Introduzione
L’accoppiamento ceramica su ceramica (CoC) nell’artroplastica totale dell’anca (PTA) è stato sviluppato all’inizio del 1970 da Pierre Boutin per ridurre l’usura correlata al polietilene (PE) e aumentare la sopravvivenza dell’intero impianto. Nonostante i progressi della tribologia, la fragilità del componente ceramico e la sua limitata resistenza alla trazione hanno portato al cedimento meccanico dell’articolazione. Nella precedente generazione di ceramiche la granulosità relativamente maggiore e meno omogenea, la superficie più ruvida, le imperfezioni di fabbricazione e il disadattamento hanno contribuito a un tasso eccezionalmente alto di fratture di circa il 13% 1. Al fine di ridurre ciò, sono state introdotte nuove generazioni di ceramica di allumina e migliorate le tecniche di produzione, con test di prova prima dell’uso in vivo.
Oltre a queste innovazioni, è stato implementato un nuovo design dell’inserto, in considerazione del fatto che la differenza di rigidità tra l’inserto in ceramica e l’invasatura in metallo rende la ceramica fragile e che forze anomale possono evolvere verso la frattura dell’inserto in ceramica. La superficie ceramica è stata accoppiata su un inserto in PE per evitare un eccessivo carico di stress sulla ceramica rigida e fragile. Il PE è interposto tra la camicia in ceramica e la presa metallica per fungere da ammortizzatore e ridurre il carico eccessivo (Fig. 1). Questa struttura protegge la camicia in ceramica dal contatto diretto con la coppa metallica e porta all’introduzione delle prime guaine composite (o sandwich fodere). Nuovi liner per sandwich sono stati introdotti nel 1993 dalla società Lima-Lto in Italia. Si pensava che questi liner aumentassero la longevità dell’articolazione artificiale, riducessero la rigidità dell’accoppiamento ce/ce e risolvessero la mancata corrispondenza del modulo tra l’impianto e l’osso.
Il tasso di frattura sarebbe stato ridotto diminuendo lo stress applicato al componente in ceramica, la rigidità dell’accoppiamento e il conflitto tra il collo del femore e il bordo dell’inserto in ceramica. I sistemi sandwich hanno dimostrato vantaggi reali come l’inserimento-rimozione facilitato del dorso in metallo e la compatibilità con le ventose già disponibili per un accoppiamento metallo-PE. Ciò avrebbe potuto fornire, a un costo di produzione ridotto, una facile transizione da un accoppiamento duro-morbido a un accoppiamento duro-duro, evitando le complicazioni legate all’usura del PE. Gli sviluppatori del nuovo rivestimento miravano ad abbracciare i vantaggi sia della ceramica che del polietilene riducendo il tasso di usura e il rischio di frattura.
Nonostante l’innovazione, questo design ha portato a un impianto di rigidità strutturale molto inferiore, con un tasso di fallimento molto più elevato rispetto ai tradizionali liner in ceramica.
Mentre Ravasi et al. 2 hanno descritto i loro risultati preliminari per 53 pazienti al follow-up di 5 anni come “positivi e incoraggianti”, ulteriore letteratura ha riportato il rischio di frattura del rivestimento sandwich fino al 18% 3. La maggior parte degli studi ha riportato incidenze comprese tra il 3-5% 4-8. In risposta, molti chirurghi hanno deciso di non utilizzare il rivestimento sandwich.
Caso clinico
Presentiamo il caso di un uomo di 52 anni con PTA primaria unilaterale non cementata impiantata da 18 anni per artrosi dell’anca (stelo C2 e una coppa acetabolare SPH Contact Lima-Lto). La componente acetabolare consisteva in un rivestimento sandwich in allumina-PE. Il paziente, responsabile di officina e praticante sci e l’agricoltura come hobby, ha riportato un improvviso inizio di un clunk e un concomitante accorciamento dell’arto inferiore destro. Dopo il ricovero nel nostro reparto, sono state effettuate radiografie con sospetto di una frattura del componente dell’inserto in ceramica (Fig. 2A-B). Le scansioni TC hanno confermato la frattura dell’inserto in ceramica e si è posta indicazione per un intervento di revisione (Fig. 2C-D).
Durante la rimozione del cono si è optato per la frattura della testa femorale, generando così due pezzi (Fig. 3A). L’usura eccentrica era evidente nella porzione postero-superiore della testa in ceramica. Il rivestimento in allumina della coppa sandwich sembrava essere scheggiato e macchiato di metallo (Fig. 3B). Il rivestimento acetabolare interno in polietilene mostrava usura nel punto di impatto del cono, verificatosi dopo la frattura del rivestimento. Abbiamo optato per rimuovere il cotile acetabolare SPH Contact (Lima-Lto), essendo gli inserti in PE specifici per cotile fuori produzione (Fig. 3C-D). L’intervento di revisione è stato quindi eseguito con la sostituzione della testa femorale e dell’inserto con un Delta Multihole TT Coppa acetabolare (Ti6Al4V) di 66 mm di diametro con XL Liner; l’integrità all’osso era assicurata da 3 viti autofilettanti. Il carico completo è stato consentito immediatamente dopo l’intervento. Sono state eseguite radiografie post-chirurgiche (Fig. 4A-4B).
