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Paru dans le numéro N°221 - Février 2013
Article consulté 1316 fois

XLfit : le premier cotyle pré-assemblé à grosses têtes centrées

Par Jean-Christophe POULHES, MD* - Marc SIMONDI, PhD** dans la catégorie TECHNIQUE
*Clinique Saint Vincent, 25000 Besançon - **Protheos Industrie, 25420 Montbéliard

Les qualités tribologiques de la céramique massive appliquée à l’arthroplastie de la hanche ne font plus aucun doute. L’innovation introduite par Pierre Boutin et le laboratoire Ceraver des têtes en céramique massive et du couple céramique/céramique date maintenant de
40 ans, et de 30 ans pour l’introduction des inserts acétabulaires céramique tels que nous les connaissons aujourd’hui. Les fractures de ce matériau fragile restent cependant le principal souci. Concernant les têtes fémorales, l’utilisation d’un assemblage adapté (même fabricant CE pour la tête et la tige, nettoyage minutieux du cône jamais utilisé) et l’emploi de la céramique composite alumine/zircone ont permis de maîtriser le taux de rupture des têtes. Mais les fractures d’inserts acétabulaires restent plus fréquentes, il fallait donc apporter une réponse à cette complication. L’idée d’un cotyle metal-back avec un insert pré-assemblé en salle blanche (salle propre dont les contaminations particulaires et microbiologiques sont maîtrisées) a germé au sein du laboratoire Benoist-Girard il y a plus de 10 ans et a été mise en application par le laboratoire ATF il y a 5 ans. Aujourd’hui, le laboratoire Protheos présente son cotyle XLfit :
- basé sur un concept ayant fait ses preuves cliniques : un couple céramique/céramique pour la reconstruction articulaire associé à un ancrage osseux par press-fit pour la stabilité primaire et à un revêtement poreux pour la stabilité secondaire,
- proposant le pré-assemblage de l’insert céramique dans la cupule metal-back,
- utilisant des grosses têtes,
- avec recouvrement hémisphérique complet de la tête par l’insert.
La nouveauté consistant à l’association dans une même solution de ces caractéristiques déjà existantes par ailleurs, en garantissant une sécurité optimale.


INSERT CÉRAMIQUE PRÉ-ASSEMBLÉ

Les fractures d’inserts en céramique sont souvent décrites comme la conséquence d’une mauvaise introduction de l’insert dans la cupule (par exemples l’insert peut se coincer incliné dans la cupule par arc-boutement, ou bien un troisième corps peut s’immiscer entre l’insert et la cupule). Ceci diminue alors considérablement la surface de contact de l’assemblage conique, et donc la répartition harmonieuse des contraintes à l’interface insert/cupule.
Effectivement nous avons mesuré un effondrement de la résistance mécanique de l’insert qui est d’environ 10 tonnes pour un insert bien positionné à 1,5 tonne si celui-ci est mal positionné (fig. 1). On peut également remarquer des fractures d’insert céramique très différentes après éclatement simulé en laboratoire : en 2 blocs nets lorsque l’insert est bien positionné, et en de multiples éclats acérés lorsqu’il est mal positionné (fig. 2).
Par ailleurs, la volonté de proposer des diamètres articulaires de plus en plus importants pour un même cotyle a impliqué une diminution de l’épaisseur de la toile métallique de la cupule (le diamètre extérieur restant constant et le diamètre intérieur augmentant). La conséquence est une déformation plus importante de la cupule metal-back lors de l’impaction qui a tendance à s’ovaliser, ce qui rend difficile dans un second temps l’introduction de l’insert céramique qui lui est indéformable. De plus, ces erreurs de malposition d’insert sont d’autant plus présentes avec le développement des techniques mini-invasives (difficulté à contrôler le bon alignement insert/cupule).
Le pré-assemblage est une assurance d’un insert bien installé dans la cupule, “garantie anti-fracture”.
Une conséquence appréciable du pré-assemblage est la simplification de la technique opératoire. Après un fraisage habituel (fig. 3), des essais sont réalisés avec le fantôme de l’implant afin d’estimer la tenue primaire et le recouvrement. La mise en place du cotyle XLfit ne pose pas de difficulté par rapport à une cupule press-fit classique. La technique d’implantation est simple et rapide. Le porte-implant se présente comme un porte-implant classique :
l’assemblage du cotyle pré-assemblé sur le porte-implant est obtenu par vissage de la poignée (fig. 4). L’impaction du metal-back avec l’insert pré-assemblé est réalisée en un seul geste (fig. 5) habituellement décomposée en deux temps. L’avantage réside dans le fait que l’on n’a pas à se soucier si l’insert est bien positionné dans le metal-back. On n’est plus confronté, comme parfois, à une ovalisation du metal-back qui rend difficile la mise en place de l’insert. Il n’y a plus, d’autre part, de problème d’interposition des parties molles et de nettoyage de l’assemblage conique. L’ablation du porte-implant après avoir dévissé la poignée qui commande le désassemblage avec le cotyle (fig. 6) est aisée.
De part cette simplification de pose en un temps (cupule + insert), on annule ainsi tout problème de bris d’insert per-opératoire par mauvais positionnement : on assure ainsi une meilleure fiabilité de l’implant (fig. 7).

 

Fig. 1 : Tenue à l'éclatement en laboratoire d’essai.

 

Fig. 2 : Simulation de l'éclatement des inserts en laboratoire.

 

Fig. 3 : Fraisage du cotyle.

 

Fig. 4 : Assemblage du cotyle sur le porte-implant.

 

Fig. 5 : Impaction du cotyle.

 

Fig. 6 : Ablation du porte-implant.

 

Fig. 7 : Réduction de l'articulation.

