Nuovi materiali per la protesi di anca
1. POLIETILENE ALTAMENTE RETICOLATO (Highly Cross-linked Polyethylene)
Un fattore critico per determinare la durata di vita a lungo termine della PTA è l’inserto.
Il polietilene ad alta densità come materiale utilizzato come inserto della componente cotiloidea è la principale causa di osteolisi e allentamento mediante rilascio di detriti di polietilene (debris). I radicali liberi prodotti durante l'irradiazione sono identificati come facilitatori di questo processo. Come soluzioni, il polietilene reticolato è stato progettato per migliorare la resistenza all'usura attraverso la reticolazione per irradiazione mediante raggi gamma o fascio di elettroni. Inoltre, il polietilene reticolato di seconda generazione è stato sviluppato mediante miscelazione di vitamina E, modificando il processo di irradiazione per la riduzione dei radicali liberi. Questo polietilene altamente reticolato (HXLPE) ha avuto successo nel ridurre drasticamente i tassi di usura e l'osteolisi. L'uso combinato di un inserto di HXLPE con una testa femorale in ceramica ha rivelato buoni risultati clinici. D'altra parte, la resistenza alla frattura da fatica si riduce man mano che la resistenza all'usura migliora e il cedimento è emerso come un problema a causa del ridotto spessore del rivestimento e del ripetuto conflitto derivante da una recente tendenza all'aumento delle dimensioni della testa femorale.
Considerando i miglioramenti nelle proprietà del polietilene e un basso coefficiente di attrito con gli accoppiamenti in ceramica, si prevede che ceramica su HXLPE ridurrà significativamente l'osteolisi e l'allentamento a lungo termine. Tuttavia, i risultati clinici a lungo termine devono essere attentamente monitorati per confermare che la ceramica su HXLPE sia la scelta migliore come materiale resistente all'usura.
2. METALLO - METALLO (MoM)
Gli accoppiamenti MoM hanno attirato sempre più attenzione poiché è stato sollevato il problema dell'osteolisi indotta dai detriti di polietilene. L’accoppiamento MoM è stato introdotto circa 40 anni fa da McKee & Farrar e Ring in Inghilterra e da Haboush, Urist e McBride negli Stati Uniti. Sebbene l'uso di queste protesi fornisse ai chirurghi ulteriore esperienza con quella che era diventata nota come PTA, i risultati non furono del tutto soddisfacenti a causa dei problemi di allentamento dei componenti e dell'usura tra le superfici metalliche opposte. Questo è il motivo per cui la protesi di Charnley ha preso il posto della protesi MoM. La principale causa di fallimento era l'allentamento asettico e altre cause erano le superfici ruvide dei materiali, la forma non completamente arrotondata. Successivamente, i produttori hanno introdotto MetasulTM come protesi MoM di seconda generazione modificando la protesi d'anca MoM di prima generazione in diversi aspetti, e MetasulTM è stato approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense nel 1999. I vantaggi del MoM sono che il il volume dei detriti da usura rilasciati dagli accoppiamenti MoM è da 100 a 200 volte inferiore a quello del polietilene gamma sterilizzato in aria e la stabilità dell'anca può essere migliorata grazie alla possibilità di utilizzare teste femorali di grandi dimensioni. Al contrario, potenziali problemi con le superfici di appoggio in metallo sono l'ipersensibilità al metallo e le reazioni avverse ai tessuti locali (ALTR) come lo pseudo tumore. Sebbene i sintomi clinici degli ALTR si manifestino in un piccolo numero di pazienti, si sospetta che gli ALTR riducano l'aspettativa di vita dell'artroplastica dell'anca incorrendo in una grave osteolisi. Inoltre, il Co-Cr utilizzato per le superfici dei cuscinetti MoM può generare mutazioni genetiche come reazione biologica a lungo termine e agire come materiale oncogenico attraverso la ionizzazione. DePuy ha emesso un richiamo volontario dei dispositivi ASR nel 2010 e la FDA ha richiesto studi post-marketing dal 2011.
3. CERAMICA - CERAMICA (CoC)
Gli accoppiamenti CoC possono essere un'opzione ottimale nella protesi totale d’anca a causa dei loro numerosi vantaggi (durezza, elevata resistenza all'usura, nessun rilascio di ioni metallici, lubrificazione migliorata con inerzia chimica e proprietà idrofile e la capacità di utilizzare una testa femorale più grande).
La protesi d'anca CoC di prima generazione introdotta 30 anni fa ha mostrato prestazioni cliniche inadeguate a causa dell'usura e della frattura.
Le protesi d'anca CoC di seconda generazione sono state rilasciate nel 1977 migliorando diversi punti deboli, ma il sistema Mittelmeier, che divenne per un certo periodo molto popolare, è stato progressivamente abbandonato a causa di impingement del collo, frattura della ceramica e allentamento delle componenti.
