Comparative Evaluation of Custom-Made Components and Standard Implants for Acetabular Reconstruction in Revision Total Hip Arthroplasty

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The use of custom-made acetabular components is one of the promising methods for reconstruction of the acetabulum in cases of significant defects, including those associated with pelvic bone dissociation. It allows achieving stable fixation and restoring the biomechanics of the hip joint.

Aim of the study — to compare the results of using individually designed components, supportive antiprotrusion rings, augments, and hemispherical components in revision total hip arthroplasty for type IIIB bone defects according to Paprosky classification.

Methods. The study analyzed the treatment outcomes of 90 patients with type IIIB bone defects who underwent revision total hip arthroplasty between 2017 and 2022. Patients were divided into three groups: the first group received individually designed acetabular components, the second group received augments with hemispheres, and the third group had antiprotrusion cages implanted. The analysis included the reasons for revision surgery, operation duration, blood loss volume, and type of revision procedure. Pain and functional outcomes were assessed with WOMAC, Harris Hip Score, and VAS scales.

Results. 3D-printed constructs were more frequently implanted in patients with pelvic bone dissociation. The first group showed a significantly positive dynamic in functional outcomes. Complications were diagnosed in 27 (30%) cases: joint instability (dislocation) in 10 (11.1%) patients, periprosthetic infection in 8 (8.8%), aseptic loosening in 4 (4.4%), and sciatic nerve neuropathy in 5 (5.5%) patients. The number of these complications was higher in the second and third groups of patients.

Conclusion. Custom-made implants using 3D technologies are a preferable option for revision total hip arthroplasty in patients with type IIIB defects according to Paprosky classification, especially in cases of pelvic bone dissociation.

About the authors

Valeriy Y. Murylev

Sechenov First Moscow State Medical Univesity; S. P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Author for correspondence.
Email: nmuril@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5753-8926

Professor, Doctor of medicine (Md, PhD), The head of Moscow City Joint arthroplasty center

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991; 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Grigorii A. Kukovenko

Sechenov First Moscow State Medical Univesity; S. P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: gkukovenko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6700-0222

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991; 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Pavel M. Elizarov

Sechenov First Moscow State Medical Univesity; S. P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: elizarov_07@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0217-2434

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991; 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Yaroslav A. Rukin

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University

Email: yar.rukin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7355-8556

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991

Alexey V. Muzychenkov

Sechenov First Moscow State Medical Univesity; S. P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: amuzychenkov@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-3933-672X

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991; 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Aleksandr I. Rudnev

I.M.Sechenov First Moscow State Medical; UniversityS. P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: ruda310895@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4490-2922

PhD applican

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 11999;2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Aleksandr G. Zhuchkov

S.P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: Nas1674249@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6486-4567

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Semen S. Alekseev

S.P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: semen.alekseev.92@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7599-7472

травматолог-ортопед

Russian Federation, 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Dmitrii S. Bobrov

Sechenov First Moscow State Medical Univesity; S. P. Botkin Moscow City Clinical Hospital

Email: dsbmed@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1190-7498

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991; 2nd Botkinsky pr-d, 2 5, 125284, Moscow

Valeriy G. Germanov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University

Email: valgers@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1639-0555

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 8-2, Trubetskaya str., Moscow, 119991

