Diz protezlerinde fenotipleme

Almanya’da yaklaşık 20 milyon kişi diz sorunlarından muzdarip; bunların birçoğu artrozdan muzdarip. Bu hastaların bir kısmı için ağrıyı azaltmak ve hareket kabiliyetini yeniden kazanmak amacıyla diz protezi takılması gerekiyor. Fenotipleme gibi modern yaklaşımlar, bu süreçte klasik standart hizalamayı aşmaktadır: Diz, kendine özgü anatomik yapısına göre değerlendirilir ve protez buna uygun olarak kişiye özel olarak hizalanır; bu da daha doğal bir işlevsellik ve daha yüksek memnuniyet sağlar.

“Her diz, tıpkı bir parmak izi gibi kendine özgü bir kimliğe sahiptir. Her diz, bireysel olarak şekillenmiş, hizalanmış ve biyolojik özelliklere sahiptir. Fenotipleme tam da bu noktada devreye girer: Protezlerin ve kesilerin ortalama bir diz temel alınarak ayarlandığı eski standart yaklaşımdan uzaklaşır. Klasik mekanik hizalama, her bacağı nötr bir eksene getirmeyi amaçlıyordu. Bunun için, kişinin başlangıçta düz bir bacağı, belirgin O bacağı veya X bacağı olup olmadığına bakılmaksızın, uyluk ve baldırda standart 90 derecelik kesiler yapılırdı. Bu tek tip yaklaşım, bireysel anatomi dikkate alınmadığı için kaçınılmaz olarak bağ gerginliği ve stabilite açısından farklılıklara yol açıyordu. Malzemelerin, özellikle de daha stabil ve dayanıklı plastiklerin geliştirilmesiyle, hastanın doğal anatomisine daha fazla uyum sağlamak mümkün hale geldi. Bu sayede günümüzde, her bir kişinin dizine daha uygun olan farklı kesim açıları seçilebiliyor. Bu kişiselleştirilmiş yaklaşımın gelişimi yaklaşık yedi ila sekiz yıl önce başladı. Fenotip kavramı, dizini sadece eksenleri açısından değil, hizalama, bağ gerginliği ve anatomik özellikler de dahil olmak üzere bütünsel bir işlevsel birim olarak ele alır. Böylelikle ortopedi, ortalama tıbbından uzaklaşarak gerçekten kişiye özel bir tedaviye doğru ilerlemektedir. “En büyük avantajı şudur: Kemik kesileri doğal anatomiye daha iyi uyum sağlar; bu da bağ gerginliğinde daha az ayarlama gerektirir ve daha fazla stabilite ile kendi dizinde daha doğal bir his sağlar,” diyor Prof. Dr. Hirschmann, görüşmemizin başında.

Diz fenotipini belirlemede en güvenilir klinik parametreler, doğal bacak eksenini, bağ gerginliğini, eklem aralığı geometrisini ve dizin fonksiyonel kinematiğini yansıtan parametrelerdir. Bu parametreler, ameliyat öncesinde klinik muayene, görüntüleme yöntemleri ve fonksiyonel analizin birleşimiyle belirlenir ve her bir hastanın diz tipinin kesin olarak sınıflandırılmasını sağlar.

