Ανίχνευση μεταλλικών ιόντων στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό ασθενών μετά από ολική αρθροπλαστική γόνατος ή ισχίου

Abstract

This research evaluated concentration of metal ions in the celebrospinal fluid in arthroplasty operated patients and in healthy individuals. The main hypothesis examined was whether the duration of the prostheses could affect the elements measures and, specifically, increase the observed concentration. The first attempt to detect and measure metal ions in blood, urine and celebrospinal fluid was made at the laboratory of the Department of Chemistry in Aristotle University. Ten patients participated in this research;eight of them had undergone total knee or hip arhroplasty in the past and the rest two had no endoprostheses. All of them had been hospitalized in Papageorgiou Hospital in Thessaloniki during the period of February of 2001 till April of 2013. The metals and trace elements of the samples were determined by Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA), at the 2 MW pool-type research reactor of the TU-Delft, in Netherlands. The concentration of Co and Cr, increased only in the first period after the replacement, as presented by the blood and urine measurements. In the case of CSF samples some imbalance between control and non-controls was observed with significantly elevated concentrations of bromine in the 5- and 10-years groups and zinc in the control group. No conclusions could be drawn on the possible release of Cr and Mo from CrCoMo alloy prostheses to cerebrospinal fluid because of the insufficient sensitivity of NAA . We also had no results for Ti, Al and V,because of insufficient sensitivity of this method. Τaking in account all the above,the next research included patients,who were divided in 5 groups according to the duration of the prostheses. The elements involved were 6: Aluminum, chromium, cobalt, titanium, vanadium and molybdenum and were obtained through the ICP-MS method.Aluminum and Chromium concentration showed a statistical significant increasing trend, with the increasing duration of the prostheses, while the Vanadium showed a similar distribution in all groups, except for the group “1” where the observed values were smaller. Titanium, Cobalt and Molybdenum concentrations differences between the duration groups were statistically non-significant. The increased Aluminum concentrations in arthroplasty patients is also confirmed by the serum blood test, where the mean value for the AOP group was significantly bigger than that of the healthy individuals.

Αυτή η έρευνα αξιολόγησε τη συγκέντρωση μεταλλικών ιόντων που απελευθερώνονται στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό σε ασθενείς που είχαν υποβληθεί σε αρθροπλαστική, αλλά και σε υγιή άτομα. Το βασικό ερώτημα που εξετάστηκε ήταν, αν η διάρκεια των προθέσεων μπορεί να επηρεάσει την συγκέντρωση των στοιχείων και συγκεκριμένα να αυξήσει την παρατηρούμενη συγκέντρωση. Μια πρώτη προσπάθεια ανίχνευσης και προσδιορισμού ιόντων μετάλλων και ιχνοστοιχείων στο αίμα ,τα ούρα και το ΕΝΥ ασθενών με ολική αρθροπλαστική γόνατος ή ισχίου πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο Χημείας του Α.Π.Θ. .Δέκα ασθενείς συμμετείχαν στην μελέτη αυτή, οκτώ εκ των οποίων είχαν υποβληθεί σε ολική αρθροπλαστική γόνατος ή ισχίου. Οι υπόλοιποι δύο ασθενείς δεν έφεραν εμφύτευμα και αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου. Οι χειρουργημένοι ασθενείς ταξινομή-θηκαν σε δύο κατηγορίες:Σε αυτούς που έφεραν αρθροπλαστκή μέχρι 5 έτη και σε αυτούς που έφεραν αρθροπλαστική από 5 εως 10 έτη. Οι ασθενείς αυτοί νοσηλεύτηκαν όλοι στην Γ΄ Πανεπιστημιακή Κλινική του Γ.Ν.΄΄Παπαγεωργίου΄΄κατά την περίοδο του Φεβρουαρίου του 2001 έως τον Απρίλιο του 2013.Τα δείγματα αίματος, ούρων και εγκεφαλονωτιίου υγρού (ΕΝΥ) των ασθενών επεξεργάστηκαν στο εργαστήριο Χημείας του Α.Π.Θ. και εστάλησαν προς ανάλυση στην Ολλανδία με την μέθοδο της νετρονικής ενεργοποίησης. Η συγκέντρωση του Co και του Cr, αυξήθηκε μόνο κατά την πρώτη περίοδο μετά την αρθροπλαστική, όπως προέκυψε από τις μετρήσεις μας στο αίμα και τα ούρα . Στην περίπτωση δειγμάτων ΕΝΥ παρατηρήθηκε μια "ανισορροπία" μεταξύ της ομάδας ελέγχου και των χειρουργημένων ασθενών με σημαντικά αυξημένες συγκεντρώσεις βρωμίου στην ομάδες που έφεραν εμφυτεύμα για 5 και 10 έτη, αλλά και του ψευδαργύρου στην ομάδα ελέγχου. Ωστόσο, δεν είναι δυνατή η εξαγωγή συμπερασμάτων, όσον αφορά την πιθανή απελευθέρωση των ιόντων Cr και Mo από προσθέσεις κράματος CrCoMo στο ΕΝΥ, λόγω της ανεπαρκούς ευαισθησίας της μεθόδου της νετρονικής ενεργοποίησης ,γεγονός που αποτελεί και την αιτία αδυναμίας λήψης αποτελεσμάτων για τα στοιχεία Ti,AL,V. Λάμβάνοντας υπόψη όλα τα παραπάνω,στην επόμενη μελέτη συμπεριελήφθησαν ασθενείς οι οποίοι κατηγο-ριοποιήθηκαν σε 5 ομάδες ανάλογα με τη διάρκεια των προθέσεων. Τα στοιχεία που μετρήθηκαν ήταν 6: Αλουμίνιο, Χρώμιο, Κοβάλτιο, Τιτάνιο, Βανάδιο και Μολυβδαίνιο και υπολογίστηκαν με τη μέθοδο ICP-MS. Όσον αφορά την συγκέντρωση αλουμινίου και χρωμίου, παρατηρήθηκε μια στατιστικά σημαντική αυξανόμενη τάση, με τους ασθενείς με τη μεγαλύτερη διάρκεια της πρόθεσης να παρουσιάζουν και υψηλότερες συγκε-ντρώσεις. Το βανάδιο παρουσίασε παρόμοια κατανομή σε όλες τις ομάδες, εκτός από την ομάδα "1" όπου οι παρατηρούμενες τιμές ήταν μικρότερες. Οι διαφορές συγκεντρώσεων τιτανίου, κοβαλτίου και μολυβδαινίου μεταξύ των ομάδων διάρκειας της πρόθεσης ήταν στατιστικά μη σημαντικές. Η αυξημένη συγκέντρωση αλουμινίου σε ασθενείς με αρθροπλαστική επιβε-βαιώνεται, επίσης, και από τον έλεγχο δειγμάτων αίματος, όπου η μέση συγκέντρωση για την ομάδα των χειρουργημένων AOP ήταν σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή των υγιών ατόμων.