Impact of Zweymüller Stem Modification on Clinical and Radiological Outcomes

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. According to the analysis of large arthroplasty registers we have noted the increase in the use of non-cemented implants, because the latter shows the same results of implant survival as well as cemented implants. On the other hand, they can affect the quality of the bone around the implant in different ways. These components differ in shape, length, and surface properties. According to the analysis of the arthroplasty register of the Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics, a significant decrease of the Alloclassic femoral stem using can be noted. In parallel the use of its SL-PLUS MIA modification has increased significantly.
Aims of the study: 1) to determine the influence of changes in the design of the Zweymüller-type femoral stem on midterm and long-term outcomes and its survival; 2) to identify the characteristics of adaptive remodeling of periprosthetic bone tissue around these femoral stems; 3) to determine risk factors for aseptic loosening of these femoral stems.
Methods. 492 cases of hip arthroplasty using the Alloclassic and SL-PLUS MIA femoral stems were observed, with an average follow-up 78.6 months. The patients were divided into 2 groups according to the type of femoral stem. The assessment the hip articulation condition was carried out using the HHS and OHS. The intensity of the pain syndrome was assessed by VAS, and the level of patient’s satisfaction. The dynamic analysis of X-rays was also performed visually.
Results. A significant improvement in clinical and functional results was observed according to the HHS and OHS in both groups of patients, regardless of the type of femoral stem. Analysis of X-rays over time showed differences in the behavior of these two femoral component models. The radiolucent lines around the femoral stem are absent in SL-PLUS MIA group, in Alloclassic stem group radiolucent lines are present even at a minimal period (12 months). We also found that a tight fit of Zweymüller femoral stems in the distal shaft is a risk factor for severe stress-shielding syndrome, especially in the funnel channels. But ceteris paribus, a distal tight fit of SL-PLUS MIA stems despite similar geometry of the distal part does not lead to such frequent manifestation of severe stress shielding.
Conclusion. The change in Zweymüller stem design from Alloclassic to SL-PLUS MIA improved the nature of adaptive remodeling in the periprosthetic area of the femur. It may improve the long-term results of primary hip arthroplasty, but these differences require closer observation.

			                

			        
			        			                
			        
                        

				                        
										

					
About the authors

											
Igor I. Shubnyakov

												Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics						

														Email: shubnyakov@mail.ru
				                	ORCID iD: 0000-0003-0218-3106
				                																			                								
Dr. Sci. (Med.)
				                	Russian Federation, 							Saint Petersburg						

											
Aymen Riahi

												“MedClub”						

							Author for correspondence.
							Email: riahi_aymen@outlook.com
				                	ORCID iD: 0000-0001-8407-5453
				                																			                								
Cand. Sci. (Med.)
				                	Russian Federation, 							8, Akademika Baykova st. Saint Petersburg, 195427						

											
Andrei P. Sereda

												Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics						

														Email: drsereda@gmail.com
				                	ORCID iD: 0000-0001-7500-9219
				                																			                								
Dr. Sci. (Med.)
				                	Russian Federation, 							Saint Petersburg						

											
Mahomed A. Cherkasov

												Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics						

														Email: dr.medik@gmail.com
				                	ORCID iD: 0000-0003-2799-532X
				                																			                								
cand.Sci, (Med)
				                	Russian Federation, 							Saint Petersburg						

											
Ilhom E. Khujanazarov

												Tashkent Medical Academy; Uzbekistan Republican Specialized Scientific and Practical Medical Center						

														Email: fake@neicon.ru
				                	ORCID iD: 0000-0002-0586-8277
				                																			                								
Dr. Sci. (Med.)
				                	Uzbekistan, 							Tashkent; Tashkent						

											
Rashid M. Tikhilov

												Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics						

														Email: rtikhilov@gmail.com
				                	ORCID iD: 0000-0003-0733-2414
				                																			                								
Dr. Sci. (Med.), Professor
				                	Russian Federation, 							Saint Petersburg						

									

						

															
References

						

							

								
    
																			
  1. Aumiller W.D., Kleuser T.M. Trends in total hip arthroplasty. JAAPA. 2019;32(3):51-53. doi: 10.1097/01.JAA.0000553394.43873.76.
    2. 
																			