“Diz protezi ameliyatının kişiye özel planlanması için tanı yöntemleri önemli ölçüde gelişmiştir. Günümüzde artık sadece iki boyutlu bilgilerin kullanılmaması çok önemlidir. Tüm bacak görüntüsü hâlâ standart bir uygulamadır, ancak sadece düz bir görüntü sunar. Ancak diz üç boyutlu bir yapıya sahip olduğu için üç boyutlu verilere de ihtiyaç vardır. Bu nedenle, örneğin ayakta CT çekilir – yani yük altında bir bilgisayarlı tomografi. Bu görüntüler, dizinin stabilitesi, hizalanması ve gerçek uzamsal şekli hakkında bilgi verir. Bu verilere dayanarak iki yol izlenebilir: Ya çeşitli boyutlarda mevcut olan ve hizalaması hastanın anatomisine göre bireysel olarak ayarlanan standart bir protez kullanılır. Ya da tamamen kişiye özel bir diz protezi üretilir. Bu durumda BT verileri üreticiye gönderilir ve üretici bu verileri kullanarak hem protezi hem de hastaya özel kesim bloklarını üretir. Bu yöntem, bireysel anatomiyi son derece hassas bir şekilde yansıtmaktadır. Buna paralel olarak, modern robotik teknolojisi de çok hassas bir kişiselleştirme imkânı sunmaktadır. Burada da kesim ve hizalama, kişinin anatomisine tam olarak uyarlanabilir – ancak bu durumda on ila on iki farklı boyutta mevcut olan standart bir protez kullanılır. “Her iki yöntem de aynı hedefi takip ediyor: bireysel diz yapısına mümkün olduğunca yakın, tam oturan ve anatomik olarak uyumlu bir tedavi,” diye açıklıyor Prof. Dr. Hirschmann.

Diz eklemi protezi._Rama, CC BY-SA 2.0 FR

Kişiye özgü diz fenotipinin belirlenmesi, tanı, planlama ve implant yerleştirme süreçlerinin çok daha hassas ve kişiye özel bir şekilde gerçekleştirilmesi nedeniyle hasta için tüm süreci değiştirir. 

“Robot destekli diz cerrahisinde özellikle bir şey değişti: Ameliyat sırasında eskisine kıyasla çok daha fazla bilgi elde edilebiliyor. Ameliyattan önce planlama genellikle tüm bacağın görüntüsüne, yani iki boyutlu bir resme dayanır. Bu sayede ekstansiyon iyi bir şekilde değerlendirilebilir, ancak fleksiyon çok bireyseldir – ve tam da bu noktada robotik, belirleyici ek veriler sağlar. Robot, fleksiyon sırasında bağ gerginliğini daha hassas bir şekilde ölçer ve ameliyat sırasında bunu hastanın anatomisine en uygun şekilde ayarlamayı mümkün kılar. Bunun en büyük avantajı, bilgilerin sadece önceden değil, doğrudan ameliyathanede elde edilebilmesidir. Cerrah bu verilere göre hareket edebilir ve dizinin stabilitesini gerçek zamanlı olarak değerlendirebilir. Robot destekli yardımın kullanılmadığı tamamen geleneksel bir yaklaşımda bu bilgiler, özellikle de fleksiyon boşluğu ve buradaki stabilite ile ilgili bilgiler, eksiktir. Prof. Dr. Hirschmann, “Robotik, bu sayede çok daha kişiye özel, hassas ve işlevsel açıdan daha iyi uyarlanmış bir tedavi sağlıyor” diye vurguluyor ve şöyle ekliyor:

“Revizyon ameliyatlarında – yani halihazırda bir diz protezi mevcutken, yaşlanma nedeniyle veya bir sorun nedeniyle protezin değiştirilmesi gerektiğinde – şu anda kişiye özel üretilmiş protezler bulunmamaktadır. Ancak, revizyon ameliyatlarını daha az invaziv bir şekilde gerçekleştirebilmek için robotik teknolojisini bu alanda da kullanmaya yönelik ilk girişimler mevcuttur. Robot, daha doğrusu navigasyon sistemi, müdahale sırasında mevcut implantın yönelimi ve bağ gerginliği hakkında ek bilgiler sağlar. Bu veriler gelecekte protezin tamamını çıkarmak yerine sadece tek tek bileşenleri değiştirebilmemize yardımcı olabilir. Bu, hasta için çok daha az zorlayıcı olacaktır. Ancak bu gelişmeler henüz başlangıç aşamasındadır. Uzun vadeli hedef, protezlerin ömrünü uzatmak, sadece sorunlu parçaları değiştirmek ve robotik yardımıyla daha hassas bir ayar sağlamaktır.”

