BIOMECCANICA E STABILITA DELLA PROTESI AVVITATA BCP 20 anni di follow-up

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1 BIOMECCANICA E STABILITA DELLA PROTESI AVVITATA BCP 20 anni di follow-up DR. R. DIOTALLEVI, DR. G. CASCIA, DR. F. IOVINO, DR. G. DE LUCA VII Divisione Ortopedia-ICOT Latina RIASSUNTO Viene descritta la protesi a cotile e stelo avvitati BCP e viene presentata la casisitica di oltre casi con follow-up a 20 anni. Gli AA contrari all uso del cemento illustrano la protesi ideata dal Prof. Pasquali che ha ideato un cotile emisferico avvitato e modificato, migliorandolo lo stelo avvitato della protesi di Bousquet. I risultati largamente positivi hanno soddisfatto sia gli AA, ma soprattutto i pazienti che hanno esternato la loro soddisfazione. Vengono illustrati i risultati radiografici e clinici. Fin dal 1980 siamo stati sempre contrari all uso del cemento negli interventi di artroprotesi di anca,abbiamo così iniziato la nostra esperienza con le protesi avvitate di Bousquet. Confortati anche dalle positive esperienze della implantologia dentale,in cui il successo a lungo termine è strettamente correlato al raggiungimento di un equilibrio tra tessuto ospite e impianto funzionalizzato, in grado di condurre a una situazione di stabilità definibile come steady state. Spinti anche dalle analogie tra impianti ortopedici e dentali (fig.1). La protesi B.C.P. è nata nel Questo studio valuta i risultati con 20 anni di follow-up. La protesi di anca BCP prosegue ed evolve l esperienza iniziata nel 1980 con la protesi di Bousquet. Abbiamo iniziato il suo impianto nel marzo 1987 e la casistica globale dei primi impianti o reimpianti supera le protesi con alta percentuale di risultati clinici positivi e bassa incidenza di complicanze quali le infezioni e le mobilizzazioni. Il cotile è emisferico e biarticolare. Più che di cotile si dovrebbe parlare di sistema cotiloideo, in quanto gli elementi protesici sono due: a) una coppa metallica,in lega di titanio, che viene avvitata nel cotile osseo, emisferica con un filetto di vite esterno tagliente alto 3 mm, che la avvolge per un totale di 5-6 spire,ognuna delle quali presenta dieci interruzioni,sfalzate da giro a giro che facilitano l avvitamento; una coppa di polietilene,che si muove entro di essa e accoglie a sua volta la testina metallica da 22mm. La cupola di polietilene è di 5/8 di sfera, è alloggiata nel cotile con una tolleranza di 0,25 mm. All interno ha una cavità emisferica di 22,5 mm di diametro per la testina. Nel cotile biarticolare il movimento avviene tra i due elementi distinti metallopolietilene-metallo. Per il principio della low-friction l attrito è minore nella prima articolazione tra testina protesica e cupola di polietilene. E in questa articolazione che si produce 99

