Kalça protezi alanındaki gelişmeler – Prof. Nowakowski ile uzman röportajı

Prof. Dr. med. Dr. phil. Dipl.-Ing. (FH) Andrej M. Nowakowski, kalça cerrahisi ve kalça endoprotezi alanında saygın bir uzman olup, Baselland Kanton Hastanesi'nde Ortopedi ve Hareket Sistemi Travmatolojisi Kliniği'nin başhekimi ve müdürü olarak görev yapmaktadır. Olağanüstü uzmanlığı, eklemi koruyan ameliyatlardan minimal invaziv yapay kalça eklemi uygulamalarına kadar kalça sağlığının tüm alanlarını kapsamaktadır.

Son derece uzmanlaşmış bir tıp uzmanı olan Prof. Dr. Dr. Nowakowski, sadece geniş uzmanlığıyla değil, ortopediye olan tutkusu ile de dikkat çekmektedir. Özellikle kalça alanında uzmanlaşmış olan Prof. Nowakowski, endoprotez alanında uluslararası çapta tanınan bir uzman olarak kabul edilmektedir. Baselland Kanton Hastanesi’ndeki Hareket Sistemi Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği, üstün tıbbi hizmetleriyle ve İsviçre’nin en büyük ortopedi merkezlerinden biri olmasıyla tanınmaktadır.

Prof. Dr. Dr. Nowakowski, ortopedi dünyasında benzersiz bir bakış açısına sahiptir. Kariyeri, makine mühendisliği eğitimi ile başlamış, ardından subaylık kariyerine devam etmiş ve tıbbi teknolojiye odaklanmıştır. Tutkusu onu bir mühendislik bürosu kurmaya yönlendirdi; burada uzman olarak çalışırken aynı zamanda yapay eklemlerin optimizasyonuna yönelik birçok patent başvurusunda bulundu. 28 yaşında Hannover’de tıp okumaya karar verdi ve ayrıca Basel Üniversitesi’nde Biyomedikal Mühendisliği alanında doktora derecesi aldı. Prof. Dr. Dr. Nowakowski’nin etkileyici kariyeri, onu Basel Üniversite Hastanesi’nden Zürih kantonundaki Uster Hastanesi’ne götürdü; burada ortopedi bölümünü önemli ölçüde genişleterek başarılı bir birim haline getirdi. Baselland Kanton Hastanesi’nin talebi üzerine nihayet Basel’e geri döndü.

Kalça uzmanı olan Prof. Dr. Dr. Nowakowski, kalça bölgesindeki yaralanmalar, kırıklar, enfeksiyonlar ve tümörler konusundaki uzmanlığıyla tanınmaktadır. Prof. Dr. med. Michael Hirschmann ile birlikte, Baselland Kanton Hastanesi’ndeki “Hareket Sistemi Merkezi”ni yönetmektedir; bu merkez, hastalara ortopedi, travmatoloji, ağrı tedavisi ve rehabilitasyon alanlarında kapsamlı bir bakım sunmaktadır. Leading Medicine Guide editörleri, kalça endoprotetiği alanındaki en son gelişmeler hakkında daha fazla bilgi edinmek amacıyla kendisiyle görüşme fırsatını değerlendirdi.

Yaklaşık 60 yıl önce Sir John Charnley, günümüzde hâlâ kullanılmakta olan kalça endoprotezinin temellerini attı. Paslanmaz çelik, polimetilmetakrilat (PMMA) ve polietilen (PE) kaynaklı kemik çimentosunun kalça çukurlarında kullanılması, yapay kalça eklemlerinin başarılı bir şekilde implante edilmesinin kanıtlanmış temelini oluşturmaktadır. Son yirmi yıl, tribolojik iyileştirmeler ve yeni malzeme türleri şeklinde çığır açan bir ilerleme getirdi. Bu yenilikler, daha uzun ömürlü protezlere ve daha iyi sonuçlara yol açtı. Özellikle 80’li yıllarda titanyumun kullanıma girmesi, çimentosuz şaftların ömrünün uzatılmasına katkıda bulunmuştur. Yeni yüksek çapraz bağlı polietilen çeşitleri, aşınmayı azaltmayı ve osteolizi önlemeyi amaçlamaktadır.

