Prothèses, implants ostéo-articulaires, espaceurs : c’est quoi ? F Basselot CCA orthopédie-anatomie

Intro Orthopédie: chirurgie des os et des articulations Epidémiologie: 200 000 PTH/an tout confondu 80000 PTG/an tout confondu 12 500 PTE/an 1% d’infection/an: taux stable Coût de réintervention: 25 à30 K $ soit 300 à 500 K$ par an aux USA Comme vous le savez, l’orthopédie est la discipline chirurgicale qui prend en charge la pathologie osseuse et articulaire, avec une activité de remplacement prothétique articulaire qui ne cesse d’augmenter tous les ans Les chiffres de 2013 font état de 200 000 PTH par an tout confondu reprise et 1ere intention, 80 000 PTG et 12 500 PTE Du fait de ses chiffres croissants, il y a une tendance à la banalisation du geste, à la fois par les patients, mais aussi pour les chirurgiens et les autres médecins. Il ne faut pas oublier l’envers du décors, avec un taux constant d’infection proche des 1% malgré toutes les précautions existantes. Ceci a un fort coût à la fois temporel et financier, pour le patient est les chirurgiens. Le seul cout de la réintervention est évalué 25-30$ par les Américains( hanche genou + hospit) Kamath AF, Ong KL, Lau E, Chan V, Vail TP, Rubash HE, et al. Quantifying the Burden of Revision Total Joint Arthroplasty for Periprosthetic Infection. The Journal of Arthroplasty. 2015 Sep;30(9):1492–7.

Intro Structuration en CRIOA pour harmonisation des pratiques Recommandation HAS 2014: PB: la discordance médico-chirurgicale La difficulté technique versus l’idéal bactériologique Défaut de connaissance Du fait de cette charge couteuse pour la société, il a été mis en place depuis 2010 des centre de références dans le cadre du DGOS, afin d’harmoniser les pratiques et d’optimiser la prise en charge, notamment pour les infection ostéoarticulaires complexe où l’AVAL d’un CRIOA doit être pris. En d’autre terme, éviter de laisser seul dans leur coin avec les antibiotiques des chirurgiens peu habitués à faire face à l’infection. Tout ceci amène donc a des rencontres médico chirurgicale, tous les mardi soir à Rennes, où l’on confronte des infectiologues et des chirurgiens, qui dans mon expérience permet de mettre en évidence la mauvaise connaissance de nos spécialités respectives C’est tout l’objet de cette petite présentation qui a pour but de présenter quelques notions d’orthopédie qu’il est nécessaire de connaitre pour pouvoir discuter dans ces CRIOA http://www.has-sante.fr/portail/upload/docs/application/pdf/2014-04/rbp_reco2clics_protheses_infectees.pdf

Plan Notion de contrainte prothétique Notion de fixation Notion de couple de frottement Notion de descellement et perte de substance osseuse Les prothèses à la hanche Au genou A l’épaule Les autres But et Principe de l’espaceur

C’est quoi la contrainte prothétique? = désigne la force d’attachement des pièce d’une prothèse entre-elles Non contrainte à glissement<semi contrainte< contrainte ↗ stabilité articulaire mais ↗ force interface os/prothèse ↗ risque de descellement ancrage par quille d’extension diaphysaire D’une manière générale, quelques soit les articulations concernés, la contrainte désigne la force d’attachement entre les pièces d’une prothèse. Il existe différents degrés de contrainte, en découle le nombre de degré de liberté de l’articulation prothétique: -mobilité en flexion extension ( plan sagittal) -mobilité en varus valgus ( plan frontal) -mobilité en rotation ( plan axial) Plus la contrainte est importante et quelle neutralise des mouvements, plus la stabilité est bonne. Mais cela engendre une transmission des contraintes à une autre interface entre la prothèse et l’os. Ceci augmente donc le risque de déscellement C’est pourquoi les prothèses fortement contrainte doivent prendre un ancrage plus important dans l’os par l’intermédiaire de quille d’extension.

