Muurvaste protheses

Meneer De Groot zit monter op het bed dat een verpleegkundige heeft binnengereden op de afdeling radiologie in het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC). Zijn linker elleboog is verbonden, maar verder ziet De Groot er niet uit alsof hij een ingreep heeft ondergaan die hem veel pijn zal besparen.

Maar zojuist lag hij toch echt op de behandeltafel in de CTscanner. Een plek waar normaal gesproken alleen röntgenbeelden worden gemaakt van bloedvaten, organen of botten. De Groot is echter meteen ter plekke behandeld aan zijn zes jaar oude elleboogprothese, die los was gaan zitten door een val. De pijn die hij sindsdien had, maakte hem het gebruik van zijn arm onmogelijk. Meneer De Groot is 81 jaar en slikt medicijnen voor zijn hart. In andere ziekenhuizen krijgen mensen met een zwakke gezondheid meestal deze boodschap van de orthopeed: leer maar leven met de pijn, want de kans op complicaties bij operatie is te groot. Het LUMC en de TU Delft hebben de afgelopen jaren samen een techniek ontwikkeld die zo’n grote operatie, waarbij de prothese wordt vervangen door een nieuwe, onnodig maakt en die mensen als De Groot helpt.

Slechts twee holle naalden gaan er in het bot van De Groots elleboog, die daardoor niet helemaal opengesneden hoeft te worden. Dat scheelt naast medisch risico veel tijd en geld. Want ga maar na: er is geen operatiekamer nodig, de patiënt ligt niet meerdere dagen, maar een dagdeel in het ziekenhuis, er wordt slechts plaatselijk verdoofd en ook prettig: een verder goede prothese hoeft niet uit het bot te worden gewrikt – soms moet dat bot zelfs gespleten worden – om er daarna weer een nieuwe in te zetten. Al met al kost de ingreep, als alles goed gaat, 3500 euro. Een operatie waarbij een prothese wordt vervangen komt al gauw op 50 duizend euro, als er geen complicaties optreden.

Medical Delta

Het geheim? Het injecteren van polymethylmethacrylaat, dat doet denken aan tweecomponentenlijm, al spreken de artsen van cement. Op de eerste naald in de arm wordt een slangetje aansloten via welke de orthopeed heel langzaam enkele milliliters van de ‘lijm’ het bot in spuit. Uit de tweede naald kan vocht uit het bot weg, zodat de druk niet te hoog wordt. Na een minuut of vijftien wordt het cement hard en zit de prothese weer vast.

Deze behandelmethode is ontwikkeld door orthopeed Rob Nelissen, in samenwerking met werktuigbouwkundige Edward Valstar, die in het najaar van 2012 is aangesteld als Antoni van Leeuwenhoekhoogleraar aan de TU. Valstar startte zijn carrière twintig jaar geleden aan de Universiteit Leiden. Daar stond hij aan de wieg van de biomechanics and imaging group binnen de afdeling orthopedie. Twaalf jaar geleden kwam daar een aanstelling op de Delftse faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen (3mE) bij, op de afdeling biomechanical engineering. Sindsdien werkt hij vijftig procent voor Leiden, vijftig procent voor Delft, binnen de Medical Delta. Valstar is de schakel tussen de techneuten in Delft en de medici in Leiden. Er zijn samenwerkingen met tal van binnen- en buitenlandse onderzoeksinstellingen, geld komt van bedrijfsleven en onderzoeksfinanciers.

In 2007 kreeg Valstar een Vidisubsidie van maximaal achthonderdduizend euro voor zijn onderzoek naar de vroege behandeling van loszittende protheses met minimaal invasieve interventie.

Ontwikkelingslanden

Meneer De Groot plukt vandaag de vruchten daarvan. Doodstil moet hij liggen tijdens de behandeling. Hij ligt op zijn linkerzij, zijn linkerarm gebogen voor hem, vastgebonden aan de behandeltafel. Orthopeed Rob Nelissen en interventieradioloog Arjan van Erkel dekken De Groots bovenlichaam zoveel mogelijk af, nadat zij een CT-scan hebben gemaakt. Met de beelden van het binnenste van De Groots elleboog hebben zij eerst heel nauwkeurig bepaald waar de naalden het bot in moeten. Op de röntgenfoto’s is de ruimte rondom de prothese goed te zien. Daar moet het cement straks komen. Voorafgaand aan de operatie legt Valstar uit dat als er wat mis gaat met gewrichtsprotheses, het voornamelijk is dat ze los in het bot komen te zitten. Wereldwijd worden er jaarlijks 2,5 miljoen knie- en heupprotheses geplaatst (elleboogprotheses komen veel minder vaak voor, maar het gaat om een vergelijkbaar gewricht). In 2030 zullen dat er drie keer zoveel zijn doordat mensen ouder worden, er vaker sprake is van overgewicht waardoor gewrichten sneller slijten en protheses beschikbaar komen voor mensen in ontwikkelingslanden.

