Long-term results of primary and revision oncological endoprosthetics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Increased overall survival leads to a significant increase in the service life of implants. Currently, no joint replacement systems are failure-free, which reduces the service life.

AIM: To assess and systematize the main complications of primary and revision joint replacement surgery, identify the main causes of these complications at various stages of joint replacement based on literature data and analysis of own findings in a large patient population, and develop treatment approaches.

MATERIALS AND METHODS: The study included 1,292 patients with primary bone and soft tissue sarcomas, as well as metastatic and benign bone tumors, with 1,671 primary and revision joint replacement surgeries of varying extent performed between January 1992 and January 2020. The proportion of males and females who underwent joint replacement surgery was approximately equal. Joint replacement surgery was performed in 886 (68.6%) patients with primary cancer, 144 (11.1%) patients with metastases to long bones, and 262 (20.3%) patients with benign tumors.

RESULTS: During the study period, the overall incidence of complications was 1.4 times higher in the revision joint replacement surgery group (38.1%) compared to the primary joint replacement surgery group (26.6%). The most common type I–IV complications included unstable implants two and more years post-surgery (type IIB) and broken implants (type IIIA). As a result of innovative modifications, the overall incidence of type I–IV complications in primary and revision joint replacement surgery decreased to 16.5% and 24.3%, respectively. The most common cancer-related complication of primary joint replacement surgery was tumor recurrence (type V), accounting for 9.5% of cases. Tapered and cylindrical stems were the best shapes for primary and revision joint replacement surgery. The best stability was observed for 60–100 mm long stems in upper extremity joint replacement and 110–150 mm long stems in lower extremity joint replacement. Stems longer than 160 mm can only be used in revision joint replacement surgery. Adequate perioperative antibiotic prophylaxis reduced the risk of implant site infections.

CONCLUSION: High-quality cement mantle formation, stems that match the diameter and shape of the medullary canal, and optimal stem length decrease the incidence of early aseptic instability. The study used a set of preventive measures, including strict compliance with standardized antibiotic therapy regimens during and after surgery, surgical technique modifications, perioperative patient management, and informing patients about the risks of infectious complications. These measures decreased the incidence of early implant site infections after primary and revision joint replacement surgery for a period of 28 years. The efficacy of combination treatment for these diseases has a direct impact on the incidence of local tumor recurrence. Surgical technique modifications based on tumor grade significantly increased treatment efficacy.

About the authors

Anatolii V. Sokolovskii

National Medical Research Center of Oncology named after N.N. Blokhin

Author for correspondence.
Email: avs2006@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8181-019X
SPIN-code: 8261-4838

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Vladimir A. Sokolovskii

National Medical Research Center of Oncology named after N.N. Blokhin

Email: arbat.62@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0558-4466

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Mamed D. Aliev

Herzen Moscow Oncology Research Center

Email: oncology@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-2706-4138

MD, Dr. Sci. (Medicine), professor, academician of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Moscow