L’inserto in ceramica di allumina di terza generazione (Biolox Forte) è stato introdotto nel 1994. La dimensione delle particelle dI ceramica di terza generazione era inferiore a 1,8 micron e l'incidenza di frattura è stata ridotta a meno dello 0,02% rispettando le specifiche di resistenza. Il volume dei detriti di usura rilasciati dall’accoppiamento allumina-allumina è paragonabile a quello dei detriti di MoM, ma non ionizzati nel corpo.
La ceramica Biolox Delta, introdotta nel 2000, è composta per l'82% di allumina e per il 17% di zirconia riducendo notevolmente l'incidenza delle fratture. L’uso della ceramica Biolox Delta ha ridotto il tasso di fratture della testa del femore allo 0,003% rispetto allo 0,021% per allumina su allumina; tuttavia, il tasso di frattura degli inserti non è stato ridotto ed è rimasto a circa lo 0,03%.
Il problema del primo accoppiamento CoC era la fissazione acetabolare iniziale, quindi gli accoppiamenti CoC sono diventati enormemente popolari con gli accoppiamenti CoC di recente sviluppo che utilizzano un design modulare con anello acetabolare in metallo all'inizio degli anni 2000.
Le preoccupazioni attuali più importanti sugli accoppiamenti CoC sono la frattura della ceramica e il cigolio (squeaking). Quando si applica un carico eccessivo, può verificarsi una frattura della ceramica. In primo luogo, il posizionamento errato dei componenti della coppa acetabolare e dello stelo femorale può generare fratture a causa del conflitto. Le fratture possono anche essere causate da una geometria non corrispondente tra il cono morse e la testa in ceramica, conicità danneggiata e malposizionamento quando un inserto viene posizionato nella coppa nella direzione sbagliata. Il cigolio è un fenomeno che potrebbe verificarsi quando si utilizzano materiali duri per gli accoppiamenti L'incidenza clinica riportata di cigolii con accoppiamenti CoC varia tra lo 0,7% e il 20,9% . Sebbene la causa esatta non sia stata chiarita, il cigolio sembra essere associato a uno specifico design dello stelo, una lunghezza del collo corta, antiversione eccessiva della coppa acetabolare. Il cigolio richiede una revisione quando un paziente lamenta disagio per i rumori, poiché questo sintomo persiste permanentemente senza remissione spontanea. Nonostante questo problema, gli accoppiamenti CoC hanno dimostrato risultati clinici favorevoli al follow-up a lungo termine.
La protesi d'anca CoC di prima generazione introdotta 30 anni fa ha mostrato prestazioni cliniche inadeguate a causa dell'usura e della frattura.
Le protesi d'anca CoC di seconda generazione sono state rilasciate nel 1977 migliorando diversi punti deboli, ma il sistema Mittelmeier, che divenne per un certo periodo molto popolare, è stato progressivamente abbandonato a causa di impingement del collo, frattura della ceramica e allentamento delle componenti.
L’inserto in ceramica di allumina di terza generazione (Biolox Forte) è stato introdotto nel 1994. La dimensione delle particelle dI ceramica di terza generazione era inferiore a 1,8 micron e l'incidenza di frattura è stata ridotta a meno dello 0,02% rispettando le specifiche di resistenza. Il volume dei detriti di usura rilasciati dall’accoppiamento allumina-allumina è paragonabile a quello dei detriti di MoM, ma non ionizzati nel corpo.
La ceramica Biolox Delta, introdotta nel 2000, è composta per l'82% di allumina e per il 17% di zirconia riducendo notevolmente l'incidenza delle fratture. L’uso della ceramica Biolox Delta ha ridotto il tasso di fratture della testa del femore allo 0,003% rispetto allo 0,021% per allumina su allumina; tuttavia, il tasso di frattura degli inserti non è stato ridotto ed è rimasto a circa lo 0,03%.
Il problema del primo accoppiamento CoC era la fissazione acetabolare iniziale, quindi gli accoppiamenti CoC sono diventati enormemente popolari con gli accoppiamenti CoC di recente sviluppo che utilizzano un design modulare con anello acetabolare in metallo all'inizio degli anni 2000.
