Résumé
Les surfaces d’appui en céramique sont de plus en plus utilisées pour l’arthroplastie totale de la hanche, même si cette préoccupation est toujours liée à la fragilité de la céramique et à sa possible défaillance mécanique. L’objectif de cette revue systématique est de répondre à trois questions : (1) Existe-t-il des facteurs de risque de fracture du composant céramique après une arthroplastie totale de la hanche? (2) Est-il possible d’effectuer un diagnostic précoce de défaillance d’un composant céramique avant qu’une fracture catastrophique ne se produise? (3) Est-il possible de dessiner des lignes directrices pour la chirurgie de révision après une défaillance des composants céramiques? Une recherche PubMed et Google Scholar a été effectuée et les citations de référence des publications identifiées dans la recherche documentaire ont été examinées. L’utilisation d’une tête fémorale à col court de 28 mm comporte un risque accru de fracture. La malposition du composant acétabulaire pourrait augmenter le risque de fractures du revêtement en céramique. La microanalyse du liquide synovial et la tomodensitométrie sont prometteuses dans le diagnostic précoce de la défaillance de la tête et du revêtement en céramique. Une révision anticipée est suggérée en cas de défaillance d’un composant; il n’existe pas de consensus sur le meilleur couplage pour la chirurgie de révision. La fragilité de la céramique reste une préoccupation majeure. En raison de l’augmentation du nombre de céramiques sur les implants en céramique, d’autres chirurgies de révision et des rapports sur les défaillances des composants en céramique sont attendus à l’avenir. Un algorithme de diagnostic et de traitement de l’insuffisance de la hanche en céramique est proposé.
1. Introduction
Le remplacement total de la hanche (THR) est l’une des interventions chirurgicales les plus réussies et plus de 285 000 interventions sont effectuées chaque année aux États-Unis selon l’Agency for Healthcare Research and Quality (http://www.ahrq.gov/). Le métal sur polyéthylène (MOP) représente les surfaces d’appui les plus couramment implantées à ce jour, tandis que le métal sur métal (MOM) et la céramique sur céramique (COC) sont moins fréquemment utilisés. Cependant, les couplages MOP sont associés à la formation de particules d’usure en polyéthylène qui peuvent induire une réponse inflammatoire périprothétique et une ostéolyse avec une défaillance ultérieure de l’implant. De même, des taux sériques élevés d’ions métalliques ont été trouvés chez des patients avec des couplages MOM, connus pour être associés à d’éventuels effets indésirables tels que la toxicité rénale ou des aberrations chromosomiques.
Dans ce concours, les surfaces d’appui en céramique sont de plus en plus utilisées pour la THR et de bons résultats à moyen et long terme ont été rapportés, vu les propriétés tribologiques exceptionnelles qui en font une alternative précieuse aux accouplements MOM ou MOP, surtout dans la population croissante de patients plus jeunes subissant la THR. En effet, la résistance élevée aux rayures et la mouillabilité des céramiques produisent une excellente lubrification à film fluide avec une usure négligeable : l’inertie biologique des particules céramiques évite alors le risque d’ostéolyse périprothétique et les préoccupations généralement liées aux ions métalliques. Pour ces raisons, un nombre encore plus grand de prothèses de hanche COC pourrait être attendu à l’avenir.
Cependant, le principal problème lié aux matériaux céramiques est la fragilité intrinsèque. La dureté des céramiques entrave la déformation plastique sous des charges, et lorsque des charges cycliques sont appliquées sur les composants céramiques, des imperfections microscopiques telles que des pores ou une inhomogénéité du matériau peuvent agir comme des risers de contrainte conduisant à la propagation de fissures avec une défaillance potentielle des composants.
