Total Knee Arthroplasty in Hemodialysis Patients: Routine or Complex Surgery?

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Chronic hemodialysis significantly increases the risks associated with knee replacement. Among the late complications of knee arthroplasty in hemodialysis patients, deep periprosthetic joint infection (PJI) and aseptic loosening are more frequent. The frequency of revision interventions in patients with end-stage kidney disease (ESKD) is substantially higher compared to patients with normal kidney function.

The aim of the study — based on the perioperative parameters and midterm outcomes to justify the primary knee replacement in chronic hemodialysis patients as complex case of arthroplasty.

Methods. A retrospective randomized single-center cohort study was conducted, including 62 patients with various forms of knee osteoarthritis. Patients were divided into two groups: Group 1 — 29 (46.8%) patients with end-stage renal disease (ESRD) undergoing dialysis, Group 2 — 33 (53.2%) patients without kidney pathology. The average follow-up period in both groups was 3.7 years (min — 1, max — 6). The following parameters were assessed: patient age, length of hospital stay, morphocortical index, body mass index (BMI), duration of hemodialysis, functional assessment of the knee joint using the KSS Function Score and Forgotten Joint Score-12 (FJS-12), radiological results on the KRESS, and the frequency of various complications.

Results. In Group 1, patients had significantly lower BMI compared to Group 2. Length of hospital stay in Group 1 were 1.7 times longer. According to the KSS Function Score, no significant differences were observed between the groups in the first 36 months after the operation. However, by the 4th year of follow-up, average KSS Function Score in Group 1 decreased to 77.3 points, which was due to infectious complications. The FJS-12 showed worse scores in Group 2, averaging 68.7 points. After more than three years post-operation, no statistically significant differences were observed between the groups, which was associated with an increase in the number of complications in Group 1. Results on the KRESS after 43 months did not differ between the groups and averaged 4.8 points. Group 1 had more orthopedic complications and cases of PJI, accounting for 7 out of 37.

Conclusion. Age and constitutional characteristics of patients undergoing hemodialysis significantly differ from the normal population. The frequency of complications in Group 1 was 23.5%. These patients require the implantation of more constrained implant components and modular systems. Therefore, primary knee replacement in hemodialysis patients can be classified as a complex case of arthroplasty.

About the authors

Aleksander N. Tsed

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: tsed@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8392-5380

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Nikita E. Mushtin

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: mushtin.nikita@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7264-7861
Scopus Author ID: 57216856539

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

Aleksander K. Dulaev

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: ak.dulaev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4079-5541