Son yirmi yılda tribolojik iyileştirmeler ve malzeme yenilikleri alanındaki ilerlemeler, kalça protezlerinin uzun vadeli dayanıklılığı üzerinde önemli bir etki yaratmıştır. 

Kalça endoprotezlerinin ömrü genel olarak uzamıştır. Özellikle yüksek çapraz bağlı polietilen çeşitlerinin piyasaya sürülmesi, önemli bir ilerlemeyi işaret etmektedir. Geleneksel malzemelere kıyasla, bu malzemeler daha iyi tribolojik özellikler sunar; bu da aşınmanın azalmasına ve osteoliz olasılığının düşmesine yol açar. 

---

Triboloji, özellikle sürtünme, aşınma ve yağlama açısından hareketli yüzeylerin bilimi ve tekniğidir.

---

“Bir eklemde, özellikle de yapay bir eklemde, her zaman iki adet ‘kayma yüzeyi’ vardır, bazen daha fazlası da olabilir. Ve bir şeyin kaydığı yerde her zaman sürtünme oluşur. Sürtünmenin olduğu yerde ise aşınma da vardır. Aşınmasız eklemler sadece ideal bir senaryoda mevcuttur. Ancak iki kayma yüzeyine bir kuvvet uygulandığında, aşınma ile karşı karşıya kalırız. Günümüzde omuz, kalça, diz veya ayak bileği için kullandığımız yapay eklemlerin hepsinde de belirli bir derecede aşınma görülür. Bu durum ise büyük ölçüde hangi kayma yüzeylerinin kullanıldığına bağlıdır. Kalça eklemleri alanında klasik olarak metal veya seramik, polietilen ile temas eder. Burada aşınma, on yıllar boyunca gerçekleşir. Geleneksel protezlerde, polietilen-metal sürtünme çiftleri için yılda yaklaşık 0,2 mm, polietilen-seramik sürtünme çiftleri için ise yılda 0,1 mm’lik – röntgen görüntüsünde ölçülebilen – doğrusal bir aşınma öngörülür. “Özellikle aktif ve sportif kişilerde veya aşırı kilolu, kalça çukuru hizalaması bozuk olan kişilerde aşınma çok daha hızlı gerçekleşebilir,” diyor Prof. Dr. Dr. Nowakowski, görüşmemizin başında ve aşınmayı mümkün olduğunca azaltmak için hangi değerlendirmelerin yapıldığını şöyle açıklıyor:

“Daha sonra metal-metal sürtünme çifti gündeme geldi, ancak bu, kısmen kanda yüksek metal iyonu konsantrasyonlarına ve diğer istenmeyen reaksiyonlara yol açtı. Bir başka seçenek ise hacimsel olarak çok az aşınmaya sahip olan seramik-seramik sürtünme çiftidir. Ancak burada örneğin gıcırtı sesleri ortaya çıkabilir ve hareketlilik çok fazla olursa sert bir çarpma da meydana gelebilir (implantın gevşemesi, çıkma ve seramik kırılması riski). Günümüzde sıklıkla, polietilenden yapılmış bir kalça çukuru ile sürtünme çifti oluşturan çelik veya seramik kalça başı kullanılmaktadır; bu polietilen, günümüzde moleküler düzeyde yüksek çapraz bağlanmış olarak da sunulmaktadır.”

Yüksek çapraz bağlanma, malzemenin yapısal bütünlüğünü güçlendirmeyi ve aşınma direncini artırmayı amaçlamaktadır. Bu yüksek çapraz bağlanmış polietilen çeşitlerinin önemi, sadece aşınmayı azaltma yeteneklerinde değil, aynı zamanda kalça protezlerinin ömrünü uzatmalarında da yatmaktadır. Hastalar, implantların dayanıklılığındaki artıştan faydalanır; bu da uzun vadede stabil eklem koşullarına ve revizyon ameliyatları riskinin azalmasına yol açabilir. 