Les céramiques à base d’alumine (Al2O3) et de zircone (ZrO2) ont été historiquement utilisées pour la THR. Avec des progrès dans la fabrication depuis la fin des années 1990 de l’alumine de deuxième et troisième génération (Biolox et Biolox Forte, resp.) étaient disponibles sur l’étagère. Les matériaux céramiques plus récents ont été modifiés pour résoudre le problème de la défaillance potentielle des composants et se caractérisent par une plus grande ténacité à la rupture et un taux d’usure inférieur à l’alumine et au Biolox ou au Biolox Forte. Ces nouveaux matériaux ont été réalisés à l’aide d’additifs pour obtenir le « Composite à matrice d’alumine », sous le nom commercial de Biolox Delta. Cependant, même avec la mise en œuvre de céramiques plus récentes, le risque de défaillance des composants est toujours présent chez un faible pourcentage de patients, et il représente un événement catastrophique qui nécessite inévitablement une chirurgie de révision (figure 1), dont les résultats pourraient être imprévisibles en termes de survie de l’implant et de complications associées.
Étant donné que peu de publications ont été publiées concernant le diagnostic et le traitement des prothèses de hanche en COC défaillantes, l’objectif de cette revue systématique était d’examiner la littérature disponible afin de répondre à trois questions: (1) Existe-t-il des facteurs de risque de fracture du composant céramique suite à la TCH? (2) Est-il possible d’effectuer un diagnostic précoce de défaillance d’un composant céramique avant qu’une fracture catastrophique ne se produise? (3) Quelle est la meilleure stratégie de traitement?
2. Matériel et méthodes
Les bases de données scientifiques ont été consultées pour identifier les articles traitant du diagnostic et du traitement des fractures des composants céramiques. Compte tenu du petit nombre de publications sur ce sujet, les critères d’exclusion concernant la fabrication et le type de composants céramiques utilisés n’ont pas été fournis. Pour la même raison, les rapports de cas ont également été pris en compte. Par conséquent, le seul critère d’inclusion était le rapport d’une fracture d’un composant céramique après THR.
Nous avons effectué une recherche en utilisant les mots-clés « céramique », « alumine » et « remplacement total de la hanche / prothèse de hanche » en combinaison avec « défaillance », « fracture », « débris », « diagnostic », « chirurgie de révision », « rupture de composant », « tête » et « facteurs de risque » sans limite quant à l’année de publication. Les bases de données suivantes ont été consultées le 1er juin 2012 : PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez/); Ovid (http://www.ovid.com/) ; Cochrane Reviews (http://www.cochrane.org/reviews/); et Google Scholar. Compte tenu des capacités linguistiques de l’équipe de recherche, nous avons examiné les publications en anglais et en italien (figure 2). Toutes les revues ont été prises en compte. Les références bibliographiques des articles sélectionnés ont également été vérifiées afin de trouver d’autres publications pertinentes. Deux auteurs (M. D. Fine et A. D. Martino) ont lu le résumé et ont exclu les articles considérés comme non liés au sujet de l’étude. Lorsque le résumé n’était pas disponible (comme dans les rapports de cas), le titre de l’article était utilisé pour juger de sa pertinence. En cas de doute sur l’inclusion d’un article, l’auteur principal (C. Faldini) a pris la décision.
Diagramme montrant le processus de sélection des manuscrits.
Trois d’entre nous (A. Di Martino, M. De Fine et F. Traina) ont extrait des articles conservés des informations concernant les domaines suivants: (1) facteurs de risque de fractures des composants céramiques; (2) diagnostic précoce des fractures des composants céramiques; et (3) stratégies de traitement et algorithmes thérapeutiques pour la chirurgie de révision; ces recherches ont donné 212 articles. Deux auteurs (M. De Fine et A. Di Martino) lisez le résumé ou le titre de chaque article. Sur un total de 212 articles, nous en avons exclu 67 ne faisant pas état de facteurs de risque ou d’indications chirurgicales dans le résumé, tels que des lettres à l’éditeur, des descriptions techniques, ou parce que l’article n’a pas été publié dans des revues à comité de lecture, laissant 145 articles.