Le preoccupazioni attuali più importanti sugli accoppiamenti CoC sono la frattura della ceramica e il cigolio (squeaking). Quando si applica un carico eccessivo, può verificarsi una frattura della ceramica. In primo luogo, il posizionamento errato dei componenti della coppa acetabolare e dello stelo femorale può generare fratture a causa del conflitto. Le fratture possono anche essere causate da una geometria non corrispondente tra il cono morse e la testa in ceramica, conicità danneggiata e malposizionamento quando un inserto viene posizionato nella coppa nella direzione sbagliata. Il cigolio è un fenomeno che potrebbe verificarsi quando si utilizzano materiali duri per gli accoppiamenti L'incidenza clinica riportata di cigolii con accoppiamenti CoC varia tra lo 0,7% e il 20,9% . Sebbene la causa esatta non sia stata chiarita, il cigolio sembra essere associato a uno specifico design dello stelo, una lunghezza del collo corta, antiversione eccessiva della coppa acetabolare. Il cigolio richiede una revisione quando un paziente lamenta disagio per i rumori, poiché questo sintomo persiste permanentemente senza remissione spontanea. Nonostante questo problema, gli accoppiamenti CoC hanno dimostrato risultati clinici favorevoli al follow-up a lungo termine.
4. TESTE DI GRANDE DIAMETRO
ll range di movimento normale per la flessione dell'anca è di 135°, ma le articolazioni artificiali dell'anca sono state progettate per adattarsi alla flessione massima fino a 120°.
Anche se gli attuali modelli di protesi sono notevolmente migliorati, il conflitto tra la testa del femore e l'inserto acetabolare è inevitabile. In particolare, l'impingement si verifica frequentemente nelle teste di diametro 22 mm e 28 mm e può essere facilmente verificato in un intervento di revisione a causa dell'usura del rivestimento in polietilene. Tuttavia, questo non può accadere in un rivestimento in ceramica o metallo; pertanto l'impingement può potenzialmente portare al distacco o alla frattura della ceramica. Tuttavia, l’utilizzo delle teste femorali di dimensioni superiori ai 28 mm su polietilene di vecchia generazione causa un’usura precoce, a ma è consentito l'uso di teste femorali di dimensioni maggiori dopo che l'usura è stata ridotta in una certa misura con l’introduzione del polietilene reticolato, della ceramica o dei materiali metallici.
Pertanto, il rischio di conflitto può essere ridotto utilizzando teste più grandi. Le dimensioni della testa sono aumentate gradualmente fino a 32 mm, 36 mm e 40 mm. Negli Stati Uniti, le dimensioni della testa più comunemente utilizzate sono 36 mm (51%), seguite da 32 mm (28%). L'uso di teste femorali più grandi ha attirato molta attenzione perché la dimensione della testa più grande offre una gamma di movimento proporzionalmente maggiore e riduce i tassi di conflitto o lussazione.
Con l'aumento delle dimensioni della testa, si sono manifestati nuovi problemi tra cui la borsite del tendine ileopsoas e altri. Secondo uno studio, i diametri della testa maggiori di 32 mm erano essenziali per ridurre al minimo l'impatto da componente a componente, ma la gamma di movimento non aumentava più utilizzando teste femorali maggiori di 38 mm.
Poiché il conflitto in un ulteriore range di movimento è causato da un conflitto osso-osso, l'uso di dimensioni della testa maggiori di 36 mm sembra essere privo di significato.
Anche se gli attuali modelli di protesi sono notevolmente migliorati, il conflitto tra la testa del femore e l'inserto acetabolare è inevitabile. In particolare, l'impingement si verifica frequentemente nelle teste di diametro 22 mm e 28 mm e può essere facilmente verificato in un intervento di revisione a causa dell'usura del rivestimento in polietilene. Tuttavia, questo non può accadere in un rivestimento in ceramica o metallo; pertanto l'impingement può potenzialmente portare al distacco o alla frattura della ceramica. Tuttavia, l’utilizzo delle teste femorali di dimensioni superiori ai 28 mm su polietilene di vecchia generazione causa un’usura precoce, a ma è consentito l'uso di teste femorali di dimensioni maggiori dopo che l'usura è stata ridotta in una certa misura con l’introduzione del polietilene reticolato, della ceramica o dei materiali metallici.
Pertanto, il rischio di conflitto può essere ridotto utilizzando teste più grandi. Le dimensioni della testa sono aumentate gradualmente fino a 32 mm, 36 mm e 40 mm. Negli Stati Uniti, le dimensioni della testa più comunemente utilizzate sono 36 mm (51%), seguite da 32 mm (28%). L'uso di teste femorali più grandi ha attirato molta attenzione perché la dimensione della testa più grande offre una gamma di movimento proporzionalmente maggiore e riduce i tassi di conflitto o lussazione.
Con l'aumento delle dimensioni della testa, si sono manifestati nuovi problemi tra cui la borsite del tendine ileopsoas e altri. Secondo uno studio, i diametri della testa maggiori di 32 mm erano essenziali per ridurre al minimo l'impatto da componente a componente, ma la gamma di movimento non aumentava più utilizzando teste femorali maggiori di 38 mm.
Poiché il conflitto in un ulteriore range di movimento è causato da un conflitto osso-osso, l'uso di dimensioni della testa maggiori di 36 mm sembra essere privo di significato.