“Vücut prensip olarak her türlü aşınmaya tepki gösterir ve ilgili parçacıkları uzaklaştırmaya çalışır. Bunu, örneğin bu tür yabancı cisimleri emen hücreler aracılığıyla yapar. Ancak bu durum, kemik erimesine ve dolayısıyla protezin gevşemesine yol açan süreçlerin ortaya çıkmasına da neden olabilir. Bu da gerekli bir protez değiştirme ameliyatını gerektirebilir veya hatta protezin kırılmasına neden olabilir. Bu nedenle kalça protezlerinin tribolojik özelliklerini daha da iyileştirmeye çalışılmıştır. Polietilen, karbon zincirlerinden oluşur; bu zincirler birbirleriyle ultra yüksek düzeyde çapraz bağlanmıştır ve radikal radikalleri daha iyi yakalamak için yüzeye kısmen E vitamini eklenmiştir. Bu sayede, malzeme açısından daha fazla iyileştirme sağlanması hedeflenirken, aynı zamanda daha az aşınma sayesinde daha uzun bir dayanıklılık beklenmektedir. Özellikle gençler bundan büyük fayda sağlayabilir, çünkü bu şekilde hazırlanmış protezler daha uzun ömürlüdür; ancak bunu elbette henüz kanıtlayamıyoruz. Bu konuda uzun vadeli sonuçları bekleyip analiz etmemiz gerekiyor. “Her halükarda hedef, aşınma nedeniyle protezin değiştirilmesi ameliyatının artık gerekli olmamasıdır,” diyerek Prof. Dr. Dr. Nowakowski en son gelişmeleri açıklıyor. 

80’li yıllarda titanyumun kullanıma girmesi, kalça endoprotezinde, özellikle de çimentosuz şaftlar bağlamında önemli bir adımdı. 

Çimentosuz çelik şaftların ömrünü uzatma çabaları, kalça endoprotez cerrahisi uygulamaları üzerinde olumlu etkiler yarattı. Titanyum, mukavemet, korozyon direnci ve biyouyumluluk gibi özel özellikleri sayesinde, nihayetinde çimentosuz şaftların uzun vadeli stabilitesinin iyileştirilmesini mümkün kıldı. Bu gelişme, kalça protezlerinin üretiminde titanyumun daha yaygın kullanılmasını sağladı ve implantların ömrünün uzatılmasına katkıda bulundu. Hastalar, gevşeme veya implant sabitlenmesiyle ilgili diğer komplikasyonların olasılığının azalmasından fayda gördü. 

“Çimentolu implantların avantajı, hemen yük taşıyabilmeleri ve örneğin osteoporotik kemik kalitesinde periprotezik kırık riski daha az olmasıdır. Ancak, çimento-implant arayüzünde aşınma meydana gelebilir ve bu da erken gevşemeye yol açabilir. Özellikle genç erkek hastalarda dayanıklılık açısından genel olarak daha kötü sonuçlar gözlemlendi, bu nedenle çimentosuz protezlerin geliştirilmesine öncelik verildi. Protez yüzeyleri, kemiğin bu yüzeylere daha iyi tutunabilmesi için çeşitli yöntemlerle işlendi. Ancak bu protezler o kadar sertti ki, sıklıkla uyluk ağrısına neden oluyordu. Titan ile, insan kemiğiyle benzer bir eğilme sertliğine sahip ve ayrıca kemiğin tutunmasını kolaylaştıran hidroksillenmiş bir yüzeye sahip bir malzeme elde edildi. Prof. Dr. Dr. Nowakowski, “Özellikle çimentosuz protezlerde titanyum, kalça şaftları için yaygın olarak kullanılan bir malzeme haline gelmiştir” diye açıklıyor.