  2. Dixon T., Shaw M., Ebrahim S., Dieppe P. Trends in hip and knee joint replacement: socioeconomic inequalities and projections of need. Ann Rheum Dis. 2004;63(7):825-830. doi: 10.1136/ard.2003.012724.
    3. 
																			
  3. Scott C.E.H., Clement N.D., Davis E.T., Haddad F.S. Modern total hip arthroplasty: peak of perfection or room for improvement? Bone Joint J. 2022;104-B(2): 189-192. doi: 10.1302/0301-620X.104B2.BJJ-2022-0007.
    4. 
																			
  4. Toci G.R., Magnuson J.A., DeSimone C.A., Stambough J.B., Star A.M. et al. A Systematic Review and Meta-Analysis of Non-database Comparative Studies on Cemented Versus Uncemented Femoral Stems in Primary Elective Total Hip Arthroplasty. J Arthroplasty. 2022;37(9):1888-1894. doi: 10.1016/j.arth.2022.03.086.
    5. 
																			
  5. Шубняков И.И., Риахи А., Денисов А.О., Корыткин А.А., Алиев А.Г., Вебер Е.В. и др. Основные тренды в эндопротезировании тазобедренного сустава на основании данных регистра артропластики НМИЦ ТО имени Р.Р. Вредена с 2007 по 2020 г. Травматология и ортопедия России. 2021;27(3): 119-142. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-119-142.
    6. 
																			
  6. Shubnyakov I.I., Riahi A., Denisov A.O., Korytkin A.A., Aliev A.G., Veber E.V. et al. The Main Trends in Hip Arthroplasty Based on the Data in the Vreden’s Arthroplasty Register from 2007 to 2020. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021;27(3):119-142. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-119-142.
    7. 
																			
  7. Bourne R.B., Corten K. Cemented versus cementless stems: a verdict is in. Orthopedics. 2010;33(9):638. doi: 10.3928/01477447-20100722-24.
    8. 
																			
  8. Kelly M.P., Chan P.H., Prentice H.A., Paxton E.W., Hinman A.D., Khatod M. Cause-Specific Stem Revision Risk in Primary Total Hip Arthroplasty Using Cemented vs Cementless Femoral Stem Fixation in a US Cohort. J Arthroplasty. 2022;37(1):89-96.e1. doi: 10.1016/j.arth.2021.09.020.
    9. 
																			
  9. Kim Y.H. Bilateral cemented and cementless total hip arthroplasty. J Arthroplasty. 2002;17(4):434-440. doi: 10.1054/arth.2002.31073.
    10. 
																			
  10. Tsertsvadze A., Grove A., Freeman K., Court R., Johnson S., Connock M. et al. Total hip replacement for the treatment of end stage arthritis of the hip: a systematic review and meta-analysis. PLoS One. 2014;9(7):e99804. doi: 10.1371/journal.pone.0099804.
    11. 
																			
  11. Карагодина М.П., Шубняков И.И., Тихилов Р.М., Плиев Д.Г., Денисов А.О. Адаптивное ремоделирование костной ткани вокруг бедренных компонентов бесцементной фиксаци Fitmore и Alloclassic. Травматология и ортопедия России. 2015;21(4):15-28. doi: 10.21823/2311-2905-2015-0-4-15-28.
    12. 
																			
  12. Karagodina M.P., Shubnyakov I.I., Tikhilov R.M., Pliev D.G., Denisov A.O. Adaptive bone remodeling around cementless femoral stems with two different designs: Fitmore and Alloclassic. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2015;21(4):15-28. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2015-0-4-15-28.
    13. 
																			
  13. Knutsen A.R. Lau N., Longjohn D.B., Ebramzadeh E., Sangiorgio S.N. Periprosthetic femoral bone loss in total hip arthroplasty: systematic analysis of the effect of stem design. Hip Int. 2017;27(1):26-34. doi: 10.5301/hipint.5000413.
    14. 
																			
  14. Mueller L.A., Nowak T.E., Haeberle L., Mueller L.P., Kress A., Voelk M. et al. Progressive femoral cortical and cancellous bone density loss after uncemented tapered-design stem fixation. Acta Orthop. 2010;81(2):171-177. doi: 10.3109/17453671003635843.
    15. 
																			
