UHMWPE RETICULE – TRIANON ATLAS A AARON
Le polyéthylène à très haut poids moléculaire * (1) est employé comme surface de frottement dans diverses articulations dont celles de la hanche depuis les essais de Sir Charnley en 1960.*(17) Ses qualité tribologiques *(2), conséquences de son faible coefficient de frottement (De 0,05 à 0,1) et de ses qualités d’amortissement, en font un des matériaux les plus utilisé en orthopédie. Le UHMWPE est biocompatible mais ses particules d’usure sont connues pour être à l’origine des ostéolyses. FACTEURS D’USURE Les principaux facteurs d’usure d’une articulation de hanche sont :
L’usinage avec des outils spéciaux permet d’obtenir une rugosité de l’ordre de 0,8 microns Ra* (2) sur la concavité semi sphérique de l’insert. Le polissage des têtes permet d’obtenir une rugosité d’autant plus faible que le matériau de la tête est plus dur. La rugosité est de 0,05 microns Ra pour une tête cobalt chrome et inférieure à 0,01 microns pour une tête alumine. LE CONCEPT TRIANON Le concept TRIANON est d’agir sur tous les facteurs pouvant réduire l’usure. OPTIMISATION DES PROPRIETES DU UHMWPE La réticulation est une technologie utilisée depuis les années 1973 *(14) pour réduire le volume de particules d’usure du UHMWPE. Après plusieurs échecs dus à la fragilisation des inserts réticulés et à des cas de rupture, les paramètres de réticulation ont été fiabilisés. Les tests sur simulateurs, maintenant corroborés par les résultats in vivo, montrent une diminution de l’usure variable de 40% à 80% *(8) (9) (15) (16) mais avec des particules d’usure de plus petites *(10) tailles donc à potentiel de nocivité plus important.*(11)
MODES DE RETICULATION
Le taux de réticulation se mesure par le % de gel qui est de 17 sur du UHMWPE normal et 2,9 sur le UHMWPE réticulé du concept TRIANON *(5)
OPTIMISATION DES PARAMETRES DE TRIBOLOGIE Le UHMWPE TRIANON présente des résultats optimaux lorsqu’il est associé à des têtes spécifiques.
Une faible tolérance permet d’optimiser le jeu entre l’insert et la tête. Un jeu trop faible limite la lubrification naturelle lors du mouvement. Un jeu important entraîne un contact plus ponctiforme donc des contraintes supérieures pouvant générer des amorces de rupture.*(7)
CONCLUSION La réduction des volumes de particules d’usure afin de retarder l’apparition des ostéolyses et réduire leur importance est obtenue par optimisation des paramètres de qualité de tribologie de l’articulation prothétique de la hanche. Le concept TRIANON est une solution intermédiaire entre les couples classiques UWMPE sur métal ou céramique et les couples durs / durs (alumine/alumine ou métal/métal) La qualité du UHMWPE TRIANON permet son utilisation avec des têtes de diamètre 28, 32 et pour les cotyles de taille> 54 en diamètre 36. Le choix du diamètre de tête permet l’obtention par le chirurgien du meilleur compromis usure /risque de luxation selon l’état de chacun de ses patients. Les résultats au recul de 5 ans démontrent que la diminution du volume de particules d’usure n’est pas annulée par leur agressivité supérieure due à leur plus petite taille. Au recul de 5 ans les ostéolyses sont moins nombreuses avec du UHMWPE réticulé que avec un UHMWPE de même dessin.
REFERENCES
1 - POIDS MOLECULAIRE en g/mole = poids d’une chaîne moléculaire moyenne d’atome carbone (14) et hydrogène (1) 2 - TRIBOLOGIE Science du frottement 3 - Rugosité Ra : 5 - Mesuré selon norme américaine ASTM F 064 et ASTM F 2765 6 - mesuré selon norme ISO 5834-4 . Le taux du UHMWPE avant réticulation est de 0,8 7 - La clearance (jeu maxi entre l’insert et la tête ) est de 0,4 sur un couple PE/tête métal conventionnel et 0,2 dans le concept TRIANON 8 - Rapport CRITT N° CRITT B 06 04 016 d’essai sur 5 millions de cycles du concept TRIANON 9 - Delaunay revue de chirurgie orthopedique 2005 . 91. 70/78 10 - 95% des particules d’usure sur simulateur ont une taille inférieure à 0,35 microns alors que ce pourcentage est de 50% sur du UHMWPE conventionnel 11 - Co-cultured with murine peritoneal macrophages Wear of historical PE in hip prostheses. Biomechanical sucess and a biological failure. E Ingham ; J Fischer , MH Stone Medical and biological engieering , LEEDS UK 12 - Wear of conventional and cross-linked ultra-high-molecular-weight polyethylene acetabular cups against polished and roughened CoCr femoral heads in a biaxial hip simulator Vesa Saikko 1 *, Olof Calonius 1, Jaakko Keränen 21Department of Mechanical Engineering, Helsinki University of Technology, P.O. Box 4300, FIN-02015 HUT, Finland - Department of Materials Engineering, Tampere University of Technology, P.O. Box 589, FIN-33101, Tampere, Finland 13 - JL HAILEY - E INGHAN - BM WROBLESKI -J FISCHER University of Leeds - Journal of enginering in medecine - 1996 14 - Radiation Improvement of Polyethylene Prostheses Radiat. Phys. Chem. 1977;Vol 9:647 – 52 - JBJS 1978 ; 60-B : 370 – 4 - TA du Plessis , CJ Grobbelaar , F Marais 15 - Dr I Clarke Tribology Loma Linda University Analysis of Retrievals THR Cups Of High Cross- linked UHMWPE from South Africa Orthopaedic Research Society - 48th Annual Meeting - Dallas , Texas , Feb. 10-13 2002. 16 - An Independent Evaluation of Commercially Available Cross Linked PE Acetabular Components Bridgette Furman, B.S .Cecilia Hernoux Shayan Bhattacharyya Stephen Li, Ph.D. 17 - Charnley J: Low friction principle. Springer Verlag. Low friction arthroplasty of the hip. Theory and practice. Berlin, Heidelberg, New York: 1979, 3-15. 18 - Effect of counterface roughness on the wear of conventional and cross linked UHMWPE studies on multi directional motion pin on disk device Vesa SEIKO – Olof CALONIUS Journal of biomaterial 2001 19 - Fatigue crack propagation resistance of virgin and highly crosslinked, thermally treated ultra-high molecular weight polyethylene Sara J. Gencura, , , , Clare M. Rimnaca and Steven M. Kurtzb, c
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