindre kornig (0.5 vs 7<br />
mymeter), måste stabiliseras av oxid,<br />
starkare, tuffare, ger slitagerisk<br />
Problem med tillverkningen
Keramer på skål och stam<br />
Syntetiska calciumfosfater plasmasprayas på eller så badas<br />
protesen i lösning. Ytbeläggning stimulerar benen till direkt<br />
bindning på metallytan
Polymerer<br />
Polyetylen - polymeriserat etylen CH 2CH 2,<br />
linjärt slitage, men även olinjärt (icke<br />
förutsägbar), industriellt/kommersiellt anv LDPE<br />
(förpackningsmaterial) HDPE mer kristallint och<br />
linjärt, MW upp till 500,000 d.<br />
UHMWPE (1 000,000 d), tufft, motstår kula fr.<br />
magnum från 7 m håll, MW viktigast, men även<br />
tillverkningssätt, steriliseringsmetoder samt<br />
förvaringsomständigheter efter tillverkning
PE-tillverkning<br />
Ur långa stavar svarvas ledskålar eller<br />
så smälts polyetylen i en form<br />
Tillverkningsprocess viktig<br />
Slitage av PE är en av de viktigaste<br />
orsakerna till proteslossning
Bencement<br />
Cementpowder<br />
Liquidmonomer<br />
Polymetylmetakrylat<br />
Wt %: torrpulver 70, vätska 18,<br />
röntgenkonstrast 10, initiator/accelerator 2<br />
Pressurizer<br />
Används mest för att förankra proteser till ben,<br />
låser, fyller hålrum, förlåtande, mindre exakt<br />
kirurgisk teknik krävs, kan tillföras värmestabila<br />
antibiotika (förhindra infektioner) upp till 5 wt %<br />
utan att försvagas
Bencement egenskaper<br />
tillåter snar belastning, erhåller 90% styrka<br />
<strong>inom</strong> 4 timmar, 100% <strong>inom</strong> 24 timmar, god<br />
primärfixation<br />
men har nackdelar …..<br />
härdar under värmeutveckling (70 gr), lokal<br />
vävnadsdöd<br />
krymper 5-7 %<br />
vätskan giftig<br />
blir skör med tiden, utmattningsfraktur, lossning
Bencement - effekter<br />
höjer trycket i märghålan<br />
med systemeffeketer initialt,<br />
blodtryck, märgfett<br />
röntgenkonstrastmedlet kan<br />
ge slipeffekter<br />
(BaSO 4 eller ZrO 2 )<br />
tekniskt krävande vid<br />
reoperationer<br />
brittle, begränsad plastisk<br />
deformering, kantiga<br />
proteser ger<br />
stresskoncentrationer
Tribologi<br />
Lubrication = separation av glidytorna för minimal<br />
interaktion & stresskoncentration<br />
hydrodynamisk idealt, total separation<br />
elastodynamisk total sep., men viss plastisk<br />
deformation med risk för fatigue under ytan<br />
boundary minst effektiv, tunn film, ytkontakt, hög friktion<br />
och risk för slitage<br />
mixed<br />
weeping variant av elastohydrodynamisk med vätska<br />
under tryck från delvis deformerad yta
Tribologi<br />
den naturliga leden<br />
anses vara mest av elastohydrodynamisk/weeping<br />
karaktär, men ytkontakt finns med risk för slitage
Designs - vad är bra?
Höftsimulator<br />
Bovint serum/<br />
Ringerlösning<br />
>1.000.000 cykler
RSA<br />
Scan Hip Nova RSA postop.<br />
M. -48
Capitalprotesen<br />
Ibland får man svaret<br />
efteråt
Fortfarande problem med<br />
lossning<br />
Aseptisk lossning<br />
-<br />
10 % av<br />
patienterna får<br />
detta
Luxationsrisk<br />
M. -10 3w postop THR
Frakturrisk - periprotetisk<br />
Fraktur 1 Fraktur 1 postop
Protesnära fraktur<br />
- lagas om igen<br />
Fraktur 2<br />
Fraktur 2 postop
Infektion<br />
M. -12 infected loosening<br />
postop, gentamycin
Sidoläge
Uppdukning<br />
Instrumentering<br />
Lådor/galler under<br />
boxen, sterilt fält
Exempel på snittföring
Mallning och riktningsguide
Resurfacing<br />
Metall mot metall<br />
Hybridteknik<br />
Stora anatomiska<br />
ledhuvuden med liten<br />
luxationsrisk<br />
Ingen plast att spräcka<br />
eller slita<br />
Kan bytas till vanlig<br />
stammad protes
Vem är inte aktiv och vem är ung?
Framtiden<br />
Minimal invasiv kirurgi<br />
Computer Assisted Surgery<br />
Endoskopisk teknik<br />
Bättre funktionella proteser
Minimal Invasive Surgery
Stamcellsforskning &<br />
tillväxtfaktorer<br />
Grundforskningen kommer att erbjuda<br />
behandling som exv tillväxtfaktorer vid försenad<br />
eller utebliven läkning i frakturer, förbättra<br />
förankringen av proteser<br />
Benersättningsmedel<br />
Effektivare profylax mot och behandling av<br />
benskörhet<br />
Transplantationer av broskceller vid ledskada
TACK
![Cellens fysiologi, membran, membrantransport[1].](https://img.yumpu.com/18870208/1/190x135/cellens-fysiologi-membran-membrantransport1.jpg?quality=85)
Change language