References

  1. Yoon P.W., Lee Y.K., Ahn J., Jang E.J., Kim Y., Kwak H.S. et al. Epidemiology of hip replacements in Korea from 2007 to 2011. J Korean Med Sci. 2014;29(6):852-858. doi: 10.3346/jkms.2014.29.6.852.
  2. Telleria J.J., Gee A.O. Classifications in brief: Paprosky classification ofacetabular bone loss. Clin Orthop Relat Res. 2013;471(11):3725-3730. doi: 10.1007/s11999-013-3264-4.
  3. Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Денисов А.О. Классификации дефектов вертлужной впадины: дают ли они объективную картину сложности ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава? (критический обзор литературы и собственных наблюдений). Травматология и ортопедия России. 2019;25(1):122-141. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-1-122-141.
  4. Tikhilov R.M., Shubnyakov I.I., Denisov A.O. Classifications of Acetabular Defects: Do They Provide an Objective Evidence for Complexity of Revision Hip Joint Arthroplasty? (Critical Literature Review and Own Cases). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(1):122-141. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-1-122-141.
  5. Parvizi J., Tan T.L., Goswami K., Higuera C., Della Valle C., Chen A.F. et al. The 2018 Definition of Periprosthetic Hip and Knee Infection: An Evidence-Based and Validated Criteria. J Arthroplasty. 2018;33(5): 1309-1314.e2. doi: 10.1016/j.arth.2018.02.078.
  6. Dall’Ava L., Hothi H., Henckel J., Di Laura A., Shearing P., Hart A. Comparative analysis of current 3D printed acetabular titanium implants. 3D Print Med. 2019;5(1):15. doi: 10.1186/s41205-019-0052-0.
  7. Корыткин А.А., Новикова Я.С., Морозова Е.А., Герасимов С.А., Ковалдов К.А., Эль Мудни Ю.М. Индивидуальные трехфланцевые вертлужные компоненты при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава у пациентов со значительными дефектами вертлужной впадины: планирование, хирургическая техника, результаты. Травматология и ортопедия России. 2020;26(2):20-30. doi: 10.21823/2311-2905-2020-26-2-20-30.
  8. Korytkin A.A., Novikova Ya.S., Morozova E.A., Gerasimov S.A., Kovaldov K.A., El moudni Yo.M. Custom Triflange Acetabular Components for Revision Hip Arthroplasty in the Patients with Severe Acetabular Defects: Planning, Surgical Technique, Outcomes. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2020;26(2):20-30. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2020-26-2-20-30.
  9. Bozic K.J., Kamath A.F., Ong K., Lau E., Kurtz S., Chan V. et al. Comparative Epidemiology of Revision Arthroplasty: Failed THA Poses Greater Clinical and Economic Burdens Than Failed TKA. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(6):2131-2138. doi: 10.1007/s11999-014-4078-8.
  10. Tikhilov R.M., Dzhavadov A.A., Kovalenko A.N., Bilyk S.S., Denisov A.O., Shubnyakov I.I. Standard Versus Custom-Made Acetabular Implants in Revision Total Hip Arthroplasty. J Arthroplasty. 2022;37(1):119-125. doi: 10.1016/j.arth.2021.09.003.
  11. Berend M.E., Berend K.R., Lombardi A.V., Cates H., Faris P. The patient-specific triflange acetabular implant for revision total hip athroplasty in patients with severe acetabular defects: planning, implantation, and results. Bone Joint J. 2018;100-B (1 Supple A):50-54. doi: 10.1302/0301-620X.100B1.BJJ-2017-0362.R1.
  12. Zampelis V., Flivik G. Custom-made 3D-printed cup-cage implants for complex acetabular revisions: evaluation of pre-planned versus achieved positioning and 1-year migration data in 10 patients. Observational Study. Acta Orthop. 2021;92(1):23-28. doi: 10.1080/17453674.2020.1819729.
  13. Yao A., George D.M., Ranawat V., Wilson C.J. 3D Printed Acetabular Components for Complex Revision Arthroplasty. Indian J Orthop. 2021;55(3):786-792. doi: 10.1007/s43465-020-00317-x.
  14. Wyatt M.C. Custom 3D-printed acetabular implants in hip surgery – innovative breakthrough or expensive bespoke upgrade? Hip Int. 2015. 25(4):375-379. doi: 10.5301/hipint.5000294. .
  15. Aprato A., Giachino M., Bedino P., Mellano D., Piana R., Massè A. Management of Paprosky type three B acetabular defects by custom-made components: early results. Int Orthop. 2019;43(1):117-122. doi: 10.1007/s00264-018-4203-5.
  16. DeLee J.G. Charnley J. Radiological demarcation of cemented sockets in total hip replacement. Clin Orthop Relat Res. 1976;(121):20-32. doi: 10.1097/00003086-197611000-00003.