Sur la base du résumé ou du titre, nous avons exclu 102 articles que nous avons jugés non pertinents car sans rapport avec le sujet de l’étude. De plus, la recherche a été prolongée en examinant la liste de référence de tous les articles. Ce processus de références croisées a ajouté 16 articles supplémentaires aux 43 précédemment identifiés. Pour les 59 articles restants, nous avons obtenu des versions en texte intégral. Pour éviter tout biais dans l’inclusion des articles, les publications sélectionnées ont été examinées et discutées par tous les coauteurs. Après cette nouvelle sélection, 53 publications pertinentes pour le sujet en question ont été incluses (figure 2). Il y a eu un essai multicentrique randomisé, deux études cas-témoins, 23 séries de cas rétrospectives, 25 rapports de cas, une revue et une étude en laboratoire.
3. Résultats et discussion
La fragilité de la céramique reste une question non résolue et de nos jours, les chirurgiens ont besoin de lignes directrices sur la façon de diagnostiquer et de traiter les fractures des surfaces d’appui en céramique après THR.
Cette revue systématique a été réalisée dans le but de répondre à trois questions principales: (1)Existe-t-il des facteurs de risque de fracture des composants céramiques à la suite de THR? (2) Est-il possible d’effectuer un diagnostic précoce de défaillance d’un composant céramique avant qu’une fracture catastrophique ne se produise? (3) Quelle est la meilleure stratégie de traitement?
3.1. Facteurs de risque
Les facteurs de risque ont été analysés séparément pour les fractures de la tête et de la doublure.
La fracture de la tête en céramique est un événement catastrophique et plusieurs cas de fracture de la tête sont rapportés dans des bases de données scientifiques. La majorité de ces manuscrits sont des rapports de cas et des analyses récupérées de têtes fracturées. Les autres études ont rapporté l’incidence des têtes en céramique fracturées dans des séries de cas rétrospectives sur les résultats à moyen et à long terme des prothèses de hanche COC. Un traumatisme a été impliqué dans la génération de fractures dans 7 rapports. Seuls deux articles portaient spécifiquement sur les facteurs de risque de fractures de la tête en céramique. Koo et coll. trouvé 5 fractures de la tête parmi 367 prothèses de hanche COC utilisant des têtes de 28 mm de troisième génération. Tous les composants fracturés étaient des têtes à col court et, dans tous les cas, la fracture concernait la partie circonférentielle de la tête près du bord de l’alésage de la tête. Les auteurs ont postulé qu’en utilisant des têtes de 28 mm, la distance entre le coin de l’alésage de la tête et la surface extérieure de la tête en céramique est plus petite par rapport aux conceptions à col moyen et long, facilitant ainsi la propagation des fissures. Ces résultats sont en accord avec les travaux de Callaway et coll. , dans lequel un plus grand risque de fracture a également été identifié pour les têtes à col court de 28 mm de deuxième génération. Au contraire, dans deux manuscrits, il a été émis l’hypothèse que les conceptions longues du cou pourraient faciliter les fractures de la tête car la distance accrue entre le bord de l’alésage de la tête et la surface extérieure de la tête elle-même augmente les contraintes de traction à la jonction conique-alésage. Cependant, les données rapportées n’étaient pas suffisantes pour étayer cette théorie. Sur la base de la littérature disponible, le seul facteur associé au risque de fracture de la tête en céramique est l’utilisation de têtes à col court de 28 mm. Les taux déclarés de fractures de la tête en céramique et la production de matériau utilisé sont indiqués dans le tableau 1.