  15. Руководство по хирургии тазобедренного сустава. Под ред. Тихилова Р.М., Шубнякова И.И. Санкт-Петербург: РНИИТО имени Р.Р. Вредена; 2014. Т. 1, гл. 8. c. 287-343.
    16. 
																			
  16. Guidelines on hip surgery. Ed. by R. Tikhilov, I. Shubnyakov. Saint-Petersburg; 2014. Vol. 1, Ch. 8. p. 287-343. (In Russian).
    17. 
																			
  17. Engh C.A., Bobyn J.D., Glassman A.H. Porous-coated hip replacement. The factors governing bone ingrowth, stress shielding, and clinical results. J Bone Joint Surg Br. 1987;69(1):45-55. doi: 10.1302/0301-620X.69B1.3818732.
    18. 
																			
  18. Руководство по хирургии тазобедренного сустава. Под ред. Тихилова Р.М., Шубнякова И.И. Санкт-Петербург: РНИИТО имени Р.Р. Вредена; 2015. Т. 2, гл. 13. c. 124-168.
    19. 
																			
  19. Guidelines on hip surgery. Ed. by R. Tikhilov, I. Shubnyakov. Saint-Petersburg; 2015. Vol. 2, Ch. 13. p. 124-168. (In Russian).
    20. 
																			
  20. Каграманов С.В. Особенности эндопротезирования тазобедренного сустава эндопротезом Цваймюллера. Вестник травматологии и ортопедии имени Н.Н. Приорова. 2006;(3):26-35.
    21. 
																			
  21. Kagramanov S.V. Features of hip arthroplasty with Zweimüller endoprosthesis. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2006;(3):26-35. (In Russian).
    22. 
																			
  22. Kolb A., Grübl A., Schneckener C.D., Chiari C., Kaider A., Lass R. et al. Cementless total hip arthroplasty with the rectangular titanium Zweymüller stem: a concise follow-up, at a minimum of twenty years, of previous reports. J Bone Joint Surg Am. 2012;94(18): 1681-1684. doi: 10.2106/JBJS.K.01574.
    23. 
																			
  23. Grübl A., Chiari C., Giurea A., Gruber M., Kaider A., Marker M. et al. Cementless total hip arthroplasty with the rectangular titanium Zweymuller stem. A concise follow-up, at a minimum of fifteen years, of a previous report. J Bone Joint Surg Am. 2006;88(10):2210-2215. doi: 10.2106/JBJS.E.00810.
    24. 
																			
  24. Suckel A., Geiger F., Kinzl L., Wulker N., Garbrecht M. Long-term results for the uncemented Zweymuller/Alloclassic hip endoprosthesis. A 15-year minimum follow-up of 320 hip operations. J Arthroplasty. 2009;24(6):846-853. doi: 10.1016/j.arth.2008.03.021.
    25. 
																			
  25. Kokoszka P., Markuszewski J., Łapaj Ł., Wierusz-Kozłowska M. Remodeling of bone tissue around the distal part of Zweymüller stem. Ortop Traumatol Rehabil. 2015;17(4):371-380. doi: 10.5604/15093492.1173379.
    26. 
																			
  26. Nakamura S., Minoda Y., Ohta Y., Sugama R., Yamamura K., Ueyama H. et al. Preoperative Morphology of the Proximal Femoral Canal Did Not Affect the Postoperative Bone Mineral Density Change Around the Zweymüller-Type Stem. Orthopedics. 2019;42(5):e449-e453. doi: 10.3928/01477447-20190604-04.
    27. 
																			
  27. Tang H., Huang X., Cheng X., Yang D., Huang Y., Zhou Y. Evaluation of peri-prosthetic radiolucent lines surrounding the cementless femoral stem using digital tomosynthesis with metal artifact reduction: a cadaveric study in comparison with radiography and computed tomography. Quant Imaging Med Surg. 2020;10(9):1786-1800. doi: 10.21037/qims-19-1018.
    28. 
																			
  28. Tanaka A., Kaku N., Tabata T., Tagomori H., Tsumura H. Comparison of early femoral bone remodeling and functional outcome after total hip arthroplasty using the SL-PLUS MIA stem with and without hydroxyapatite coating. Musculoskelet Surg. 2020;104(3):313-320. doi: 10.1007/s12306-019-00622-1.
    29. 
																			