---

Kişiye özgü diz fenotipi, hem implantın konumlandırılmasını hem de ameliyat sırasındaki bağ dengesini etkiler; çünkü dizde hangi anatomik ve fonksiyonel özelliklerin korunması ve hangilerinin düzeltilmemesi gerektiğini belirler. Varik, valgus, “gevşek” veya “sıkı” fenotip, her biri dizdeki belirli bir fonksiyonel modeli tanımlar ve bu model, birbiriyle bağlantılı üç özellikten oluşur: bacak ekseni, eklem boşluğunun şekli ve eğimi ile çevreleyen bağların gerginliği. Bu özellikler tek başına ortaya çıkmaz; aksine, her fenotip için tipik olan sabit kombinasyonlar oluştururlar. Örneğin, varus fenotipi O bacak eğilimi, ekstansiyonda medial olarak daha dar bir eklem aralığı ve iç bağ yapılarının daha yüksek gerginliğini gösterirken, valgus fenotipi ise daha çok X bacak eksenine sahiptir ve ekstansiyon sırasında lateral bir açıklık ve dış bağ tarafında daha fazla yük gösterir. “Gevşek” bir fenotip, daha geniş açılma aralığı ve daha yumuşak bağ hareketiyle karakterize edilirken, “sıkı” bir fenotip ise gergin bağlara ve dar, esnekliği az bir eklem aralığına sahiptir. Önemli olan, bu kombinasyonların diz hareket davranışını ve stabilitesini şekillendirmesi ve dolayısıyla bir dizin cerrahi olarak nasıl hizalanması veya protezle nasıl yeniden yapılandırılması gerektiğini belirlemesidir.

---

Günümüzde, fenotipe yakın veya fenotipe dayalı bir hizalamanın daha iyi fonksiyonel sonuçlar ve daha yüksek memnuniyetle ilişkili olduğuna dair artan, ancak henüz kesin olarak konsolide olmamış kanıtlar bulunmaktadır – özellikle de orijinal fenotip, mekanik olarak nötr bir şemaya “zorla” dönüştürülmediğinde. 

Prof. Dr. Hirschmann bu konuda şunları söylüyor: “Mevcut veriler, implant ömründeki farklılıkların en erken yaklaşık 15 yıl sonra güvenilir bir şekilde değerlendirilebileceğini gösteriyor – ve tam da bu uzun zaman aralıkları, robotik cerrahi için şu anda henüz yeterince kapsanmamıştır. Ancak temel olarak, robotik sistemlerin, belirli anatomik detayların ameliyat sırasında tam olarak tespit edilememesi nedeniyle planlanan idealden sapan implant konumlandırmaları, yani sözde ‘aykırı değerleri’ önlemeye yardımcı olduğu varsayılmaktadır. Bu tür sapmalar daha nadir görülürse, uzun vadede hem kullanım ömürleri uzamalı hem de revizyon oranları düşmelidir. Bu düşünce mantıklıdır ve uzmanlar arasında geniş bir kabul görmektedir, ancak mevcut veriler bunu kesin olarak doğrulamak için henüz yeterli değildir. Avustralya’dan gelen kayıt verileri, kısmi protezlerde şimdiden avantajlar göstermektedir; ancak şu ana kadar uzun vadeli kullanım ömürlerinde büyük bir fark kanıtlanamamıştır. Genel olarak, şimdiye kadarki sonuçların umut verici olduğu, ancak daha güvenilir uzun vadeli verilere ihtiyaç duyulduğu söylenebilir” ve şöyle devam ediyor:

“Diz ekleminin kişiye özel olarak hizalanması sayesinde, gerçekten de daha olumlu bir iyileşme gözlemlenmektedir – bu, protezin kendisinden ziyade, öncelikle daha hassas hizalama ve daha iyi bağ yönlendirmesi sayesinde gerçekleşmektedir. Önemli olan, fenotipleme sayesinde standart ya da kişiye özel protez takılmasından bağımsız olarak bireysel eklem tipine saygı gösterilebilmesidir. Doğal anatomiden ne kadar az sapılırsa, vücudun uyum sağlaması o kadar kolay olur. On yıllardır O-bacakla yaşamış olan bir kişi, bacağının aniden tamamen düzleştirilmesini çok daha zorlayıcı bulur. Buna karşılık, hafif bir O-bacak kalırsa, bu durum alışılmış statik yapıya daha uygun olur ve daha fazla stabilite sağlar. Yumuşak dokular açısından bu, daha kısa bir uyum süreci anlamına gelir ve hastalar da tam olarak bunu hisseder: daha az uyum süreci, daha az tahriş, daha hızlı fonksiyonel iyileşme. Kişiye özel hizalama, bu sayede “Back to Sports” hedefi açısından da iyileşme sürecinin daha olumlu ilerlemesine hissedilir bir katkı sağlar.