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La fracture du revêtement en céramique est généralement un événement subtil et sous-estimé, et n’est pas directement liée aux traumatismes. La survenue d’une fracture du revêtement en céramique se situerait entre 0,013% et 1,1% des patients subissant un COC THR. Même dans ce cas, l’introduction de nouveaux matériaux céramiques n’a pas éliminé le risque de défaillance catastrophique. Nous avons trouvé 21 manuscrits publiés faisant état de fractures de revêtements en céramique. Il y avait 8 rapports de cas, 8 séries de cas rétrospectives traitant des résultats des prothèses de hanche COC, une étude cas-témoins, une étude de laboratoire et un essai multicentrique. La plupart de ces rapports ont examiné l’utilisation de doublures de type sandwich, dans lesquelles une couche de polyéthylène est interposée entre une doublure en céramique plus fine que d’habitude et le dos en métal, dans le but de réduire le décalage de rigidité entre le dos en céramique et le dos en métal. La littérature déconseille clairement l’utilisation de tels dispositifs hybrides; cela devrait être considéré comme différent par rapport aux revêtements céramiques traditionnels en termes de conception, nous n’avons donc pas pris en compte les conclusions de ces manuscrits. Dans tous les manuscrits restants sauf un (tableau 2), les auteurs ont rapporté de manière anecdotique des cas sporadiques de fractures du revêtement, mais une analyse claire des facteurs de risque éventuellement liés à la défaillance n’a pas été effectuée. L’hypothèse la plus acceptée comme facteur causal de l’échec de l’implant est l’impact cyclique entre le col de la tige et le composant acétabulaire. Ce mécanisme pourrait déterminer une subluxation de la tête avec des contraintes de crête du côté opposé de la chemise, déterminant ainsi sa rupture. Dans ce concours, la position relative de la composante acétabulaire par rapport à la tige et au bassin lui-même pourrait jouer un rôle important dans la détermination de ce conflit; cependant, le nombre de cas signalés est trop faible pour tirer des conclusions définitives. La seule étude cas-témoins sur le sujet a comparé 26 prothèses de hanche COC défectueuses révisées en raison d’une fracture de la doublure en céramique avec 49 prothèses de hanche COC bien fonctionnelles adaptées à l’âge. Les populations étaient comparables en termes de démographie, de type de composants céramiques utilisés et de position de l’implant; La tomodensitométrie du bassin était disponible dans 22 des 26 cas de revêtement en céramique fracturé et dans tous les cas dans le groupe témoin. Un plus grand nombre de cupules placées en dehors de la plage optimale d’antéversion des cupules a été constaté dans le groupe d’échec avec un bruit audible détectable chez 21 patients (80,7%) dans le groupe de fracture, contre seulement 3 cas (6,1%) observés dans le groupe sans fracture. Les données extraites de cette série soutiennent l’hypothèse selon laquelle un impact du col à la coupelle avec subluxation de la tête et charge du bord du côté opposé de la doublure pourrait produire une fracture de la doublure. Étant donné que l’évaluation du positionnement de la cupule chez les patients présentant une défaillance suspecte de la doublure est suggérée, une tomodensitométrie du bassin doit être effectuée pour évaluer la position de la cupule sur le plan axial, et simultanément pour vérifier la présence de fragments de céramique éventuellement non visibles avec une radiographie traditionnelle.
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Il a également été supposé que l’écaillage dû au désalignement de la doublure lors de l’insertion dans la coupelle pourrait être la cause de l’échec dans de nombreux cas. McAuley et coll. testé cette hypothèse à l’aide d’un modèle de laboratoire et démontré que le désalignement de la doublure lors de l’impaction dans le composant acétabulaire augmente considérablement le risque de fractures de la doublure. Sur la base des documents susmentionnés, la malposition de la coupelle sur le plan axial et le désalignement de la chemise lors de l’insertion ont été trouvés comme les deux seuls facteurs pertinents affectant le risque de fractures de la chemise.