  29. Hoornenborg D., Sierevelt I.N., Spuijbroek J.A., Cheung J., van der Vis H.M., Beimers L. et al. Does hydroxyapatite coating enhance ingrowth and improve longevity of a Zweymuller type stem? A double-blinded randomised RSA trial. Hip Int. 2018;28(2):115-121. doi: 10.5301/hipint.5000549.
    30. 
																			
  30. Hoornenborg D., Schweden A.M.C., Sierevelt I.N., van der Vis H.M., Kerkhoffs G., Haverkamp D. The influence of hydroxyapatite coating on continuous migration of a Zweymuller-type hip stem: a double-blinded randomised RSA trial with 5-year follow-up. Hip Int. 2023;33(1):73-80. doi: 10.1177/11207000211006782.
    31. 
																	

							

						

												

							

					
Supplementary files

					



Supplementary Files


Action




	1.
	JATS XML




	Download







						

			2.
			Fig. 4. A 66-year-old patient in 2008 underwent left THA for primary idiopathic hip arthritis. The canal fill index in the 1st zone was 0.63, and in the 2nd and 3rd zones, it was 1.0 (a). At the time of the survey, the patient’s satisfaction was 10 points, and VAS pain score was 0. X-rays taken 13 years later show signs of stress shielding syndrome of the 4th degree, characterized by thinning of the inner and outer cortical layers to the femoral diaphysis (b). X-rays also reveal areas of osteolysis in the proximal part of the femur, especially clear up to the level of the lesser trochanter, and osteolysis areas in the screw region in the retroacetabular zone, as well as heterotopic ossification in the area of the greater trochanter (Brooker 1-2). The enlarged X-ray visualizes bone loss (atrophy) without clear boundaries, while preserving the trabecular structure, especially at the border with the implant. The bone in this case does not exhibit focal deformations typically seen in osteolytic changes. This is because the mechanism of bone loss is related stress bypass in the distal direction, consequently resulting in reduced loading bone in the proximal regions (c)
							
					


				
								


		

			Download (55KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			3.
			Fig. 5. A 40-year-old patient in 2014 underwent left THA for dysplastic hip arthritis, with a canal fill index of 0.63 in the 1st zone, 0.79 in the 2nd zone, and 1.0 in the 3rd zone (a). At the time of the survey, the patient was satisfied with 10 points, and VAS pain score was 0. X-rays taken 6 years later show signs of stress shielding syndrome of the 3rd degree, characterized by thinning of the inner cortical layer below the level of the lesser trochanter (b)
							
					


				
								


		

			Download (38KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			4.
			Fig. 6. A 49-year-old patient: bilateral hip dysplasia with high dislocation of the left hip (C2 according to Hartofilakidis) and low dislocation of the right hip (B2 according to Hartofilakidis). In June 2011, left THA was performed with a shortening osteotomy according to Paavilaainen. In March 2012, right THA was performed (a). On follow-up X-rays in February 2014, radiolucency lines are already detected in zones 1, 2, 6, and 7 of Gruen (b). However, until the beginning of 2020, there were no clinical manifestations of femoral component loosening. On X-rays in September 2020, the radiolucency lines became more pronounced (c), and the patient complained of hip pain after loading. Revision of the femoral component was performed (d)
							
					


				
								


		

			Download (188KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			5.
			Fig. 1. Distribution of observations by the type of femoral stem
							
					


				
								


		

			Download (18KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			6.
			Fig. 2. Survival of endoprostheses according to the Kaplan-Meier method
							
					


				
								


		

			Download (26KB)
		


		

			Indexing metadata
		

				

			7.
			Fig. 3. Average score on the HHS before and after surgery: a — Alloclassic; b — SL-PLUS MIA
							
					


				
								


		

			Download (29KB)
		


		

			Indexing metadata
		

	
				

						

				
				
			

			                    


			                   
                



			

		Copyright (c) 2023 Eco-Vector
				


					Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
			












 





	
	
	

	

		

		

		

			
Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»


1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.


2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.


3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».


4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».


5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.


6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.


7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А


8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.


9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.


10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».