Bij tien procent van alle protheses gaat het mis: die moeten binnen tien jaar vervangen worden. Soms komt dat door een botbreuk (7 procent) zoals in het geval van De Groot. Iets vaker zijn infecties de oorzaak (8 procent), maar meestal (72 procent) worden protheses vervangen doordat ze na verloop van tijd los zijn gaan zitten. Dat laatste kan komen door een te grote belasting doordat de prothese niet helemaal goed is geplaatst of doordat het ontwerp niet goed is, of door materiaalslijtage.

Valstar legt uit wat er gebeurt wanneer een prothese los gaat zitten. “Er vormt zich dan fibreus weefsel rondom een prothese, dat is een soort drijfzand. Dat weefsel zorgt ervoor dat de prothese niet meer goed vast zit in het bot. Dat geeft klachten. Daar komt bij dat het fibreuze weefsel het nog gezonde bot aantast; er kunnen zelfs gaten ontstaan. Tot voor kort was de enige optie om het fibreuze weefsel én de prothese eruit te halen en te vervangen door een nieuwe, grotere prothese. Vaak moet je het bot splijten om erbij te komen. Daarna moet je dat bot weer aan elkaar zetten. Als reactie daarop kan het lichaam op de aangedane plaats zelfs nieuw bot aanmaken in de spieren. Dat kan tot vergroeiingen en nieuwe pijn leiden. Een ingreep voor de patiënt, dus, die niet zonder bijwerkingen is. En dat terwijl de prothese zelf vaak nog helemaal goed was.”

Vreemde geur

Ook de prothese van meneer De Groot is nog prima in orde. Zes jaar geleden kreeg hij er één in beide ellebogen. De rechter functioneert nog gewoon, de linker had dat waarschijnlijk ook gedaan als De Groot niet was gevallen. Orthopeed Nelissen verdooft eerst de elleboog. Daarna begint hij de eerste naald, die een vlijmscherpe punt heeft, in het bot te draaien. Constant houden hij en interventieradioloog Van Erkel de beelden van de CT-scanner in de gaten om te zien of de naald onder de goede hoek het bot in gaat. Na wat zoeken komt de naald precies goed uit in het fibreuze weefsel tussen bot en prothese. Nadat ook de tweede naald zit, maken de artsen de verpakking open van de ‘tweecomponentenlijm’. De poeder doen ze bij de vloeistof. Daarna mengen ze de twee ingrediënten een paar minuten in een speciaal apparaat. Een vreemde geur komt vrij. Nelissen bekijkt het mengsel en is tevreden. “Het is lekker dun, we kunnen beginnen.” Hij sluit het reservoir met cement via een slangetje aan op de eerste naald in De Groots elleboog en drukt heel langzaam wat cement naar binnen. Op de beelden van de CTscanner is te zien dat de polymethylmethacrylaat het bot in loopt. Uit de tweede naald druppelt wat vocht. De Groot ligt intussen heel rustig op de behandeltafel. Slechts één keer doet de druk in zijn bot hem zo’n pijn dat Nelissen even moet stoppen. Nog geen vijf milliliter gaat er naar binnen. Dan is het al genoeg. Na veertien minuten, als het cement hard is, kunnen de naalden weer uit de elleboog. De artsen zijn tevreden. De Groot wordt verbonden en mag later op de dag naar huis.



De naam van patiënt De Groot is om privacyredenen gefingeerd. Zijn echte naam is bekend bij de auteur.



 

Preventie, detectie, reparatie

In totaal zijn dertig mensen behandeld met een cementinjectie zoals meneer De Groot, allen kwamen zij niet in aanmerking voor een grote operatie. Het is de bedoeling dat over een aantal jaar alle patiënten op deze manier worden behandeld.



Daarvoor moet eerst de door werktuigbouwkundige Edward Valstar bedachte techniek van het verwijderen van fibreus weefsel met waterjetsnijden uitontwikkeld zijn. Een promovendus op 3mE gaat snijden in weefsel op zoek naar de optimale waterdruk die daarvoor nodig is. Als het fibreuze weefsel eerst wordt weggehaald, kunnen de cementinjecties namelijk beter verlopen. Valstar is optimistisch over de kansen die de behandelmethode dan heeft. “Dit gaat de nieuwe standaard worden.”