3.2. Diagnostic
Aucun document traitant du diagnostic précoce des fractures de la tête en céramique n’a été trouvé. Au contraire, deux études ont suggéré que la microanalyse du liquide synovial après aspiration à l’aiguille de la hanche était un outil précieux pour le diagnostic précoce des fractures du revêtement en céramique. Toni et coll. l’évaluation de huit fractures de la doublure parmi 3 710 prothèses de hanche COC a révélé une corrélation entre le bruit après un remplacement total de la hanche et une fracture de la doublure en céramique. Les mêmes auteurs ont en outre démontré que la présence de fragments de céramique supérieurs à 5 µm après examen du liquide synovial est fortement associée à la présence d’une fracture de la doublure. Dans la deuxième étude, le liquide synovial prélevé sur 12 prothèses de hanche COC fonctionnant bien a été utilisé pour fixer la quantité physiologique de particules de céramique dans des implants COC normaux, puis les résultats de l’aspiration à l’aiguille de la hanche réalisée dans 39 hanches COC suivies pour le bruit ou l’inconfort ont été comparés à ceux de sept hanches COC prévues pour une chirurgie de révision pour une raison non liée au couplage céramique. L’aspiration de la hanche a été réalisée dans des conditions stériles à l’aide d’un intensificateur de bras C ou d’ultrasons. Du liquide synovial a été déposé sur un filtre en polycarbonate et des particules ont été isolées en ajoutant de l’hypochlorite de sodium. Enfin, la microscopie électronique à balayage permet la mesure des particules.
Les auteurs ont défini la présence d’au moins 11 particules de céramique de moins de 3 µm ou d’au moins une particule de céramique de plus de 3 µm pour chaque champ d’observation de 90 µm2 comme un fort niveau d’endommagement du revêtement en céramique, et ont démontré que la microanalyse du liquide synovial avait une sensibilité de 100% et une spécificité de 88% pour prédire les fractures du revêtement en céramique en cas de forte présence de particules de céramique. Bien que d’autres études devraient confirmer cette observation sur des populations plus importantes, la microanalyse du liquide synovial semble être un outil précieux pour le diagnostic précoce de la fracture du revêtement céramique.
Le bruit pourrait être considéré comme prédictif d’une défaillance de la doublure en céramique dans la THR et, bien que d’autres études soient nécessaires pour confirmer définitivement cette hypothèse, la présence d’une hanche bruyante après la THR devrait soulever la suspicion de fracture de la doublure et nécessiter des investigations appropriées telles que la tomodensitométrie.
3.3. Stratégie de traitement
La chirurgie de révision des composants céramiques fracturés peut être gênante et peut être associée à de mauvais résultats. En effet, il a été émis l’hypothèse que la présence de fragments de céramique tranchants retenus dans l’espace articulaire artificiel pourrait agir comme une pâte abrasive affectant les performances du nouveau couplage articulaire. En outre, la réimplantation d’une nouvelle tête sur un cône morse précédemment utilisé suscite des inquiétudes en raison du risque présumé plus élevé de nouvelle fracture due à la corrosion par frettage du cône morse.
À l’heure actuelle, il n’y a pas de consensus sur la meilleure stratégie pour traiter la chirurgie de révision chez les patients présentant un échec de l’implant céramique. Une chirurgie de révision pour les composants céramiques fracturés doit être effectuée de toute urgence afin de réduire le risque que les particules de céramique endommagent davantage le cône métallique. Le repos et l’évitement de la charge jusqu’à la chirurgie sont recommandés dans le but de réduire la diffusion des particules de céramique et les dommages au col de la tige et à la coupelle métallique. La chirurgie doit toujours inclure une synoviectomie étendue et une irrigation complète de l’espace articulaire, car l’élimination complète des fragments de céramique est d’une importance primordiale pour augmenter la survie de la nouvelle articulation. Dans une étude rétrospective sur les résultats de 105 révisions effectuées pour des têtes en céramique fracturées, Allain et al. a constaté un taux d’échec de 31% à un suivi moyen de 3,5 ans. Les auteurs concluent que le taux de survie a diminué de manière significative lorsque la synoviectomie complète n’a pas été réalisée.