Revizyonlar, travma sonrası deformiteler veya bağ yetmezlikleri gibi karmaşık vakalarda fenotipleme basitçe “bire bir” uygulanamaz, ancak kavramsal bir çerçeve olarak çok değerlidir. Birincil diz protezinden farklı olarak, burada ön planda olan, orijinal fenotipin tam olarak yeniden yapılandırılması değil, mevcut anatomik ve yumuşak doku kısıtlamaları çerçevesinde fenotipe dayalı bir yaklaşımdır. Başlangıç noktası her zaman şu sorudur: Diz orijinal olarak muhtemelen neye benziyordu – ve mevcut koşullar altında bunun ne kadarı mantıklı ve güvenli bir şekilde yeniden oluşturulabilir?

“Diz eklemini daha yakından incelediğimizde, kişiselleştirilmiş bir yaklaşımın mantıklı olmadığı durumların da olduğu ortaya çıkmaktadır. Bazı deformiteler açıkça patolojik olarak kabul edilir – örneğin, fonksiyonel açıdan elverişsiz olan ve basitçe rekonstrükte edilmesini istemeyeceğimiz belirgin bir X bacak. Bu tür durumlarda, işlevsel ve stabil bir eklem elde etmek için bilinçli bir düzeltme yapılır, yani ayarlanmış bir kişiselleştirme uygulanır. Amaç her zaman patolojileri geri getirmek değil, sürdürülebilir bir biyomekanik ortam yaratmaktır. Bu süreçte birkaç faktör rol oynar: kemik kalitesi, eksen sapmasının derecesi ve bağ stabilitesi. Örneğin iç veya dış bağlar yetersizse, eklemin stabil bir şekilde çalışmaması nedeniyle orijinal pozisyonu olduğu gibi kabul etmek mümkün değildir. Ayrıca, çok yumuşak, osteoporotik bir kemik, protezin bu kemik içinde güvenilir bir şekilde sabitlenemeyeceği için belirli hizalamaların – örneğin kalan O-bacak – uygun olmamasına neden olabilir. Buna karşın, yaşın kendisi belirleyici bir rol oynamaz. Belirleyici olan, kemiğin ne kadar dayanıklı olduğu ve anatomik yapıların rekonstrüktif mi yoksa daha çok düzeltici bir stratejiye izin verip vermediğidir. Böylece net bir mantık ortaya çıkar: Kişiselleştirme evet – ancak sadece biyomekanik açıdan mantıklı ve uzun vadede stabil olduğu durumlarda,” diye belirtiyor Prof. Dr. Hirschmann.

Kişiselleştirilmiş diz cerrahisi, klinik, ekip ve cerrah için yüksek talepler getirir – sadece teknik olarak değil, özellikle de kavramsal olarak. Bu yaklaşımı yüksek düzeyde uygulamak isteyenlerin, bireysel anatomi, işlevsel ilişkiler ve cerrahi kararların birbiriyle nasıl iç içe geçtiğine dair derin bir anlayışa sahip olması gerekir.