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Anton V. Schmeljew

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: schmeljew@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1181-6545
Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Преображенский П.М., Филь А.С., Корнилов Н.Н., Пантелеев А.Н., Гуацаев М.С., Каземирский А.В. и др. Эндопротезирование коленного сустава в клинической практике: анализ 36 350 наблюдений из регистра НМИЦ ТО имени Р.Р. Вредена. Травматология и ортопедия России. 2023;29(3):73-85. doi: 10.17816/2311-2905-9349. Preobrazhensky P.M., Fil A.S., Kornilov N.N., Panteleev A.N., Guatsaev M.S., Kazemirsky A.V. et al. Current State of Knee Arthroplasty in Russia: Analysis of 36,350 Сases from the Register of the Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2023;29(3): 73-85. (In Russian). doi: 10.17816/2311-2905-9349.
  2. Середа А.П., Кочиш А.А., Черный А.А., Антипов А.П., Алиев А.Г., Вебер Е.В. и др. Эпидемиология эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов и перипротезной инфекции в Российской Федерации. Травматология и ортопедия России. 2021;27(3):84-93. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-84-93. Sereda A.P., Kochish A.A., Cherny A.A., Antipov A.P., Aliev A.G., Veber E.V., et al. Epidemiology of Hip And Knee Arthroplasty and Periprosthetic Joint Infection in Russian Federation. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021;27(3):84-93. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-84-93.
  3. Singh J.A. Epidemiology of knee and hip arthroplasty: a systematic review. Open Orthop J. 2011;5:80-85. doi: 10.2174/1874325001105010080.
  4. Evans J.T., Walker R.W., Evans J.P., Blom A.W., Sayers A., Whitehouse M.R. How long does a knee replacement last? A systematic review and meta-analysis of case series and national registry reports with more than 15 years of follow-up. Lancet. 2019;393(10172): 655-663. doi: 10.1016/S0140-6736(18)32531-5.
  5. Pollock M., Somerville L., Firth A., Lanting B. Outpatient Total Hip Arthroplasty, Total Knee Arthroplasty, and Unicompartmental Knee Arthroplasty: A Systematic Review of the Literature. JBJS Rev. 2016;4(12):e4. doi: 10.2106/JBJS.RVW.16.00002.
  6. Муштин Н.Е., Цед А.Н., Дулаев А.К., Леонтьева Н.В., Румянцев А.Ш. Возможности использования фракционированных и нефракционированных гепаринов после первичного эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов у пациентов, получающих программный гемодиализ. Нефрология. 2020;24(6): 55-64. doi: 10.36485/1561-6274-2020-24-6-55-64. Mushtin N.E., Tsed A.N., Dulaev A.K., Leontyeva N.V., Rumyantsev A.Sh. Comparison of using fractionated and unfractionated heparins after primary hip and knee arthroplasty in patients receiving programmed hemodialysis. Nephrology (Saint-Petersburg). 2020;24(6):55-64. (In Russian). doi: 10.36485/1561-6274-2020-24-6-55-64.
  7. Петрова Е.Н., Полушин Ю.С., Шлык И.В., Цед А.Н. Особенности периоперационного ведения пациентов с терминальной стадией хронической болезни почек при эндопротезировании тазобедренного и коленного суставов. Альманах клинической медицины. 2019;47(3):251-265. doi: 10.18786/2072-0505-2019-47-033. Petrova E.N., Polushin Yu.S., Shlyk I.V., Tsed A.N. Particulars of the perioperative management of patients with end stage renal disease during hip and knee replacement arthroplasty. Almanac of Clinical Medicine. 2019;47(3):251-265. (In Russian). doi: 10.18786/2072-0505-2019-47-033.
  8. Цед А.Н., Дулаев А.К., Муштин Н.Е., Ильющенко К.Г., Шмелев А.В. Среднесрочные результаты первичного эндопротезирования тазобедренного сустава у пациентов с терминальной стадией хронической болезни почек. Травматология и ортопедия России. 2019;25(2):44-54. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-2-44-54. Tsed A.N., Dulaev A.K., Mushtin N.E., Iliushchenko K.G., Shmelev A.V. Mid-Term Outcomes of Primary Hip Replacement in Patients with End-Stage Chronic Renal Disease. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(2):44-54. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-2-44-54
  9. Inoue D., Yazdi H., Goswami K., Tan T.L., Parvizi J. Comparison of Postoperative Complications and Survivorship of Total Hip and Knee Arthroplasty in Dialysis and Renal Transplantation Patients. J Arthroplasty. 2020;35(4):971-975. doi: 10.1016/j.arth.2019.10.038.
  10. Gkiatas I., Xiang W., Karasavvidis T., Windsor E.N., Sharma A.K., Sculco P.K. Total knee arthroplasty in dialysis patients: Is it safe? A systematic review of the literature. J Orthop. 2021;25:199-206. doi: 10.1016/j.jor.2021.05.025.
  11. Мурылев В.Ю., Цыгин Н.А., Шутов Е.В., Жучков А.Г., Рукин Я.А., Сорокина Г.Л. и др. Эндопротезирование крупных суставов у больных, получающих лечение программным диализом. Результаты лечения в одном центре и обзор литературы. Нефрология и диализ. 2019;21(2):221-233. doi: 10.28996/2618-9801-2019-2-221-233. Murylev V.Yu., Tsygin N.A., Shutov E.V., Zhuchkov A.G., Rukin Ya.A., Sorokina G.L. et al. Joint arthroplasty in patients treated with chronic dialysis. Results of a single center study and review. Nephrology and Dialysis. 2019;21(2):221-233. (In Russian). doi: 10.28996/2618-9801-2019-2-221-233.
  12. Stavrakis A.I., Li A.K., Uquillas C., Photopoulos C. Comparison of Total Knee Arthroplasty Outcomes Between Renal Transplant and End Stage Renal Disease Patients. J Am Acad Orthop Surg Glob Res Rev. 2022; 6(3):e21.00288. doi: 10.5435/JAAOSGlobal-D-21-00288.