Discussione
Per quanto riguarda il sistema sandwich liner, altre letterature descrivono un tempo medio alla frattura che varia da 2 a 8 anni (Tab. I).
L’elevata incidenza di fratture per i rivestimenti sandwich è una prova e l’abbiamo attribuita alla qualità di produzione e al design dell’inserto in ceramica. In primo luogo, la ceramica di allumina è fragile a causa dell’eccellente resistenza alla compressione; la resistenza alla flessione è limitata e questo spiega perché non ha modo di deformarsi senza rompersi.
Un’altra preoccupazione è la combinazione di ceramica idrofila e polietilene idrofobo in un giunto, che può consentire lo scorrimento del fluido tra i due mezzi, creando uno spazio 1,6. Questo gap separa la ceramica dalla sua controparte in PE e successivamente crea una probabile condizione di dissociazione e frattura della ceramica 6. Nella letteratura sono citati frequentemente due principali meccanismi associati alla frattura della ceramica: edge loading 8,14 e impingement 4,9,15. Secondo Hasegawa et al. 1, l’usura sulla testa si sviluppa quando la testa entra in contatto con il bordo del rivestimento in uno stato sublussato. L’usura si propaga per attrito localizzato in uno stato di lubrificante al limite del fluido rotto e, a sua volta, viene generata una coppia elevata a causa della presenza di usura. Il caricamento del bordo crea un modello di usura a strisce e un’ulteriore sublussazione e microseparazione provoca l’usura anche sul bordo del liner. Di conseguenza, la dissociazione del rivestimento in ceramica si verifica spesso insieme alla frattura della ceramica. Altri studi hanno confermato che un carico di resistenza molto inferiore rispetto allo standard del produttore può favorire questo fenomeno 14. Inoltre, la ceramica a strati sottili (4 mm) rappresenta la ragione dell’alto tasso di frattura nei liner sandwich 16. Parco et al. 9 hanno notato ampie fratture del bordo e macchie nere sulla superficie del rivestimento. Il rivestimento è stato analizzato al microscopio elettronico ed è stato osservato il trasferimento di titanio dalla parte femorale. Urti ripetuti durante l’attività quotidiana portano a ulteriori danni al bordo o scheggiature che si propagano fino alla frattura completa del rivestimento.
Secondo gli studi menzionati, c’è grande preoccupazione per il fatto che il tasso di cedimento della ceramica nei liner sandwich THA aumenterà notevolmente nel tempo.
Attualmente, l’uso del rivestimento composito in PE-ceramica è stato interrotto da molti chirurghi per paura del fallimento. Riteniamo infatti che il guasto non sia originato da un singolo fattore, ma che ad esso siano associati diversi fattori e meccanismi. Pertanto, è imperativo istruire i pazienti sul guasto del rivestimento e su come evitare situazioni pericolose. L’osservazione vigile è mandatoria per riconoscere il problema prima di complicare ulteriormente il fallimento catastrofico dei componenti articolari.
Dichiarazione etica
Il contenuto del presente elaborato è conforme alla legislazione vigente in materia di etica della ricerca.
Contribuito degli autori
Gli autori hanno preso parte all’intervento chirurgico, partecipato alla raccolta dei dati e alla stesura del manoscritto.
Figure e tabelle
Figura 1. Schema della sezione del componente acetabolare Contact che mostra i tre diversi strati.
Figura 2. Viste AP (2A) e laterali (2B) di un paziente maschio di 52 anni con frattura del rivestimento sandwich; nessuna storia di trauma. La tomografia computerizzata è stata eseguita prima dell’intervento chirurgico (febbraio 2021) per un’ispezione dettagliata dell’anca destra. La frattura del rivestimento in ceramica è evidente. Viste assiali (2C) e coronali (2D).
Figura 3. La testa del femore in allumina si è fratturata in 2 pezzi durante le manovre chirurgiche. Si osserva un grave trasferimento di metallo sulla conicità interna della testa del femore (3A). Un dettaglio del rivestimento in allumina fratturato della coppa sandwich (3B). Panoramica dei componenti revisionati: testa femorale, inserto in allumina, inserto in polietilene, coppa acetabolare (3C-3D).
Figura 4. Viste laterali (4A) e AP e (4B) dopo intervento di revisione.
| Riferimenti | N° di casi fratturati | Media del tempo di frattura (anni) |
|---|---|---|
| Kircher et al. 3 | 9/50 | 2,5 |
| Park et al. 9 | 4/357 | 3.1 |
| Ha et al. 6 | 5/144 | 3-4 |
| Poggie et al. 8 | 14/315 | 2 |
| Iwakiri et al. 7 | 4/82 | 8 |
| Park et al. (Lima) 10 | 2/122 | 8 |
| Szymanski et al. 4 | 7/132 | 2,7 |
| Viste et al. 5 | 5/124 | 7 |
| Hasegawa et al. 1 | 2/35 | 6 |
| Wang et al. 12 | 3/163 | 7,3 |
| Shin et al. 13 | 6/143 | 5,9 |
| Lopes et al. 11 | 7/353 | 4,3 |
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