---

Titanyum yüzeylerinin hidroksilasyonu, hidroksil grupları (-OH) ile işlevselleştirilmiş ince bir titanyum oksit tabakasının oluşmasına yol açar. Bu hidroksillenmiş tabaka, implant ile çevresindeki kemik dokusu arasında güçlü bir bağın oluşumunu destekler; bu sürece osseointegrasyon denir.

---

Nanoteknoloji ve biyouyumlu malzemelerdeki gelişmeler, daha dayanıklı ve uzun ömürlü implantların geliştirilmesine yol açabilir. Ayrıca, yeni malzeme bileşimleri, aşınmayı daha da en aza indirmeye ve kalça endoprotezlerinin genel verimliliğini artırmaya katkıda bulunabilir. Malzeme bilimindeki sürekli araştırma ve yenilik, kalça protezlerinin kalitesini ve dayanıklılığını daha da iyileştirmek ve hastalara en uygun uzun vadeli çözümler sunmak için hayati önem taşımaktadır.

Prof. Dr. Dr. Nowakowski, çıkık ve sıkışmayı en aza indirmeyi amaçlayan “Çift Yönlü Total Kalça Protez” (Bi-HTP) konseptini tanıttı. Fizyolojik hareket aralığı (RoM) dikkate alınarak daha iyi sonuçlar elde edilmesi hedeflenmektedir. 

“Yapay bir kalça ekleminin yerinden çıkması, yani lüksasyon, nispeten nadir görülse de yine de önemli bir komplikasyondur: Bu durum, örneğin bir düşme sonucu meydana geldiğinde şiddetli ağrıya yol açar ve genellikle hastanede repozisyon gerektirir. Minimal invaziv cerrahi sayesinde çıkık riski daha da azaltılabilmiş olsa da, çıkıklar hala protez değiştirme ameliyatlarının nedenleri arasında önemli bir paya sahiptir. Burada biyomekanik alanından iki hususu göz önünde bulundurmak gerekir. Bunlardan biri, eklemin instabilitesi nedeniyle protezin yerinden çıkmasıdır; diğeri ise hareket sırasında protezin bir yere çarpmasıdır. Örneğin, bir kişi bacak açma hareketi gibi aşırı bir dönme hareketi yaptığında, yapay eklemin kayma yüzeylerinin birbirine çarpması söz konusu olabilir. Normalde kalça çanağı olarak dönme simetrisi olan yarım küreler kullanılır, ancak bu durum tam olarak ideal değildir. Bu ikilemi aşmak için, özel bir geometri kullanarak protezleri daha akıllı bir şekilde tasarlamak üzere kendi araştırmalarımı yürüttüm. Şu anda bu geometriyi simülasyonlar aracılığıyla test ediyoruz. Araştırma alanımda bu konuda kesinlikle bir gelişme potansiyeli görüyorum,” diyor Prof. Dr. Dr. Nowakowski.

Kalça endoprotezleri bağlamında tribolojik sorunların değerlendirilmesi çeşitli düzeylerde gerçekleştirilmektedir. 

Daha büyük kalça başı çaplarının potansiyel avantajları ile bunlara bağlı olası dezavantajlar arasında bir denge sağlamak amacıyla kapsamlı tribolojik araştırmalar yürütülmektedir. Bu çalışmalar, kalça endoprotezinin malzemeleri ve bileşenleri arasındaki etkileşimleri analiz etmekte, özellikle de daha büyük kalça başı çaplarını geleneksel boyutlarla karşılaştırmaktadır. Uzun süreli çalışmalar, daha büyük kalça başı çaplarına sahip kalça endoprotezlerinin performansını uzun bir süre boyunca gözlemlemeye yöneliktir. Bu çalışmalarda odak noktası, uzun vadeli stabilite, aşınma direnci ve kalça endoprotezi olan hastalarda ortaya çıkabilen bir komplikasyon olan trunnionoz gibi olası komplikasyonların kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesidir. Bu durum, şaft (trunnion), protez ve kalça çukuruna yerleştirilen baş arasındaki bağlantı noktasında meydana gelen aşınma veya korozyonu ifade eder. 