2 prevalentemente il movimento. La seconda articolazione tra superficie esterna del polietilene e interna del cotile entra in gioco essenzialmente quando la prima arriva al fine corsa. Tuttavia,durante la deambulazione per il movimento di flesso-estensione della testa,la cupola si muove ruotando sempre su se stessa. L usura del polietilene si ripartisce, pertanto, su una superficie più estesa. Il suo consumo è minimo: 0,5 mm ogni 5 anni. La superficie esterna del cotile è rivestita di triossido di allumina. Lo stelo avvitato è in lega di titanio 1) 10 cm di lunghezza 2) differenti diametri prossimali 3) le spire di vite hanno un passo di 4 mm e una profondità di 4,5 mm nella pozione prossimale che decresce sino a 0 all apice 4) l intero stelo è rivestito da un sottile strato di triossido di allumina Viene trascinato nella sua sede dall avvitamento delle spire: è una forza rotatoria che si tramuta in forza di penetrazione e di spinta e l arresto della progressione dello stelo è dato dalla pressione del cono contro le pareti diafisarie. Le spire di vite portanti della protesi si ancorano nella spongiosa metafisaria e nella corticale diafisaria trasmettendo dei carichi ortogonali all osso circostante dalle loro due facce superiore e inferore. Le spire di vite oltre a trasmettere forze di carico hanno la funzione di stabilizzare la protesi sia sul piano frontale che sul piano sagittale. La stabilità viene determinata dal press-fit circonferenziale totale; le spire hanno funzione di sostegno e stabilizzazione. Uno stelo conico ha un contatto periferico totale, quando viene infisso in una sede preparata a misura. Quando è dotato di filettatura a vite, esso è trascinato nella sua sede dall avvitamento delle spire. I fattori che determinano la stabilità sono: a) il modo particolare di contrastare le forze di carico; b) il rivestimento di triossido di allumina; c) la funzione di tappo delle spire; d) il campo bioelettrico che si genera tra titanio, allumina ed osso La forza di affondamento di uno stelo è contrastata per il 90% dalle spire di vite e per il 10% dalla pressione radiale del nocciolo. L appoggio delle spire è ortogonale alle forze di carico, svolgendo anche una azione osteoinduttiva,come già dimostrato da Heimke negli anni 80. Le spire di vite contrastano efficacemente anche la forza di pressione dovuta al momento flettente. Questa forza ha il suo fulcro nella base del calcar o, in sua assenza nell area più mediale delle prime due spire. Per il carico eccentrico sulla testina femorale lo stelo è sollecitato ad inclinarsi in varimo. Le spire contrastano questo movimento con la faccia distale del loro settore mediale e con quella prossimale del loro settore laterale. La maggior parte delle forze del momento flettente è neutralizzato dalla filettatura. La funzione di tappo delle spire impedisce la migrazione distale dei detriti del polietilene cotiloideo con i relativi macrofagi, cosicché lo stretto contatto protesi-osso è ottimale anche nel settore più prossimale della protesi. Il rivestimento protesico di triossido di allumina è biologicamente inerte e consente al tessuto osseo di contrarre una perfetta adesione alla protesi senza interposizione di alcun strato fibroso. Al Al2O3 sono riconosciute proprietà osteoinduttive sia chimiche che bioelettriche. Inoltre non si riassorbe e rimane inalterato nel tempo. Il collo è modulare (5 misu- 100

3 re), in lega di titanio è fissato allo stelo con meccanismo cono Morse. La testina di 22 mm, in acciaio inox, è assemblata al collo con incastro conico La grande area di appoggio spiega la stabilità del cono BCP anche nei femori osteoporotici. LA CASISTICA Tra il Febbraio 1987 e il Dicembre 2006 abbiamo eseguito oltre primi impianti di cui 884 bilaterali. Il sesso prevalente è quello femminile con un rapporto 2:1, la decade più interessata è stata la VI. La noxa prevalente è stata la coxartrosi idiopatica, seguita dalla secondaria a displasia, dalla necrosi della epifisi femorale prossimale, dalle fratture del collo del femore e dell acetabolo, dalla coxa profonda e da altre. Nonostante l alta percentuale di anche displasiche è stato necessario completare il cotile con innesti ossei autoplastici, più spesso al livello del tetto, solo in 122 casi. In tutti i casi gli innesti non hanno mai inficiato il carico precoce. Tra le complicazioni post-operatorie annoveriamo 40 lussazioni, la maggioranza dovuta ad un cattivo orientamento della protesi o ad una usura precoce della coppa di polietilene. 24 paralisi dello SPE di cui solamente quattro non sono regredite. 15 migrazioni cotiloidee e 25 svitamenti e/o mobilizzazioni dello stelo. Abbiamo inoltre osservato ossificazioni periprotesiche del terzo grado di Bròòker in 25 casi e di quarto grado in altri 25 casi. Tali ossificazioni erano in grado di limitare la motilità dell anca protesizzata. Particolare interesse oggettivo offrono i dati desunti dal confronto di esami radiografici praticati nel corso dei controlli annuali. Essi hanno consentito di analizzare il comportamento del tessuto osseo periprotetico, sia femorale, sia cotiloideo in rapporto sia all impianto sia al suo stesso trofismo osseo (femori e cotili normali o osteoporotici), steli normo e male assiati, normo e sotto dimensionati, coppe più o meno ben orientate ecc. Gli steli protesici sono risultati sotto dimensionati nel 4,25% dei casi, normoassiati nell 89% dei casi, vari nel 6,34% e valghi nello 0,60%. Sotto dimensionamento, varismo e valgismo non hanno mai mostrato segni di mobilizzazione né di reazioni ossee particolari. Abbiamo osservato una assenza di reazioni ossee attorno all impianto nel 70,42% dei casi. Una spongiosizzazione diffusa si è avuta nel 6,77% dei casi. Una iperostosi eburnea si è verificata nel 9,25% degli impianti, mentre lamellare lo era nel 7,67% degli impianti. Una iperostosi apicale, pedestal, lo abbiamo avuto nel 18,73 % dei casi. A livello cotiloideo la coppa era normo inclinata (45 ) nell 84% dei casi, poco inclinata nel 13% e troppo inclinata nel 3%. L antiversione è risultata mediamente di 15. Non abbiamo mai notato intorno al cotile strie di radiolucenza. Nei casi di tessuto osseo periprotetico geodico o sclerotico si è vista una normalizzazione completa o parziale della struttura ossea nel 79,24% dei casi,mentre non vi sono state reazioni osse nel 20,76 % dei casi. Nei casi in cui si è reso necessario completare il cotile con innesti ossei autoplastici secondo la tecnica del Prof. Pasquali anche a distanza di tempo non abbiamo riscontrato lisi ad eccezione di 6 casi. 101

