Vol.XXXVII, Suppl. 1 - Giornale Italiano di Ortopedia e Traumatologia

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s50 agosto2011;37(suppl.1):50-55 iMpiEgo dEL poLicarBonatourEtano nELL’artropLastica dELL’anca the use of polycarbonate-urethane in hip arthroplasty riassunto Background: Un innovativo materiale nel campo dell’artroplastica dell’anca è il policarbonato-uretano (PCU), le cui proprietà permettono l’impiego di teste di grande diametro garantendo allo stesso tempo una usura molto limitata. obiettivi: L’obiettivo di questo articolo è di descrivere i risultati ottenuti con questo nuovo materiale. Metodi: I dati sono stati raccolti retrospettivamente fino a settembre 2010. Il PCU, senza alcun cotile metallico, è stato utilizzato per trattare 714 pazienti con fratture del collo del femore. Il follow-up medio è di 12,1 mesi. Il PCU è stato inoltre utilizzato per trattare l’artrosi, inserendolo all’interno di un cotile metallico. Nello stesso periodo considerato, sono stati trattati 157 pazienti con protesi totale dell’anca e 4 con il rivestimento dell’anca. Il follow-up medio è di 12,1 mesi. risultati: Ad oggi sono stati revisionati 12 pazienti (1,69%) trattati per fratture del collo del femore. Per quanto riguarda l’artrosi, un caso di artroplastica totale è stato revisionato (0,63%) a causa di allentamento del cotile causato da una frattura intraoperatoria dell’acetabolo. Le radiografie hanno mostrato un buon contatto fra osso-impianto senza segni di osteolisi o rarefazione dell’osso. conclusioni: Il PCU è un nuovo biomateriale che sta dimostrando ottime proprietà tribologiche, garantendo risultati clinici fino ad ora promettenti. parole chiave: policarbonato-uretano, artroplastica totale dell’anca, frattura del collo del femore, artrosi summary Background: Polycarbonate-urethane (PCU) is an innovative material in the field of hip arthroplasty. It can be coupled with large diameter metal heads, while simultaneously ensuring limited wear. aims: The aim of this paper is to describe the results obtained to date with this new implant. a. Moroni * , M. hoquE * , g. MicEra * , r. orsini * , E. nocco ** * Clinica Ortopedica, Università di Bologna; ** Active Implants Corporation, Memphis, TN, USA Indirizzo per la corrispondenza: Antonio Moroni Clinica Ortopedica, Università di Bologna Via G.C. Pupilli 1, 40136 Bologna Tel. +39 051 6366581 E-mail: a.moroni@ior.it Methods: Data was collected retrospectively until September 2010. Polycarbonate-urethane was used without an acetabular metal cup to treat 714 femoral neck fracture patients. The mean follow-up was 12.1 months. In the same time frame, PCU was also used to treat arthritis, the PCU component being used as a liner placed into an acetabular metal cup. Total hip arthroplasty was used in 157 patients while hip resurfacing was used in 4. The mean follow-up was 12.1 months. results: To date, 12 patients (1.69%) treated for femoral neck fracture have been revised. With regards to patients with arthritis, one total hip case (0.63%) has been revised due to acetabular component loosening caused by an intra-operative fracture of the acetabulum. Radiographs showed good bone-implant contact, with no signs of osteolysis or bone rarefaction. conclusions: PCU is a novel biomaterial with optimal tribological properties, which has so far yielded promising clinical results. Key words: polycarbonate-urethane, total hip arthroplasty, femoral neck fracture, arthritis introduZionE L’artroplastica totale dell’anca è una procedura efficace per pazienti con varie patologie dell’anca. Sebbene il livello di soddisfazione sia alto, la durata dell’impianto rimane un fattore di rischio della procedura 1 . La fonte più comune di fallimento dell’impianto è la mobilizzazione meccanica 2 , che è data, probabilmente, da una fissazione primaria inadeguata e/o dalla perdita di fissazione a medio-lungo termine. Quest’ultima è generalmente causata da osteolisi periprotesica, indotta dalle particelle di usura, prodotte durante il movimento dell’articolazione 3 4 . Inoltre, risultati clinici dimostrano come il volume totale del particolato di usura abbia un grosso impatto sulla mobilizzazione dell’impianto 5 6 . Negli ultimi decenni, molti sforzi sono stati profusi e buoni risultati ottenuti per migliorare la fissazione e il progetto dell’impianto, ma la ricerca per la superficie articolare ideale continua. Sebbene non ci sia consenso su quale sia il tipo di impianto ottimale, la corretta selezione della superficie articolare è un fattore cruciale per un esito positivo dell’intervento, particolarmente in soggetti giovani ed attivi. L’accoppiamento più comune è il metallopolietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE). Tuttavia, con il UHMWPE, la produzione di particelle di usura è uno svantaggio significativo 7 . Recentemente, è stato sviluppato il UHMWPE reticolato (XLPE) per cercare di migliorare le caratteristiche del materiale tradizionale. Sebbene gli studi in vitro abbiano confermato che il volume di usura è minore con il XLPE rispetto al UHMWPE tradizionale, la letteratura internazionale riporta casi di fallimenti meccanici quali fratture a fatica e casi di delaminazione superficiale 8 9 . Per quanto riguarda gli impianti ceramica-ceramica (C-C), il volume di usura è estremamente basso. Nonostante ciò, anche questo tipo di impianto ha i suoi fattori di rischio, tra cui la fragilità intrinseca del materiale, accoppiamenti