Trunnionosis, yapay kalça ekleminin hareketleri sırasında malzemeler arasında meydana gelen sürtünme ve metaller ile çevre dokular arasındaki kimyasal reaksiyonlar gibi çeşitli faktörlerden kaynaklanabilir. Bunun sonucu olarak metal parçacıkların aşınması meydana gelebilir; bu parçacıklar protezin çevresindeki dokuda birikerek iltihaplanma, ağrı ve implantların gevşemesine neden olabilir. “Kalça başı ne kadar büyükse, olası hareket aralığı o kadar geniş olur, ancak aşınma da o kadar fazla olur. Yani, triboloji açısından dezavantajlı bir kalça başı takılmış oluyor. Şu anda ideal geometriyi belirlemek için yeni biyomekanik çözümler bulmaya çalışıyoruz,” diyor Prof. Dr. Dr. Nowakowski.

---

Tribolojik iyileştirmeler, hareketli yüzeylerin sürtünmesi, aşınması ve yağlanmasıyla ilgili bilim dalı olan triboloji alanındaki ilerlemeleri ifade eder. Kalça endoprotezi ve genel olarak tıbbi implantlar bağlamında tribolojik iyileştirmeler, protezlerde kullanılan farklı malzemeler arasındaki etkileşimleri optimize etmeye yönelik önlemleri içerir. Amaç, sürtünmeyi en aza indirmek, aşınmayı azaltmak ve implantların uzun vadeli stabilitesini artırmaktır.

---

“Tıp kariyerimin başlarında sık sık duyduğum bir cümle şuydu: ‘Kalça endoprotezinde daha neyi iyileştirmek istiyorsun? Zaten çok iyi implantlarımız ve tekniklerimiz var, daha fazla iyileştirilecek bir şey yok’… Kısa bir süre sonra, minimal invaziv cerrahi sayesinde kalça cerrahisinde de tüm ameliyat tekniği değişti; bu sayede, implantı yerleştirmek için ameliyat sırasında daha az kas ve yumuşak dokuya zarar veriliyor. Eskiden kesiler çok daha büyüktü, çok fazla kas kesilmesi gerekiyordu ve ameliyat süreleri de daha uzundu. Günümüzde minimal invaziv cerrahi standart hale gelmiştir. Malzemeler de büyük ölçüde değişmiştir ve bu sayede protezlerin şekilleri de bir bakıma, erişim yoluna göre daha iyi yerleştirilebilmeleri için minimal invaziv tekniklere uyarlanmıştır. Hala aynı kalan şey ise kalça çanaklarıdır. “Şahsen, işin doğası gereği her şeyi sürekli iyileştirmek istemenin doğal olduğunu düşünüyorum ve birkaç yıl ya da on yıl içinde kalça çanaklarının geometrisi konusunda tamamen farklı gelişmelere tanık olacağımıza inanıyorum,” diyor Prof. Dr. Dr. Nowakowski.

Cerrahide robotik kullanım, son yıllarda dikkate değer bir gelişme göstermiş ve birçok cerrahi müdahalenin gerçekleştirilme şeklini kökten değiştirmiştir. 

Robot destekli cerrahi olarak da bilinen robot yardımlı cerrahi, robot teknolojisinin hassasiyetini ve kontrolünü deneyimli bir cerrahın becerileri ve uzmanlığıyla birleştirir. Cerrahiye robotların dahil edilmesi, karmaşık müdahalelerde daha yüksek doğruluk, daha küçük kesikler, hastalar için daha hızlı iyileşme süreleri ve ameliyat sırasında ve sonrasında komplikasyon olasılığının azalması gibi çok sayıda avantajı beraberinde getirmiştir. 