References

  1. Kaprin AD, Starinsky VV, Shakhzadova AO. Malignant neoplasms in Russia in 2021 (morbidity and mortality). Moscow: OOO «Kompaniya Poligrafmaster»; 2021. Р. 4–22. (In Russ.).
  2. Bone Cancer (Sarcoma of Bone): Statistics. In: Cancer.net [Internet]. Available from: https://www.cancer.net/cancer-types/bone-cancer/statistics
  3. Aliyev MD. Malignant bone tumors. Sarkomy kostej, myagkih tkanej i opuholi kozhi. 2010;(2):3–8. (In Russ.).
  4. Pugh L, Clarkson P, Phillips A, Biau D, Masri B. Tumor endoprosthesis revision rates increase with peri-operative chemotherapy but are reduced with the use of cemented implant fixation. J Arthroplasty. 2014;29(7):1418–1422. doi: 10.1016/j.arth.2014.01.010
  5. Capanna R, Scoccianti G, Frenos F, et al. What was the survival of megaprostheses in lower limb reconstructions after tumor resections? Clin Orthop Relat Res. 2015;473(3):820–830. doi: 10.1007/s11999-014-3736-1
  6. Pala E, Trovarelli G, Calabro T, et al. Survival of Modern Knee Tumor Megaprostheses: Failures, Functional Results, and a Comparative Statistical Analysis. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(3):891–899. doi: 10.1007/s11999-014-3699-2
  7. Benevenia J, Kirchner R, Patterson F, et al. Outcomes of a modular intercalary endoprosthesis as treatment for segmental defects of the femur, tibia, and humerus. Clin Orthop Relat Res. 2016;474(2):539–548. doi: 10.1007/s11999-015-4588-z
  8. Henderson ER, O’Connor MI, Ruggieri P, et al. Classification of failure of limb salvage after reconstructive surgery for bone tumours. Bone Joint J. 2014;96-B(11):1436–1440. doi: 10.1302/0301-620X.96B11.34747
  9. Coathup MJ, Batta V, Pollock RC, et al. Long-term survival of cemented distal femoral endoprostheses with a hydroxyapatite-coated collar: a histological study and a radiographic follow-up. Bone Joint Surg Am. 2013;95(17):1569–1575. doi: 10.2106/JBJS.L.00362
  10. Grimer RJ, Aydin BK, Wafa H, et al. Very long-term outcomes after endoprosthetic replacement for malignant tumours of bone. Bone Joint J. 2016;98-B(6):857–864. doi: 10.1302/0301-620X.98B6.37417
  11. Schmolders J, Koob S, Schepers P, et al. Silver-coated endoprosthetic replacement of the proximal humerus in case of tumour-is there an increased risk of periprosthetic infection by using a trevira tube? Int Orthop. 2017;41(2):423–428. doi: 10.1007/s00264-016-3329-6
  12. Abu-Amer Y, Darwech I, Clohisy JC. Aseptic loosening of total joint replacements: mechanisms underlying osteolysis and potential therapies. Arthritis Res Ther. 2007;9(Suppl. 1):6. doi: 10.1186/ar2170
  13. Gallo J, Goodman SB, Konttinen YT, Wimmer MA, Holink M. Osteolysis around total knee arthroplasty: A review of pathogenetic mechanisms. Acta Biomaterialia. 2013;9(9):8046–8058. doi: 10.1016/j.actbio.2013.05.005
  14. Myers GJC, Abudu AT, Carter SR, Tillman RM, Grimer RJ. The long-term results of endoprosthetic replacement of the proximal tibia for bone tumours. J Bone Joint Surg [Br]. 2007;89(12):1632–1637. doi: 10.1302/0301-620X.89B12.19481
  15. Bischel OE, Klein SB, Gantz S, et al. Modular tumor prostheses: are current stem designs suitable for distal femoral reconstruction? A biomechanical implant stability analysis in Sawbones. Arch Orthop Trauma Surg. 2019;139(6):843–849. doi: 10.1007/s00402-019-03158-y
  16. Jeys L, Grimer R. The long-term risks of infection and amputation with limb salvage surgery using endoprostheses. Recent Results Cancer Res. 2009;179:75–84. doi: 10.1007/978-3-540-77960-5_7
  17. Pala E, Henderson ER, Calabro T, et al. Survival of current production tumor endoprostheses: Complications, functional results, and a comparative statistical analysis. J Surg Oncol. 2013;108(6):403–408. doi: 10.1002/jso.23414
  18. Höll S, Schlomberg A, Gosheger G, et al. Distal femur and proximal tibia replacement with megaprosthesis in revision knee arthroplasty: a limb-saving procedure. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2012;20(12):2513–2518. doi: 10.1007/s00167-012-1945-2
  19. Wang В, Wu Q, Liu J, Yang S, Shao Z. Endoprosthetic reconstruction of the proximal humerus after tumour resection with polypropylene mesh. International Orthopaedics (SICOT). 2015;39(3):501–506. doi: 10.1007/s00264-014-2597-2