“Klinik, kişiselleştirilmiş diz cerrahisini yüksek düzeyde sunabilmek için epey çaba sarf etmelidir. Cerrah için bu, her şeyden önce temel biyomekanik ilkeleri gerçekten ayrıntılı bir şekilde anlamak anlamına gelir: Hangi hizalama hangi fonksiyonel sonuca yol açar, hangi uyarlama mantıklıdır, hangisi değildir? Klasik standart endoprotez cerrahisinden gelenler, bu düşünce tarzına önce alışmalıdır – çünkü kişiselleştirme, bireysel anatomi ve bunun ameliyathanedeki sonuçları hakkında çok daha ayrıntılı bir anlayış gerektirir. Buna, deneyimli meslektaşların işlemlerini gözlemlemek ve kararların ardındaki mantığı kavramak da dahildir. Buradaki zorluk, teknik uygulamadan çok zihinsel hazırlık aşamasında yatmaktadır: Ameliyat sırasında nereye ‘yönelmek’ istediğini bilmek gerekir. Eskiden bu basitti – her protez aynı hedef pozisyona yerleştirilirdi. Günümüzde ise hedef pozisyon, her bir dizine göre belirleniyor ve bu da karar verme sürecini daha karmaşık hale getiriyor. Teknik açıdan bu süreci basitleştirmek için çalışmalar sürüyor – örneğin, ameliyathanede bir navigasyon cihazı gibi çalışan robotik destek ve yapay zeka tabanlı sistemler aracılığıyla. İlk gelişmeler, algoritmaların gelecekte hangi fenotipte hangi ayarlamanın uygun olduğunu adım adım gösterebileceğini ortaya koyuyor. Ancak bu sistemler tam olarak yerleşene kadar, en büyük gereklilik cerrahın zihinsel hassasiyeti olmaya devam edecek: “Sadece bu ilişkileri gerçekten kavrayan kişiler, kişiselleştirilmiş cerrahiyi güvenli ve tutarlı bir şekilde uygulayabilir,” diye vurgulayan Prof. Dr. Hirschmann, bir cerrahın kişiye özel protez ameliyatı yapabilmesi için gerekli adımları şöyle açıklıyor:

“Kendi ilk kişiselleştirilmiş diz ameliyatına kadar geçen süre, çok aşamalı bir öğrenme ve eğitim süreci olarak tanımlanabilir. Önemli olan, tüm konseptin – biyomekanik, teknik ve her bir hizalamanın sonuçları açısından – gerçekten derinlemesine anlaşıldıktan sonra hastaya müdahale edilmesidir. İlk olarak temel bilgilerin incelenmesi gelir: bilimsel yayınlar, vaka örnekleri, kişiselleştirilmiş hizalamanın ilkeleri. Bunu simülasyon aşaması izler. CT tabanlı modellerle, farklı hizalamaların eksenler, bağ gerginlikleri ve hareket akışları üzerinde nasıl bir etki yarattığı anlaşılabilir. Bu programlar, neden-sonuç ilişkilerini daha net bir şekilde kavramayı sağladıkları için merkezi bir yapı taşıdır. Bir sonraki adımda, protez üreticilerinin düzenlediği kurslar devreye girer – önce yapay kemikler üzerinde, daha sonra kadavralar üzerinde. Ancak bu aşamalar güvenli bir şekilde öğrenildikten sonra, deneyimli meslektaşların yanında ameliyathanede gözlem yapma aşamasına geçilir. İlk kendi ameliyatı ise bilinçli olarak maksimum karmaşıklıkta değil, “hafif” bir kişiselleştirme ile gerçekleştirilir; bu kişiselleştirme, güven ve rutin arttıkça zamanla artırılabilir.

Kişiselleştirilmiş diz endoprotezlerinin yaygınlaşması, kişiselleştirmenin ne ölçüde tanımlandığına büyük ölçüde bağlıdır. Almanya’da klasik mekanik veya standart yaklaşımlar hâlâ baskındır; bunlar tüm implantasyonların yaklaşık yüzde 60 ila 70’ini oluşturmaya devam etmektedir. Yine de bu oran her yıl değişmektedir. 