  17. Jeong M., Kim H.J., Lim S.J., Moon Y.W., Park Y.S. Revision total hip arthroplasty using tantalum augmentin patients with Paprosky III or IV acetabular bonedefects: a minimum 2-year follow up study. Hip Pelvis. 2016;28(2):98-103. doi: 10.5371/hp.2016.28.2.98.
  18. Shi H.F., Xiong J., Chen Y.X., Wang J.f., Wang Y.H. Radiographic analysis of the restoration of hip joint center following open reduction and internal fixation of acetabular fractures: a retrospective cohort study. BMC Musculoskelet Disord. 2014;15(1):277. doi: 10.1186/1471-2474-15-277.
  19. Weber M., Renkawitz T., Voellner F., Craiovan B., Greimel F., Worlicek M. et al. Revision Surgery in Total Joint Replacement Is Cost-Intensive. Biomed Res Int. 2018;2018:8987104. doi: 10.1155/2018/8987104.
  20. The National Joint Register. 15th Annual report; 2018. https://www.hqip.org.uk/resource/national-joint-registry-15th-annual-report-2018/#.Y9FWQpZn2Uk.
  21. Durand-Hil M., Henckel J., Di Laura A., Hart A. Can custom 3D printed implants successfully reconstruct massive acetabular defects? A 3D-CT assessment. J Orthop Res. 2020;38(12):2640-2648. doi: 10.1002/jor.24752.
  22. Тихилов Р.М., Джавадов А.А., Коваленко А.Н., Денисов А.О., Демин А.С., Ваграмян А.Г. и др. Какие особенности дефекта вертлужной впадины влияют на выбор ацетабулярного компонента при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава? Травматология и ортопедия России. 2020;26(2):31-49. doi: 10.21823/2311-2905-2020-26-2-31-49.
  23. Tikhilov R.M., Dzhavadov A.A., Kovalenko A.N., Denisov A.O., Demin A.S., Vahramyan A.G. et al. What Characteristics of the Acetabular Defect Influence the Choice of the Acetabular Component During Revision Hip Arthroplasty? Traumatology and Orthopedics of Russia. 2020;26(2):31-49. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2020-26-2-31-49.
  24. Ibrahim M.S., Raja S., Haddad F.S. Acetabular impaction bone grafting in total hip replacement. Bone Joint J. 2013;95-B (11 Suppl A):98-102. doi: 10.1302/0301-620X.95B11.32834.
  25. Lee P.T., Raz G., Safir O.A., Backstein D.J., Gross A.E. Long-term results for minor column allografts in revision hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 2010;468(12):3295-3303. doi: 10.1007/s11999-010-1591-2.
  26. Buttaro M.A., Comba F., Pusso R., Piccaluga F. Acetabular revision with metal mesh, impaction bone grafting, and a cemented cup. Clin Orthop Relat Res. 2008;466(10):2482-2490. doi: 10.1007/s11999-008-0442-x.
  27. Lakstein D., Backstein D., Safir O., Kosashvili Y., Gross A.E. Trabecular Metal cups for acetabular defects with 50% or less host bone contact. Clin Orthop Relat Res. 2009;467(9):2318-2324. doi: 10.1007/s11999-009-0772-3.
  28. Mancino F., Cacciola G., Di Matteo V., De Marco D., Greenberg A., Perisano C. et al. Reconstruction options and outcomes for acetabular bone loss in revision hip arthroplasty. Orthop Rev (Pavia). 2020;12(Suppl 1):8655. doi: 10.4081/or.2020.8655.
  29. Whitehouse M.R., Masri B.A., Duncan C.P., Garbuz D.S. Continued good results with modular trabecular metal augments for acetabular defects in hip arthroplasty at 7 to 11 years. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(2):521-527. doi: 10.1007/s11999-014-3861-x.
  30. Hansen E., Shearer D., Ries M.D. Does a cemented cage improve revision THA for severe acetabular defects? Clin Orthop Relat Res. 2011;469(2):494-502. doi: 10.1007/s11999-010-1546-7.
  31. Eltorai A.E., Nguyen E., Daniels A.H. Three-Dimensional Printing in Orthopedic Surgery. Orthopedics. 2015;38(11):684-687. doi: 10.3928/01477447-20151016-05.
  32. Gruber M.S., Jesenko M., Burghuber J., Hochreiter J., Ritschl P., Ortmaier R. Functional and radiological outcomes after treatment with custom-made acetabular components in patients with Paprosky type 3 acetabular defects: short-term results. Clinical Trial. BMC Musculoskelet Disord. 2020;21(1):835. doi: 10.1186/s12891-020-03851-9.
  33. Berasi C.C. 4th, Berend K.R., Adams J.B., Ruh E.L., Lombardi A.V. Jr. Are custom triflange acetabular components effective for reconstruction of catastrophic bone loss? Clin Orthop Relat Res. 2015;473(2):528-535. doi: 10.1007/s11999-014-3969-z.
  34. Taunton M.J., Fehring T.K., Edwards P., Bernasek T., Holt G.E., Christie M.J. Pelvic discontinuity treated with custom triflange component: a reliable option. Clin Orthop Relat Res. 2012;470(2):428-434. doi: 10.1007/s11999-011-2126-1.
