COUPLES DE FROTTEMENT POUR PROTHESES DE HANCHE DE DEMAIN
A AARON
communication complète
L’usage de cotyles ou inserts en UHMWPE, associés à des têtes métal ou céramique ne permet pas d’allonger la durée de vie des prothèses articulaires, les particules d’usure créant des ostéolyses.
L’usage de couple dur / dur, céramique ou métal montre aussi ses limites dans les gammes de tailles (exemple des longueurs possibles de col des têtes) ce qui interdit l’usage pour certaines morphologies.
Sauf pour les versions type sandwich, ces couples dur / dur ne possèdent pas de propriétés d’amortissement de charge, ce qui génère des contraintes sur l’os modifiant sa structure et pouvant aussi conduire à des descellements.
Les prix de ces couples dur / dur est aussi une limite aux indications dans un contexte général de réduction des dépenses de santé.
L’application des couples dur /dur est difficilement réalisable sur les autres articulations (genou, épaule, cheville…) en raison des difficultés de fabrication de leur géométrie plus complexe.
L’allongement de durée de vie des prothèses nécessite donc l’emploi de nouveaux matériaux ou une amélioration des propriétés tribologiques des matériaux utilisés pour réaliser les surfaces frottantes.
Plusieurs voies sont possibles et pour certaines en étude ou application :
Métal (insert ) / céramique (alumine pour la tête)
Zircone / alumine ( tête zircone et insert alumine ainsi que tête alumine et insert zircone)
Zircone / alumine matrice zircone ( type DELTA)
Zircone / zircone
Quelques plastiques ont des propriétés qui devraient permettre leur utilisation pour réaliser des couples de frottement dans les prothèses de hanche : le UHMWPE chargé de tocophérols (vitamine E) pour lesquels il convient de démontrer qu’il s‘agit d’une amélioration des UHMWPE réticulés.
Le PEEK, utilisé notamment pour des cages d’arthrodèse, associé à une tête céramique ou métal mais à ce jour nous ne connaissons pas les réactions de l’organisme à ses particules d’usure.
Les applications de nanocomposites, notamment d’oxyde métalliques qui améliorent la résistance à l’usure des plastiques.
Les plastiques biomimétiques
Le UHMWPE réticulé puis implanté d’ion (notamment des ions fluor) par bombardement électronique associé à des têtes métal ou céramique
Ces revêtements peuvent être réalisés par méthode PVD, CVD, ablation laser ou dépôt sous vide.
Les revêtement de tête cobalt chrome ou inox par du carbone de structure cristalline ( DLC)
Les revêtements en couche mince type CrN / TiN qui en plus de leur excellentes propriétés tribologiques ont une excellente résistance à la corrosion.
Les revêtements de la tête ou de la concavité de l’insert par des cristaux de structure pentagonale qui ont d’excellentes propriétés tribologiques).
Les revêtements de quasicristaux qui ont des qualités tribologiques excellentes.
Greffes de cartilage sur des supports métalliques ou sur des plastiques biomimétiques
Après validation sur simulateurs de ces différentes possibilités techniques, et avant application de ces nouvelles technologies, il convient de ne pas oublier que les réactions de l’organisme sont liées au volume des débris d’usure mais aussi, à leur taille, à leur géométrie, à leur composition chimique et aux produits de dégradation (oxydation) qui sont créés, à leur énergie de surface…
Nous ne connaissons pas l’influence de chacun de ces paramètres ni de leurs combinaisons.
Il convient également de considérer les possibilités d’amélioration liées au dessin des implants mais aussi aux précisions des gestes chirurgicaux (reconstitution des offsets, réduction des micro séparations …)
L’utilisation de nouveaux matériaux implantés long terme implique une validation clinique extrêmement
Lourde et longue, que seule une grande structure peut soutenir.
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