Het is Valstars ambitie dat protheses een leven lang meegaan. Operaties, ook de minimaal invasieve waarmee het LUMC nu pas net begint, moeten uiteindelijk overbodig worden. De stappen die Valstar en zijn collega’s in die richting zetten zijn te verdelen in drie categorieën: preventie, detectie en reparatie.



Op zijn computer snelt Valstar door een bijna honderd pagina’s tellende presentatie, die hij in het onderwijs gebruikt. Daaruit doemen allerlei deelprojecten op. Zoals een klinische studie naar het effect van een laagje hydroxyapatite, een soort calcium, op de prothese. “Daarmee is een betere fixatie van de prothese in het bot mogelijk.”



Verder werkt Valstar aan de verbetering en ontwikkeling van chirurgische instrumenten, die zo zijn te verstellen dat ze steeds ‘patiëntspecifiek’ zijn. Zo wordt de plaatsing van protheses nauwkeuriger. Dat is ook het doel van computerassistentie. Een bloederige foto van een heupoperatie maakt in één oogopslag duidelijk dat het voor orthopeden moeilijk is om te zien hoe het heupgewricht precies is gepositioneerd. “Veel komt nu aan op fingerspitzengefühl”, merkt Valstar op. Ook omdat er natuurlijk meer is dan het bot van het gewricht alleen. Om een knie zitten banden, er zijn spieren, en een gewricht moet optimaal kunnen bewegen. Verder onderzoek moet het mogelijk maken om rekening te houden met al die factoren op het moment dat een nieuwe prothese geplaatst wordt.



Naast onderzoek in de preventieve sfeer zet Valstar zwaar in op vroegtijdige detectie. “Het is aangetoond dat het een grote voorspellende waarde heeft voor toekomstig falen door loslating als een prothese in het eerste jaar al een beetje beweegt. We zijn bezig met het ontwikkelen van RSA, stereo-röntgentechniek waarmee we heel nauwkeurig verplaatsingen en slijtage in kaart kunnen brengen.”



Dat werkt als volgt: de patiënt gaat op de röntgentafel liggen en twee röntgenapparaten maken foto’s van het gewricht waar hele kleine korreltjes tantalium in het bot gebracht zijn. Bij vergelijking met stereofoto’s van vlak na de plaatsing van de prothese worden de kleinst mogelijke afwijkingen zichtbaar.



Deze kleine verplaatsingen zijn te stabiliseren met een cementinjectie zoals meneer De Groot die heeft gehad. Die methode is heel nieuw en nog niet uitontwikkeld. Maar Valstar denkt verder. Hij heeft ook veel vertrouwen in een biologische benadering, zoals hij dat noemt. Hij legt uit in het bot een evenwicht bestaat van osteoclasten, cellen die bot oplossen, en osteoblasten, die bot maken. “Als ik in het fibreuze weefsel osteoblasten neer kan leggen en daar bepaalde biologische stoffen aan toe kan voegen, dan wordt het drijfzand omgezet in bot. En stel nou dat ik al op voorhand een laagje van deze mix aanbreng op de buitenkant van de prothese. En stel verder dat ik die stoffen kan doen vrijkomen door de prothese op te warmen door de patiënt in de MRI te leggen – die je kunt zien als een grote magnetron. Dan wordt het fibreuze weefsel omgezet in bot zonder dat we hoeven te prikken, laat staan snijden. Het zijn wilde plannen, maar met de biomaterialen-sectie in Delft zijn we er wel mee bezig.”

Productveiligheid

Volgens Valstar worden er te veel nieuwe protheses ontwikkeld, die op de markt komen voordat ze uitgebreid klinisch getest zijn. “Er zijn bewezen goede protheses die 700 à 800 euro kosten. Nieuw ontwikkelde protheses kosten al gauw 3000 tot 3500 euro, zonder dat het bewezen is dat ze beter zijn. Het is dus financieel aantrekkelijk voor bedrijven om steeds te vernieuwen. Ik vind dat dat moet stoppen, want bestaande protheses zijn gewoon goed.” Valstar constateert dat de politiek geen stappen zet om te voorkomen dat nauwelijks geteste protheses verkocht worden. “De politiek moet knopen doorhakken over productveiligheid.”