  35. Тихилов Р.М., Джавадов А.А., Денисов А.О., Чилилов А.М., Черкасов М.А., Билык С.С. и др. Анализ экономической эффективности использования индивидуальных и серийных вертлужных конструкций при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Гений ортопедии. 2022;28(2): 234-240. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-234-240.
  36. Tikhilov R.M., Dzhavadov A.A., Denisov A.O., Сhililov A.M., Cherkasov M.A., Bilyk S.S. et al. Cost-effectiveness analysis of custom-made and serial acetabular components in revision hip arthroplasty. Orthopaedic Genius. 2022;28(2):234-240. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-234-240.
  37. Корыткин А.А., Захарова Д.В., Новикова Я.С., Горбатов Р.О., Ковалдов К.А., Эль Мудни Ю.М. Опыт применения индивидуальных трехфланцевых вертлужных компонентов при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2017;23(4): 101-111. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-101-111.
  38. Korytkin A.A., Zakharova D.V., Novikova Ya.S., Gorbatov R.O., Kovaldov K.A., El Moudni Y.M. Custom Triflange acetabular components in Revision Hip Replacement (Experience Review). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2017;23(4):101-111. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-101-111.
  39. Goodman G.P., Engh C.A.Jr. The custom triflange cup: build it and they will come. Bone Joint J. 2016;98-B (1 Suppl A):68-72. doi: 10.1302/0301-620X.98B.36354.
  40. Van Eemeren A., Vanlommel J., Vandekerckhove M. Acetabular reconstruction with a custom-made triflange acetabular component through direct anterior approach — A case report. J Clin Orthop Trauma. 2020;11(Suppl 2): S211-S213. doi: 10.1016/j.jcot.2020.02.006.
  41. Kawalkar A.C., Kalanie A., Neil M.J. Excellent Midterm Results of Triflange Patient Matched Implants for Extensive Acetabular Bone Defect. Hip Pelvis. 2021;33(2):87-95.doi: 10.5371/hp.2021.33.2.87.
  42. Berasi C.C. 4th., Berend K.R., Adams J.B., Ruh E.L., Lombardi A.V. Jr. Are custom triflange acetabular components effective for reconstruction of catastrophic bone loss? Clin Orthop Relat Res. 2015;473(2):528-535. doi: 10.1007/s11999-014-3969-z.
  43. Citak M., Kochsiek L., Gehrke T., Haasper C., Suero E.M., Mau H. Preliminary results of a 3D-printed acetabular component in the manage ment of extensive defects. Hip Int. 2018;28(3):266-271. doi: 10.5301/hipint.5000561.
  44. DeBoer D.K., Christie M.J., Brinson M.F., Morrison J.C. Revision total hip arthroplasty for pelvic discontinuity. J Bone Joint Surg Am. 2007;89(4):835-840. doi: 10.2106/JBJS.F.00313.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Title page
Download (12KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Preoperative digital planning based on 3D visualization: a — evaluation of acetabular bone defect before component removal; b — evaluation of acetabular bone defect after component removal (the red area indicates the portion to be removed for accurate positioning of the implant component); c — fixation of the custom-made acetabular component with screws

Download (101KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Tactile 3D model of the pelvis at a 1:1 scale

Download (36KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Individually manufactured pelvis fragment, component, and trial model of the acetabulum. The red circle indicates an additional recess at «6 o’clock» for optional orientation during implant positioning

Download (50KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Trial component fitting: a — on the pelvis model; b — in the wound

Download (72KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Implantation of the individually designed 3D-printed acetabular component

Download (43KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Evaluation of stability and positioning of the implanted 3D-printed acetabular component: а X-ray images (a) and tomograms (b) of the pelvic bones

Download (266KB)
Indexing metadata
9. Fig. 7. Pelvis X-rays after revision total hip replacement: a — dislocation of the prosthesis head (dual mobility system); b — after open reduction with an increase of the prosthesis head (dual mobility system)

Download (73KB)
Indexing metadata
10. Fig. 8. X-ray of the right hip two years after partial revision hip replacement — fracture of one of the flanges of the 3D-printed component (indicated by an arrow)

Download (17KB)
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».