Introduction: Les chirurgiens du Royaume-Uni et d’Europe utilisent généralement un manteau de ciment plus fin que leurs homologues des États-Unis pour le composant fémoral dans le remplacement total de la hanche (THR). L’objectif de cette étude était de comparer les performances de différentes épaisseurs de manteau de ciment à l’aide d’une analyse par éléments finis. Les mesures par lesquelles la comparaison pourrait être faite comprennent la fissuration du ciment, l’affaissement, la migration et le blindage contre les contraintes. Dans cette étude, nous utilisons un modèle linéaire-élastique du fémur implanté pour prédire les contraintes dans le manteau de ciment et dans le cortex fémoral. Ces mesures donnent une indication des taux relatifs de fissuration du ciment et de perte de stock osseux dus au blindage sous contrainte. Pour évaluer la fiabilité de notre modèle dans la représentation de patients présentant des densités osseuses différentes, nous utilisons une gamme de raideurs osseuses spongieuses.
Méthode: Deux fémurs cadavériques provenant du même donneur ont été dimensionnés, alésés et implantés avec des composants fémoraux en plastique identiques selon la technique chirurgicale standard pour le système de hanche Stanmore. L’un a été préparé à l’aide de râpes britanniques, sur-alésant de ~ 2 mm, l’autre à l’aide de râpes américaines, sur-alésant de ~ 5 mm. Des tomodensitogrammes en série ont été utilisés pour créer des modèles géométriques tridimensionnels des fémurs implantés. Deux maillages à éléments finis ont été construits à la main dans MSC. Logiciel d’éléments finis Marc, intégrant os cortical et spongieux, ciment osseux et prothèse. Chaque modèle se composait de 10 000 éléments de briques à huit nœuds, avec une interface tige-ciment entièrement liée. Les manteaux de ciment épais et minces avaient des épaisseurs de 2,5 mm et 1,0 mm respectivement, dans les régions où l’épaisseur est affectée par la taille de la râpe. Les modèles étaient identiques dans le canal médullaire distal. L’os cortical a été modélisé comme isotrope transversalement, avec des modules longitudinaux et transversaux de 17,0 et 11,5 GPa. Le ciment osseux a reçu un module de 2,7 GPa. Les conditions de charge ont été choisies pour représenter la phase de frappe du talon de la démarche. Afin d’évaluer l’impact de la variabilité de la densité osseuse du patient, le module osseux spongieux a été varié entre 0,06 et 2,90 GPa.
Résultats: Une contrainte équivalente a été examinée sur la surface externe du cortex et la surface interne du manteau de ciment. Les contraintes osseuses corticales les plus faibles étaient proximales et les contraintes cimentaires les plus élevées autour de l’extrémité distale de la prothèse. Dans le cortex proximal, des contraintes équivalentes plus élevées ont été observées médialement et latéralement avec un manteau de ciment épais. Distalement, des contraintes de ciment plus faibles ont été observées dans le manteau de ciment épais. Avec le module spongieux le plus élevé, il y avait peu de différence entre les deux modèles. À mesure que ce module diminuait, les différences de contraintes entre les modèles devenaient plus apparentes. Pour tous les modules osseux spongieux, les contraintes cimentaires distales maximales étaient plus faibles et les contraintes calcaires proximales minimales plus élevées dans le manteau de ciment épais.
Discussion: Le blindage de stress proximal était le plus important dans le calcar, en accord avec les résultats cliniques. Le manteau de ciment plus épais a conduit à moins de blindage contre les contraintes dans cette région. Les contraintes de ciment, les plus élevées autour de l’extrémité distale de la prothèse, étaient plus importantes dans le mince manteau de ciment. Cela suggère un taux plus élevé de fissuration et de résorption osseuse dans les manteaux de ciment minces. Bien qu’observée sur une gamme de raideurs osseuses spongieuses, cette découverte s’applique particulièrement aux patients présentant une faible densité osseuse.