iMpiEgo dEL poLicarBonato-urEtano nELL’artropLastica dELL’anca s51 rumorosi e reazioni da corpo estraneo prodotto dall’usura della ceramica 10 . È ben noto come le teste protesiche di grande diametro permettano una mobilità articolare migliore e una migliore stabilità, ma sia gli impianti metallo-UHMWPE che quelli C-C, hanno teste protesiche signifi cativamente più piccole di quelle del paziente. Ciò è dato da limiti tecnici e di produzione associati a questi tipi di impianto. La dimensione originale della testa del femore può essere replicata usando l’accoppiamento articolare metallometallo (M-M). Un ulteriore vantaggio di questo tipo di articolazione è il basso volume di usura 11 . Nonostante ciò, ci sono diversi fattori di rischio associati con queste articolazioni, tra cui l’aumento post-operatorio dei livelli di ioni metallici nel siero, l’ipersensibilità ai metalli, la formazione di pseudo-tumori, e un’usura maggiore nei casi di mal posizionamento delle componenti protesiche 12 . Nell’ambito dell’artroplastica dell’anca c’è quindi una necessità per nuove tecnologie che possano replicare meglio le caratteristiche anatomiche e funzionali dell’articolazione dell’anca normale. articoLaZioni ELastichE (cushionBEarings) L’articolazione sinoviale naturale garantisce un’usura limitata in quanto mantiene uno strato di fl uido che riduce drasticamente l’attrito separando le superfi ci articolari 13 . Lo sviluppo del letto fl uido è principalmente ottenuto grazie alla combinazione di un regime di lubrifi cazione elasto-idrodinamico (EHL) e di un regime di lubrifi cazione micro-elasto-idrodinamico (µEHL) 14 . La EHL viene prodotta quando la pressione sviluppata dal lubrifi cante risucchiato tra due superfi ci articolari è tale da causare localmente una deformazione elastica di entrambe le superfi ci articolari, mantenendole separate 15 . La µEHL rappresenta una forma microscopica di EHL, quando le perturbazioni di pressione causano un appiattimento sostanziale delle asperità della superfi cie del materiale articolare, aumentando così la conformità e garantendo il mantenimento dello strato di lubrifi cante tra le superfi ci 16 . Attraverso gli studi condotti dalle Università di Leeds e Durham 17-21 è stato dimostrato come questo tipo di accoppiamento articolare lavora in modo tale da avere un minimo contatto tra le asperità superfi ciali del materiale e dunque l’usura viene drasticamente ridotta. Questo venne dimostrato sperimentalmente da Smith et al. 22 , i quali ottennero un volume di usura da articolazioni in policarbonato accoppiato a teste in CoCrMo di 28 mm di diametro pari a 14,1 ± 4,3 mg/10 6 cicli rispetto ad un valore di 44,8 ± 3,4 mg/10 6 cicli per inserti in UHMWPE. Un risultato simile è stato ottenuto da Bigsby et al. 23 con inserti di policarbonato di 32 mm di diametro contro teste in acciaio inossidabile. In questo caso, il volume di usura è risultato pari a 10,3 e 34,3 mm 3 /10 6 cicli rispettivamente per policarbonato e polietilene. iL sistEMa pEr anca triBofit ® Il poliuretano è stato usato per la prima volta negli essere umani nel 1960 da Charles Townley come una componente acetabolare 24 . Le coppe acetabolari fatte da questo materiale erano state usate 2 anni prima che Sir John Charnley usasse per la prima volta il UHMWPE per la stessa indicazione 25 . Nella serie di Townley, il poliuretano è fallito in tutti i 26 pazienti, ma non fu registrata alcuna reazione osteolitica. Il poliuretano grezzo usato in questi casi era lontano dall’essere considerato una moderna superfi cie articolare, in quanto veniva preparato mischiando il pre-polimero con la resina e il catalizzatore al momento dell’intervento. Il materiale veniva poi modellato utilizzando la testa femorale da accoppiare. Il poliuretano serviva sia come il cemento di ancoraggio per il lato femorale sia come superfi cie articolare per il lato acetabolare. Nessun ulteriore sviluppo di questa tecnologia venne portato avanti fi no al 1974 4 . Da allora, diversi studi preclinici hanno mostrato come un materiale morbido e deformabile come il policarbonato-uretano (PCU) può essere un’alternativa al UHMWPE, date le sue proprietà di resistenza all’usura, la sua capacità di deformarsi come la cartilagine, e la possibilità di ottenere un regime a letto fl uido fra le superfi ci dell’articolazione 5 6 12 . A partire dal 2006, il policarbonato-uretano Bionate ® 80A (DSM PTG, Berkley, CA) è stato usato come componente acetabolare nell’artroplastica totale dell’anca (TriboFit ® Hip System, Active Implants Corporation, Memphis, TN). Conosciuto in commercio come “Tribofi t ® Acetabular Buffer”, è una componente non-cementata con uno spessore di 2,7 mm che può essere accoppiata a teste di grande diametro di CoCrMo. Il diametro della componente acetabolare varia dai 40 ai 56 mm, ed è disponibile in incrementi di 2 mm che corrispondono ai diametri della componente della testa femorale. Il Tribofi t ® Acetabular Buffer può essere impiantato direttamente nell’acetabolo oppure può essere utilizzato come inserto di un cotile metallico (Fig. 1). Questo impianto innovativo garantisce una lubrifi cazione a letto fl uido mantenendo dunque un’usura limitata. Il PCU è un materiale idrofi lo, biocompatibile, e resistente alle endotossine. Lavora come ammortizzatore dello stress, trasmettendo i carichi all’osso subcondrale in maniera fi siologica. La pianifi cazione pre-operatoria e il templating radiografi co sono essenziali per un preciso impianto del Sistema per Anca TriboFit ® . L’acetabolo viene completamente esposto e viene fresato accuratamente per togliere lo strato di cartilagine rimasto. Una scanalatura circonferenziale (Fig. 2a) viene intagliata nell’acetabolo utilizzando il
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