  13. Мурылев В.Ю., Цыгин Н.А., Шутов Е.В., Жучков А.Г., Рукин Я.А. Тотальное эндопротезирование тазобедренных и коленных суставов у пациентов с хронической болезнью почек (обзор литературы). Травматология и ортопедия России. 2018;24(2):138-145. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-2-138-145. Murylev V.Y., Tsygin N.A., Shutov E.V., Zhuchkov A.G., Rukin Y.A. Total hip and knee arthroplasty in patients with chronic kidney disease (review). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24(2):138-145. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-2-138-145.
  14. Цед А.Н., Смирнов А.В., Дулаев А.К., Румянцев А.Ш., Ананьев А.Н. Патологические повреждения костей и суставов у больных на программном гемодиализе в Санкт-Петербурге. Нефрология.2019;23(6):73-82. doi: 10.36485/1561-6274-2019-236-73-82. Tsed A.N., Smirnov A.V., Dulaev A.К., Rumyantsev A.S., Ananyev A.N. Pathological damage of bones and joints in patients on hemodialysis in Saint Petersburg. Nephrology (Saint-Petersburg). 2019;23(6):73-82. (In Russian). doi: 10.36485/1561-6274-2019-236-73-82.
  15. Косинская Н.С. Дегенеративно-дистрофические поражения костно-суставного аппарата. Медгиз: Ленинград; 1961. с. 98. Kosinskaya N.S. Degenerative-dystrophic lesions of the osteoarticular apparatus. Medgiz: Leningrad; 1961. р. 98.
  16. Engh G.A., Ammeen D.J. Classification and preoperative radiographic evaluation: knee. Orthop Clin North Am. 1998;29(2):205-217. doi: 10.1016/s0030-5898(05)70319-9.
  17. Божкова С.А., Тихилов Р.М., Андрияшкин В.В., Ахтямов И.Ф., Белов М.В., Дианов С.В. и др. Профилактика, диагностика и лечение тромбоэмболических осложнений в травматологии и ортопедии: методические рекомендации. Травматология и ортопедия России. 2022;28(3):136-166. doi: 10.17816/2311-2905-1993. Bozhkova S.A., Tikhilov R.M., Andriyashkin V.V., Akhtyamov I.F., Belov M.V., Dianov S.V. et al. Prevention, Diagnosis and Treatment of Thromboembolic Complications in Traumatology and Orthopedics: Methodological Guidelines. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2022;28(3):136-166. (In Russian). doi: 10.17816/2311-2905-1993.
  18. Lingard E.A., Katz J.N., Wright R.J., Wright E.A,. Sledge C.B.; Kinemax Outcomes Group. Validity and responsiveness of the Knee Society Clinical Rating System in comparison with the SF-36 and WOMAC. J Bone Joint Surg Am. 2001; 83(12):1856-1864. doi: 10.2106/00004623-200112000-00014.
  19. Behrend H., Giesinger K., Giesinger J.M., Kuster M.S. The “forgotten joint” as the ultimate goal in joint arthroplasty: validation of a new patient-reported outcome measure. J Arthroplasty. 2012;27(3):430-436.e1. doi: 10.1016/j.arth.2011.06.035.
  20. Ewald F.C. The Knee Society total knee arthroplasty roentgenographic evaluation and scoring system. Clin Orthop Relat Res. 1989;(248):9-12.
  21. Venishetty N., Wukich D.K., Beale J., Riley Martinez J., Toutoungy M., Mounasamy V. et al. Total knee arthroplasty in dialysis patients: a national in-patient sample-based study of perioperative complications. Knee Surg Relat Res. 2023;35(1):22. doi: 10.1186/s43019-023-00196-0.
  22. Swedish Arthroplasty Register The Swedish arthroplasty register annual report 2021. Available from: https://registercentrum.blob.core.windows.net/slr/r/SAR-Annual-Report-2021-SJlAFmlRl5.pdf
  23. The National Joint Registry 19-th Annual Report 2022 [Internet]. London: National Joint Registry; 2022 Oct. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK587525/.
  24. The Ninth Annual Report of the American Joint Replacement Registry on Hip and Knee Arthroplasty, 2022. Available from: https://connect.registryapps.net/hubfs/PDFs%20and%20PPTs/2022%20AJRR%20Annual%20Report.pdf.
  25. Филь А., Тараканов В., Куляба Т., Корнилов Н. Тренды в первичной артропластике коленного сустава в Национальном медицинском исследовательском центре травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена и их сравнительный анализ с данными международных национальных регистров: схож ли наш путь? Гений ортопедии. 2020;26(4):476-483. doi: 10.18019/1028-4427-2020-26-4-476-483. Fil A., Tarakanov V., Kulyaba T., Kornilov N. Primary knee joint arthroplasty trends at the Vreden National Medical Research Centre for Traumatology and Orthopedics compared with other national joint replacement registries. Is our way similar? Genij Ortopedii. 2020;26(4):476-483. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2020-26-4-476-483.
  26. Li N., Tan Y., Deng Y., Chen L. Posterior cruciate-retaining versus posterior stabilized total knee arthroplasty: a meta-analysis of randomized controlled trials. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2014;22(3):556-564. doi: 10.1007/s00167-012-2275-0.
  27. Thuysbaert G., Luyckx T., Ryckaert A., Gunst P., Noyez J., Winnock De Grave P. Reduced joint awareness after total knee arthroplasty with a cruciate retaining design. Acta Orthop Belg. 2020;86(3):482-488.
  28. Gustke K.A., Gelbke M.K. All-polyethylene tibial component use for elderly, low-demand total knee arthroplasty patients. J Arthroplasty. 2017;32(8):2421-2426. doi: 10.1016/j.arth.2017.02.077.
  29. Apostolopoulos V., Nachtnebl L., Mahdal M., Pazourek L., Boháč P., Janíček P. et al. Clinical outcomes and survival comparison between NexGen all-poly and its metal-backed equivalent in total knee arthroplasty. Int Orthop. 2023;47(9):2207-2213. doi: 10.1007/s00264-023-05772-3.
  30. Scheumann G.F., Holch M., Nerlich M.L., Brandis A., Ostertag H., Tscherne H. Pathological fractures and lytic bone lesion of the femoral neck associated with beta 2-microglobulin amyloid deposition in long-term dialysis patients. Arch Orthop Trauma Surg. 1991;110(2):93-97. doi: 10.1007/BF00393881.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Knee function assessed using the KSS Function Score in the study groups over the follow-up period

