Le descellement aseptique
est le mode le plus habituel d'échec des prothèses totales de hanche. Cela a conduit
les auteurs à s'intéresser aux cupules avec renforcement métallique ("Métal-back"
= MB), par l'intermédiaire des études numériques par éléments finis, et des études
expérimentales. Nous évaluerons dans ce travail la répartition des contraintes
péri-acétabulaires en fonction de l'épaisseur d'un MB, sur un modèle numérique
par éléments finis en deux dimensions, confronté par la suite à une étude expérimentale
sur bassin humain frais.La perte du composant fémoral a reçu en premier toute
l'attention des auteurs. Le suivi des patients a permis, par la suite, de mettre
en évidence les échecs de fixation du composant prothétique cotyloïdien en
polyéthylène cimenté :
- CHARNLEY
en 1979 rapportait, sur une série de prothèses totales de hanche suivies entre
12 et 15 ans, 14 % de lisérés sévères de plus de 2 mm à l'interface entre
l'os et le ciment, suggérant fortement un descellement, avec par ailleurs
11% de migration des cotyles.
- STAUFFER
notait à la Mayo Clinic un descellement cotyloïdien dans 6,5% des cas à 5
ans et 11,3 % à 10 ans.
- MULLER
analysait en 1981 une série où 14% de ses prothèses totales de hanche à 10
ans nécessitaient une révision par perte cotyloïdienne.
La rigidification
de l'implant entraîne un transfert des charges vers les corticales :
- John CHARNLEY
et ses élèves proposèrent de conserver l'os sous-chondral et, par conséquent,
d'y créer de multiples perforations pour favoriser la macro-rétention des
cotyles prothétiques.
- Les travaux
expérimentaux menés par HARRIS furent déterminants. Ils mirent au point
un modèle numérique par éléments finis en deux dimensions (2D), montrant que
la rigidification de l'ensemble des éléments implantés entraînait l'augmentation
de contraintes de VON MISES au niveau des corticales de l'ilion et dans l'os
spongieux au pôle supéro-externe de la cupule, quel que soit le type de composant,
l'important étant de conserver l'os sous-chondral et une épaisseur minimum
de ciment de 3 mm.
- Par extension,
et confirmant l'importance de la rigidification de l'implant, le concept de
MB fut introduit par CARTER qui, grâce à une étude en deux dimensions,
a pu montrer la diminution des contraintes dans l'os spongieux lors de la
rigidification des éléments prothétiques par des polyéthylènes d'épaisseurs
croissantes, et surtout par l'adjonction d'une cupule en MB qui assurait une
réduction des contraintes dans l'os spongieux et un transfert préférentiel
vers l'os cortical.
Ces travaux furent
confirmés par d'autres modélisations par éléments finis effectués par RAPPERPORT
(32), GOEL (17) et HUISKES (19). Ces travaux se virent
confirmés par des expérimentations biomécaniques sur cadavres frais (LIONBERGER (23)
; FINLAY (15) ; MASSIN (25)).Les résultats cliniques
des implants MB cimentés ne confirmèrent malheureusement pas les tests expérimentaux
:
- RITTER (33),
à propos d'une étude portant sur 238 PTH (138 Implants cotyloïdiens avec un
MB en titane de 1,4 mm et 100 implants cotyloïdiens en polyéthylène de 4 mm)
a montré une augmentation significative des lisérés, des migrations et des
révisions pour les cupules en MB.
- CATES (7),
dans une autre étude portant sur 233 PTH, a montré que l'addition d'un MB
cimenté de 1,5 mm d'épaisseur pour un polyéthylène de 3 mm augmentait de 37%
l'usure du polyéthylène et augmentait le taux de migration des cupules.
- MULROY
et HARRIS (JBJS 1990) publièrent également des résultats décevants.
Cependant,
l'usage d'implants acétabulaires type MB est néanmoins de plus en plus répandu
actuellement, mais dans des formes non cimentées ; l'ancrage primaire se fait
par press-fit, par vis ou téton, filetage périphérique de type anneau vissé
ou bien par expansion. La présence d'un effet de surface intervient secondairement
pour assurer un ancrage biologique par ostéo-intégration et les alliages utilisés
sont le titane ou le chrome-cobalt d'épaisseur très variable d'un modèle à l'autre.
- Le but de
notre étude est l'évaluation dans les régions péri-acétabulaires sur un
modèle numérique par éléments finis en deux dimensions, de la variation des
contraintes dans l'os spongieux en fonction de l'épaisseur d'un MB en titane
(1 à 5 mm). D'autre part, ces données seront confrontées à une étude expérimentale
biomécanique sur bassin humain frais.
- L'idée qui motive
ce travail est de déterminer une épaisseur idéale de composant acétabulaire.
L'harmonisation des contraintes dans l'os spongieux sous-jacent permettrait
d'éviter les migrations, et leur maintien à un niveau "suffisant"
pourrait entretenir une vitalité osseuse apte à pérenniser l'ancrage secondaire
obtenu par une ostéo-intégration de surface. On définirait alors la notion
"d'ancrage tertiaire".