Prof. Dr. Hirschmann şunu açıkça belirtiyor: “Kişiselleştirilmiş hizalama, giderek daha fazla cerrahın bunun biyomekanik açıdan mantıklı olduğunu ve birçok hasta için fonksiyonel faydalar sağladığını fark etmesiyle birlikte gözle görülür bir ivme kazanıyor. Değişimin daha hızlı gerçekleşmemesinin anlaşılabilir nedenleri var. On yıllardır mekanik hizalama uygulayan birçok deneyimli cerrah, mesleki hayatlarının son yıllarında yöntemlerini değiştirmiyor – bunu reddetmekten değil, geçiş sürecinin zaman alıcı olması ve yeni kavramlara ilişkin derin bir anlayış gerektirmesinden dolayı. Bu nedenle büyüme, esas olarak kişiselleştirilmiş kavramlarla eğitilmiş ve bunları doğal bir şekilde uygulamalarına entegre eden genç nesilden kaynaklanmaktadır. Böylece sürekli, ancak ani olmayan bir geçiş ortaya çıkmaktadır. Buna paralel olarak hasta davranışları da değişiyor. İnternet araştırmaları, deneyim paylaşımları ve yapay zeka destekli bilgi arama sayesinde günümüzde pek çok kişi çok daha iyi bilgilendiriliyor. Hastalar, hangi hekimin hangi yöntemi sunduğunu inceliyor ve kişiselleştirilmiş yöntemler uygulayan merkezleri hedefli olarak arıyor. Aynı zamanda, klasik tavsiye de merkezi bir faktör olmaya devam ediyor: Memnun kalan hastalar arkadaşlarını ve tanıdıklarını getirirken, diğerleri ise çevrimiçi olarak ilgili uzmanlığa rastladıkları için özellikle daha uzak mesafelerden geliyorlar.”

Mevcut gelişmeler hâlâ büyük ölçüde diz ekleminin genel hizalamasına, yani eksenlerin hassas ayarlarına ve doğru hizalamaya odaklanmaktadır. Aynı zamanda, birçok işaret, bir sonraki büyük ilerlemelerin bunun çok ötesine geçeceğini göstermektedir. 

“Özellikle diz kapağının hareketi daha fazla odak noktası haline geliyor – sadece statik bir yapı olarak değil, hareket sırasında izlenmesi ve anlaşılması gereken dinamik bir süreç olarak. Böylece bu alan giderek Dijital İkizler, yani bireysel diz ekleminin dijital kopyaları yönüne doğru ilerliyor; bu kopyalar sayesinde belirli cerrahi kararların ilerideki kinematiğe nasıl etki edeceği simüle edilebiliyor. Bu tür modeller, bileşenler belirli bir şekilde konumlandırıldığında hangi hareket akışlarının ortaya çıkacağını gösterebilir. Gelişim tam da bu yönde devam edecek ve bu da mevcut aşamayı özellikle heyecan verici kılıyor. Pek çok şey şu anda ortaya çıkıyor, bazılarının ise klinik uygulamaya girdiğinde nasıl sonuç vereceği henüz belli değil; ancak bu alandaki dinamizm muazzam ve yeni imkânlar sunuyor. Prof. Dr. Hirschmann, görüşmemizin sonunda “Basel’de şu anda yılda yaklaşık 120 protez değiştirme ameliyatı ve yaklaşık 250 primer ameliyat gerçekleştiriliyor – bu rakam İsviçre için son derece yüksek” diye vurguluyor.

---

• Uluslararası alanda önde gelen diz cerrahı, endoprotez ve revizyon ameliyatları uzmanı
• Fenotiplemenin öncüsü: hastaya özel hizalama, 3D protezler, robotik
• Geniş cerrahi yelpaze: Menisküs, çapraz bağ, kıkırdak, osteotomiler, kısmi ve tam protezler
• Standartlaştırılmış tanı ve tedavi konseptiyle diz protezi sonrası ağrı konusunda uzman
• Yüksek bilimsel görünürlük: >450 yayın, uluslararası ödüller
• Meslek derneklerinde liderlik rolü: Personalized Arthroplasty Society eski başkanı, DKG ve ESSKA yönetim kurulu üyesi
• Basel Üniversitesi'nde Ortopedi ve Biyomekanik Klinik Profesörlüğü
• Üniversite Hareket Sistemi Merkezi ve Üniversite Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği Başhekimi ve Merkez Müdürü
• KSBL’yi bir lider merkez olarak güçlendiriyor