4 CASISTICA protesi protesi MASCHI 6382 FEMMINE ETA MINIMA 19 ETA MASSIMA 92 ETA MEDIA 59,5 RISULTATI OTTIMI-BUONI 83,6% MEDIOCRI 11,3% CATTIVI 5,1% Sono, oramai, 20 anni che impiantiamo questa protesi ed il numero degli impianti supera i casi. A nostro avviso la protesi BCP si è dimostrata una più che valida soluzione nella problematica della protesizzazione dell anca. Le premesse di una ottima stabilità iniziale e della biocompatibilità dei materiali utilizzati, requisiti indispensabili per realizzare una neocolonizzazione ossea che circonda la protesi, hanno trovato conferma nella esperienza clinica, nei controlli radiografici e clinici e nella sperimentazione biomeccanica. In particolare la protesi BCP ha permesso un ancoraggio più prossimale del femore,a livello intertrocanterico, con distribuzione più razionale e fisiologica degli stress da carico e da movimento. Il cotile appare ben tollerato dall osso pelvico: con la sua emisfericità e la sua doppia articolazione riesce a ben distribuire le forze di carico che gravano su di esso, senza indurre nell osso limitrofo processi reattivi non fisiologici, nonostante la indubbia rigidità del sistema di fissazione a vite. Fig. 1: analogie tra impianti ortopedici e dentali. 102

5 Due impianti a 20 anni: assenza di reazioni ossee. Controllo di protesi a 20 anni.si noti la placca per ricostruzione dell acetabolo 103

6 19 ys Controllo di protesi bilaterale a distanza che evidenzia la perfetta integrazione e asenza di mobilizzazione. 104

7 19 ys BIBLIOGRAFIA Bertolin A., Gallo G.: Protesi di anca modulari. Ed Reali, Milano 1989 Bombelli R.: Osteoarthritis of the hip. Springer-Verlag, New York,1976. Bousquet G., Gazzielly D.F., Girardin P., Debiesse J.L., Relave M., Israeli A.: The ceramic coated cementless total hip atrthroplasty. Basic concepts and surgical techniques; vol.i, n 2 (15-28) 1985 Carrerot H., Rieu J., Bousquet G., Rambert A.: Allumina plasma spray coatings on stainless steel and titanium alloys for prosthesis anchorage. 2 Intenational Symposium of Ceramics in Medicine. Heidelberg,10/9/1989 Heimke G., Schule W., D Hoedt B.: The influence of surface structures on the osteointegrations of the implants. The International Journal of Artificial Organs. Vol VI, fasc.2, pag. 207, 1983 Maiotti A., Tamburella G.L.: Le protesi bioarticolari di anca. Relazione LXXIV Congresso SIOT, Roma, Pasquali-Lasagni M, Anania G., Cascia G., Iovino F.: La Protesi d Anca BSP. Industria Grafica CAssinate. S. Elia Fiumerapido (Fr), 1991 (20):