  20. Kostuj T, Baums MH, Schaper K, Meurer A. Midterm Outcome after Mega-Prosthesis Implanted in Patients with Bony Defects in Cases of Revision Compared to Patients with Malignant Tumors. The Journal of Arthroplasty. 2015;30(9):1592–1596. doi: 10.1016/j.arth.2015.04.002
  21. Dmitrieva NV, Petukhova IN. Postoperative infectious complications. Moscow: Prakticheskaya medicina; 2013. Р. 113–135. (In Russ.). doi: 10.18027/2224–5057–2016–4s1-48–53
  22. Aliyev MD, Sokolovsky VA, Dmitrieva NV. Complications in endoprosthetics of patients with bone tumors. Vestnik RONC im. N.N. Blohina RAMN. 2003;2(1):35–39. (In Russ.).
  23. Sigmund IK, Gamper J, Weber C, et al. Efficacy of different revision procedures for infected megaprostheses in musculoskeletal tumour surgery of the lower limb. PLoS One. 2018;13(7):e0200304. doi: 10.1371/journal.pone.0200304
  24. Schwartz AJ, Kabo JM, Eilber FC, Eilber FR, Eckardt JJ. Cemented Distal Femoral Endoprostheses for Musculoskeletal Tumor. Clin Orthop Relat Res. 2010;468(8):2198–2210. doi: 10.1007/s11999-009-1197-8
  25. Wu JS, Hochman MG. Bone Tumors: A Practical Guide to Imaging. Berlin: Springer; 2012. P. 1–9.
  26. Weinschenk RC, Wang WL, Lewis VO. Chondrosarcoma. J Am Acad Orthop Surg. 2021;29(13):553–562. doi: 10.5435/JAAOS-D-20-01188
  27. Panez-Toro I, Muñoz-García J, Vargas-Franco JW, et al. Advances in Osteosarcoma. Curr Osteoporos Rep. 2023;21(4):330–343. doi: 10.1007/s11914-023-00803-9
  28. Bacci G, Forni C, Longhi A, et al. Local recurrence and local control of non-metastatic osteosarcoma of the extremities: a 27-year experience in a single institution. J Surg Oncol. 2007;96(2):118–123. doi: 10.1002/jso.20628
  29. Rothzerg E, Pfaff AL, Koks S. Innovative approaches for treatment of osteosarcoma. Exp Biol Med (Maywood). 2022;247(4):310–316. doi: 10.1177/15353702211067718
  30. Nathan SS, Gorlick R, Bukata S, et al. Treatment algorithm for locally recurrent osteosarcoma based on local disease-free interval and the presence of lung metastasis. Cancer. 2006;107(7):1607–1616. doi: 10.1002/cncr.22197
  31. Rodriguez-Galindo C, Shah N, McCarville MB, et al. Outcome after local recurrence of osteosarcoma: the St. Jude Children’s Research Hospital experience (1970–2000). Cancer. 2004;100(9):1928–1935. doi: 10.1002/cncr.20214
  32. Takeuchi A, Lewis VO, Satcher RL, et al. What are the factors that affect survival and reapse after local recurrence of osteosarcoma? Clin Orthop Relat Res. 2014;472(10):3188–3195. doi: 10.1007/s11999-014-3759-7
  33. Zhang C, Hu J, Zhu K, et al. Survival, complications and functional outcomes of cemented megaprostheses for high-grade osteosarcoma around the knee. International Orthopaedics (SICOT). 2018;42(4):927. doi: 10.1007/s00264-018-3770-9
  34. Hung GY, Yen HJ, Yen CC, Wu PK. Improvement in High-Grade Osteosarcoma Survival: Results from 202 Patients Treated at a Single Institution in Taiwan. Medicine (Baltimore). 2016;95(15):e3420. doi: 10.1097/MD.0000000000003420

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Number of primary and revision surgeries performed by year over a 28-year period.

Download (287KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Distribution of patients in primary and revision endoprosthetics by age groups.

Download (192KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Morphological structure of primary and revision endoprosthetics. Note. МТС — metastatic.

Download (158KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of primary and revision endoprosthetics depending on the localization.

Download (322KB)
Indexing metadata
6. Fig. 8. Event-free survival of patients with benign, primary malignant and metastatic bone tumors, %.

Download (207KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Structure of bacterial strains in primary and revision endoprosthetics.

Download (311KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Treatment methods for periprosthetic joint infection.

Download (191KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Event-free survival of patients with benign, primary malignant and metastatic bone tumors, %.

Download (89KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».