Un autre problème technique controversé en chirurgie de révision est le choix du meilleur couplage articulaire à utiliser. Sharma et coll. suivi de huit hanches qui ont été révisées en métal sur des articulations en polyéthylène à l’aide de têtes en chrome cobalt après fracture de têtes en céramique. Les auteurs n’ont trouvé aucune révision due à une ostéolyse ou à un relâchement aseptique à un suivi moyen de 10,5 ans. D’autres auteurs conseillent l’utilisation de la céramique sur les accouplements en céramique ou en céramique sur polyéthylène (COP), car la résistance élevée aux rayures de la céramique pourrait réduire le risque d’usure du troisième corps. Bien qu’aucune donnée suffisante ne soit disponible pour identifier clairement le meilleur couplage, COC ou COP semble réduire le risque d’usure du troisième corps.
Depuis le rapport de Pulliam et Trousdale, la réimplantation d’une nouvelle tête en céramique sur un cône morse précédemment utilisé est considérée comme dangereuse car le risque de corrosion par frottement pourrait rapidement entraîner une nouvelle fracture de la tête en céramique. Cependant, Hannouche et coll. a évalué les résultats de la chirurgie de révision pour les têtes en céramique fracturées et n’a trouvé aucune fracture parmi les têtes en céramique 61 qui ont été réimplantées sur un cône morse de titane non révisé à une moyenne de mois. Les auteurs ont suggéré que le cône morse d’origine peut être utilisé en toute sécurité si aucun dommage majeur du cône n’est évident pendant la chirurgie. Sur la base de la littérature disponible, il n’est pas possible de tirer des conclusions définitives sur cette question, car bien que des cônes morse endommagés puissent augmenter considérablement le risque de re-fracture à l’aide de têtes en céramique, l’explantation routinière de tiges bien fixées pourrait être très gênante.
Les THR avec des accouplements COC devraient augmenter progressivement dans le prochain avenir; cependant, malgré l’amélioration de la fabrication des matériaux, la fragilité de la céramique reste une préoccupation majeure et les chirurgiens doivent être au courant des normes actuelles d’évaluation et de gestion de l’arthroplastie de la hanche COC ratée. Cet examen systématique a été effectué pour répondre à trois questions jugées pertinentes pour aborder la question de la défaillance du COC THR, à savoir la détermination des facteurs de risque de rupture des composants céramiques, la définition de normes pour le diagnostic précoce de la défaillance des composants céramiques et la mise à jour des stratégies de gestion.
En cas de suspicion de rupture des composants céramiques de l’arthroplastie de la hanche (Figure 3), la première étape diagnostique est comme d’habitude la performance des rayons X standard; dans la plupart des cas, un scanner d’appoint est nécessaire pour affiner le diagnostic et mieux caractériser la relation mutuelle entre la cupule et la tige. Les connaissances actuelles considèrent l’utilisation de têtes à col court de 28 mm comme le seul facteur qui affecte de manière significative le risque de fracture de la tête en céramique, et la malposition de la coupelle sur le plan axial et le désalignement de la chemise lors de l’insertion comme les deux seuls facteurs pertinents affectant le risque de fractures de la chemise. La microanalyse du liquide synovial semble être un outil précieux pour le diagnostic précoce de la fracture du revêtement en céramique et la présence d’une hanche bruyante à la suite d’une fracture du revêtement devrait éveiller les soupçons de fractures du revêtement; cependant, les données sur la fiabilité de l’aspiration du liquide synovial doivent être confirmées sur de plus grandes cohortes de patients. Une fois le diagnostic de fracture du composant céramique effectué, une chirurgie de révision est nécessaire. Il n’est pas possible de tirer des conclusions définitives sur la meilleure stratégie de traitement, cependant lors d’une chirurgie de révision, une synoviectomie étendue et une irrigation complète de l’espace articulaire sont obligatoires, tandis que les couplages COC ou COP sont tous deux considérés comme des options viables pour réduire le risque d’usure du troisième corps des implants révisés.
Algorithme avec des lignes directrices pour le diagnostic et le traitement des roulements en céramique fracturés après THR.
Conflit d’intérêts
Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêts.