“Ortopedi alanında robotik, aslında büyük ölçüde bir navigasyon aracıdır. Navigasyon yardımcılarının amacı, implantın sonunda istenen yere yerleştirilmesini sağlamaktır. Burada, tek tek bileşenlerin birbirine göre hizalanmasının bağ gerginlikleri üzerinde muazzam etkileri olabileceği diz endoprotesi muhtemelen daha uygun bir alandır. Robotik sayesinde kesinlikle son derece hassas olma imkânına sahibiz. Ancak birçok alanda robotik, hastaya gerçek bir fayda sağlamaktan ziyade daha çok bir gösteriş ve pazarlama aracıdır. Şahsen, mevcut sistemler göz önüne alındığında, bir hasta olarak görünürde bir iyileşme elde etmek için bunun için para ödemezdim. Belki gelecekte belirli işlemlerin robot desteği ile yapılması standart hale gelecektir, ancak bunun teknolojinin mevcut durumuna sağladığı fayda öncelikle ortaya çıkmalıdır ve çoğu durumda bu fayda henüz mevcut değildir. Burada, Baselland Kanton Hastanesi’nde, implantın konumunu ve hizalamasını kontrol etmek için ameliyat sırasında röntgen çekiyoruz. “Makinecilik eğitimi almış biri olarak elbette bir teknoloji meraklısıyım, ancak bazı alanlarda robotik teknolojisinin avantajlarının henüz net bir şekilde ortaya konamadığını görüyorum,” diye açıklıyor Profesör Dr. Dr. Nowakowski robotik konusunda ve örnek olarak şunları ekliyor: “Geçenlerde uyluk boynu kırığı olan bir hastaya kalça protezi takarak kalça ameliyatı gerçekleştirdik: Ameliyat, kesi yapmaktan dikişe kadar tam 17 dakika sürdü. Robotikle bunu başaramam, çünkü burada sadece ayarlamalar için hazırlık süresi bile çok uzun sürüyor. Sonuçta önemli olan cerrahın uzmanlığı ve deneyimidir.”

“Belki bir gün, implantlardan kaçınmak için ekleme iyileştirici bir sıvı ya da başka bir şey enjekte etme imkânımız olur, kim bilir. Ancak implantlar uzun süre daha bizimle olacak ve burada en iyi seçenekleri değerlendirmemiz gerekiyor. Her halükarda, eklem çukuru geometrisinin optimizasyonunda büyük bir iyileştirme potansiyeli var,” diyor Prof. Dr. Dr. Nowakowski geleceğe bakarak.

Baselland Kanton Hastanesi teknik açıdan son derece iyi donanımlıdır.

“Burada, robotik dahil tüm modern cihazlarla en iyi şekilde donanmış olsak da, benim inancım şudur: Kalça ya da diz fark etmeksizin, iyi ve uzun süreli bir endoprotez ameliyatı için yıllarca süren bir eğitim gereklidir; bu eğitim, sonunda ameliyatın mümkün olduğunca kısa sürede mükemmel bir şekilde gerçekleştirilmesini ve implantların sağlam ve stabil bir şekilde oturduğunun kontrol edilmesini sağlar. Baselland Kanton Hastanesi, hareket sistemi merkezi olarak protez değiştirme ameliyatlarında son derece uzmanlaşmıştır; çünkü burada çok büyük bir uzmanlığa sahibiz ve ‘Her zaman bir çözüm buluruz!’ sloganını benimsemiş durumdayız. Hastalarımızın büyük çoğunluğu sonuçtan son derece memnun. “Kalça ameliyatı, günümüzde mevcut en başarılı ameliyatlardan biridir, ancak olanaklardan ve kaliteden en üst düzeyde yararlanmak için yüksek düzeyde deneyim de gereklidir,” diye açıklıyor Prof. Dr. Dr. Nowakowski ve bununla da sohbetimizi sonlandırıyoruz.

Kalça endoprotezi ile ilgili pek çok ilgi çekici bilgi paylaştığınız için çok teşekkür ederiz, Profesör Dr. Nowakowski!