Download (194KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mean FJS-12 values

Download (162KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3 (a, b, c, d, e). A 32-year-old man with secondary osteoarthritis of the right knee. Concomitant diseases: end-stage chronic kidney disease (5D stage), chronic hemodialysis for 7 years, type 1 diabetes: a — X-rays in two projections and CT scans before surgery: a bone defect is detected in the posterolateral part of the lateral femoral condyle b — knee after arthrotomy; c — X-rays after knee replacement (a revision femoral component and a standard 100 mm stem; the bone defect was replaced with two metal blocks of 5 mm and 10 mm, posterior-stabilized insert; standard tibial component); d — X-rays one year after knee replacement: no signs of osteolysis or component instability are observed; e — X-rays of the right knee three years after arthroplasty: radiolucent lines are noted in zones 3, 4, and 2 of the tibial component according to the KRESS (indicated by arrows)

Download (990KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3 (f, g). A 32-year-old man with secondary osteoarthritis of the right knee. Concomitant diseases: end-stage chronic kidney disease (5D stage), chronic hemodialysis for 7 years, type 1 diabetes: f — X-rays 3 years and 7 months after knee replacement (an articulating spacer was implanted); g — X-rays 4 years and 2 months after primary knee arthroplasty (an articulating spacer was replaced with a block spacer due to recurrent infection)

Download (356KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. View of knee joint in patients receiving hemodialysis after arthrotomy: a — inclusions of ß-2 microglobulin amyloid fibrils along the capsule, ligaments, and muscle fibers; b — bone defect of the lateral femoral condyle with adipose tissue and proteinaceous amyloid complexes replacing the bone tissue in the background of chronic inflammation

Download (477KB)
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».