 

GROSSES TÊTES

Les grosses têtes ont été associées aux échecs récents du couple métal/métal, et il convient de dissocier ces deux aspects. Une analyse de 400 000 PTH du registre anglais [fig. 8 d’après A. Smith et al. - The Lancet - mars 2012] a comparé l’impact de l’augmentation du diamètre articulaire sur le taux de reprises à 5 ans. Pour les articulations céramique/ céramique plus le diamètre augmente, plus le taux de reprises est faible contrairement aux articulations métal/métal où plus le diamètre augmente, plus le taux de reprises est élevé. Nous voyons ici la différence de comportement de ces 2 couples avec les grosses têtes, qui peut s’expliquer par :
- une tribologie moins performante pour les articulations métal/métal avec un coefficient de frottement de l’ordre de 0.15, par rapport aux articulations céramique/ céramique dont le coefficient de frottement de l’ordre de 0.05,
- la corrosion entre le métal cobalt chrome des têtes métalliques et l’alliage de titane des tiges au niveau de l’assemblage conique (on retrouve ici le même phénomène causant des échecs pour les cols modulaires),
- des taux d’ions métalliques considérés trop importants au delà d’un diamètre articulaire de 50 mm,
- une sensibilité à la verticalisation du cotyle et au edge-loading (contact de la surface de la tête sur le bord de l’insert illustré fig. 12) plus préjudiciable et accentué par des cotyles non-hémisphériques pour les grosses têtes métalliques.
La stabilité conférée par les grosses têtes est bien connue. On peut illustrer cette stabilité avec les résultats des cotyles double-mobilité, leur “garantie anti-luxation” est assurée par l’articulation entre l’insert mobile et la cupule (et non par l’articulation entre la tête et l’insert qui est contrainte). Nous avons donc pour les cotyles double-mobilité de très gros diamètres articulaires, proches des diamètres anatomiques, comme par exemple :
- une articulation de Ø40 mm pour une cupule Ø46 mm,
- une articulation de Ø52 mm pour une cupule Ø58 mm.
Nous voulons bénéficier d’une bonne stabilité dans les cotyles simple-mobilité. Avec le couple céramique/ céramique, nous pouvons nous rapprocher de ces gros diamètres, tout en évitant les désagréments induits comme la fracture de l’implant, ou l’usure crainte par Sir John Charnley avec l’augmentation des diamètres articulaires.
La gamme du cotyle XLfit propose donc des grosses têtes dès que possible :
- une tête Ø32 mm pour une cupule Ø46 mm ou Ø48 mm,
- une tête Ø36 mm pour une cupule Ø50 mm ou Ø52 mm,
- une tête Ø40 mm pour une cupule Ø54 mm ou Ø56 mm,
- une tête Ø44 mm pour une cupule Ø58 mm ou plus.
Il est important de noter que cette augmentation des diamètres de têtes ne fragilise pas les inserts en céramique. Les exigences réglementaires nous imposent une tenue à l’éclatement des inserts supérieure à 4,6 tonnes. Nous avons mesuré une tenue à l’éclatement de l’insert Ø44 supérieure à 20 tonnes, grâce à une épaisseur de céramique de 3,5 mm à l’équateur (là où l’insert se fracture).
Cette excellente tenue mécanique est, comme nous l’avons vu, applicable à un insert bien positionné dans la cupule, ce qui est automatiquement acquis avec un système pré-assemblé.

 

Fig. 8 : Reprises de PTH dans le registre anglais.


RECOUVREMENT DE LA TÊTE PAR L’INSERT

Afin de bénéficier pleinement du potentiel des grosses têtes, nous voulons insister sur un aspect de la conception des implants qui nous parait fondamental : le recouvrement hémisphérique de la tête par l’insert.
En effet, afin de maintenir le gain en stabilité des grosses têtes, qui est dû au déplacement plus important que doit faire la tête pour sortir du cotyle (et donc directement lié au rayon de la tête), il convient de conserver le même recouvrement hémisphérique à 180° de la tête par l’insert, quel que soit le diamètre (fig. 9).
D’autres systèmes céramique/ céramique qui proposent des grosses têtes se sont inspirés de la conception des resurfaçages métal/métal. Cependant, pour les diamètres de têtes à partir de 40 mm, la cupule céramique correspondante n’est plus hémisphérique (cette excentration est facilement identifiable sur les calques pré-opératoires : le centre de tête est au-delà de la face d’ouverture de l’insert (fig. 10). Il en résulte que la stabilité n’est pas supérieure à une tête = 36 mm centrée dans son insert : l’intérêt d’augmenter le diamètre est donc tout simplement annulé par cette excentration.
XLfit est le premier cotyle proposant un recouvrement hémisphérique complet d’une articulation céramique/ céramique à grosses têtes et ce quel que soit le diamètre de tête.
Notre expérience clinique a débuté début 2012. Les résultats cliniques et radiologiques des 100 premiers implants sont très satisfaisants même si le recul est faible.
Enfin, nous pensons qu’avec ce nouveau concept d’implant céramique pré-assemblé à grosses têtes avec recouvrement hémisphérique quel que soit le diamètre de tête, nous pourrons diminuer les effets edge-loading lors des subluxations (fig. 12). Ils ont pour conséquence un effet stripe-wear de la tête (perte locale de l’aspect brillant en forme d’ellipse aplatie) et une rupture du film lubrifiant. Ces phénomènes étant décrits comme contribuant à l’apparition des nuisances sonores des couples céramique/céramique, nous pouvons donc espérer une diminution des risques d’apparition de cette complication.

 

Fig. 9 : Tête centrée avec recouvrement hémisphérique.

 

Fig. 10 : Tête excentrée.

 

Fig. 11 : Cotyle XLfit et tige THELIOS.

 

Fig. 12 : Effet edge-loading.