Qu’est ce qui assure la contrainte? Contrainte par: Forme du polyethylène: PE retentif; PE CCK Charnière à 2 degré de liberté Charnière à 1 degré de liberté Reprise chirurgicale souvent synonyme d’augmentation de contrainte ↘ durée de vie des implants D’une manière générale, quelques soit les articulations concernés, la contrainte peut être assurée par un axe mécanique qui relie entre eux les 2 parties de l’implants que l’on appelle charnière. Elle peut aussi être assuré soit par la forme du polyéthylène. A la hanche il peut s’agir d’une cupule dite rétentive de Lefèvre qui empêche la tête de la prothèse de sortir du cotyle AU genou, le polyéthylène dit CCK ( constrained condylar knee), assure une contrainte une stabilisation en varus valgus par l’intermédiaire d’une came rectangulaire articulé entre les condyles. On parle de prothèse semi contrainte. Dans les reprises chirurgicales qui imposent souvent de larges excisions des tissus infectés, on se retrouve avec des Pb d’instabilité des prothèses par perte des tissus environnant, auxquels il faut faire face par une augmentation des contraintes. Le pb de l’augmentation de la contrainte est que la fixation est soumise à rude épreuve

Voici un exemple de différente contraintes prothèse de genou Prothèse non contrainte à glissement reprise pour descellement fémoral Prothèse semi contrainte avec une came centrale et quille d’extension diaphysaire Sepsis reprise en 2 temps par un spaceur non articulé en raison de l’atteinte des ligaments. 2e temps: prothèse charnière rotatoire: en plus des quilles d’extension, cônes métaphysaire pour augmenter l’ancrage

Comment fixe –t-on les implants? Le ciment: Breveté en 1943 par société Heraus Années 50, popularisé par Charnley ( dentisterie avant) But: adapter l’implant à l’os par l’intermédiaire d’un fourreau de ciment Ciment auto durcissable par une réaction de polymérisation du methylmethacrylate(MMA) en PMMA 2 grands modes de fixation des prothèses qui ont chacun des avantages et inconvénients. Ils sont aussi choisi en fonction de l’état osseux préexistant. Le ciment pour la fixation des prothèses est utilisé depuis les années 50 mais a été démocratisé par Sir John Charnley sur les conseils de son dentiste. Le concept était d’adapter la forme de la prothèse à l’os par l’intermédiaire du ciment. Le ciment n’agit pas comme une colle mais comme un mortier qui bloque la prothèse en créant un fourreau exactement adapté autour d’elle Chappuis J, El Banna S. Le rôle du ciment en orthopedie. Revue médicale de Bruxelles. 2008;29(6):546.

Comment fixe –t-on les implants? Le ciment: Mélange d’une poudre: PMMA + Peroxyde (initiateur) produit de contraste iodé +/- antibiotique Et d’un liquide: monomère (MMA) + 1 activateur (diméthylparatoluidine) Passage d’une forme liquide à solide en 10à 12min Le ciment est donc fabriqué par mélange d’une poudre et d’un liquide qui quand ils sont mis en contact vont déclencher la réaction de polymérisation. On obtient au début une pate +/- malléable en fonction du degré de viscosité du ciment qui va ensuite durcir en quelques minutes, temps de prise du ciment

Comment fixe –t-on les implants? Le ciment: Injection au moyen de seringue sur os obturé par bouchon et complètement lavé et séché Intérêt: bonne pénétration ciment dans le spongieux et tenue mécanique du fourreau à l’os par cimentage haute pression Inconvénients: choc au ciment par embolie graisseuse lors de l’augmentation de pression ( 0.1%) L’injection doit se faire sur un os obturé et lavé séché à l’aide d’une seringue, afin d’obtenir une cimentation à haute pression. Ceci améliore la pénétration du ciment dans e spongieux et donc sa tenue mécanique L’inconvénient majeur avancé par les détracteurs est qu’il est décrit des cas d’embolie graisseuse lors de la cimentation. Le choc au ciment peut être prévenu en ventilant en % FiO2

Pourquoi cimente –t-on? Le ciment: Affaire d’école? Avantage: élasticité du ciment, meilleure transmission des contraintes prothèses os (pas de pic de contrainte et stress schielding) Inconvénient: en cas de reprise, difficulté d’extraction du fourreau et bouchon infecté Le ciment présente l’énorme avantage de pouvoir adapter la tige quelque soit l’état osseux préexistant, et il transmet harmonieusement les contraintes, ce qui évite la résorption de l’os par stress shielding de certaines prothèses cimentée Le pb du ciment intervient lorsqu’il faut le retirer ( infection par exemple)

Quelle alternative? Le sans ciment: Fixation primaire par press fit ou vis Fixation secondaire par réhabitation osseuse: revêtement de surface poreux +/- revêtement ostéoinducteur La fixation sans ciment nécessite d’abord une stabilité primaire dès la pose, soit par un effet de press-fit. C’est-à-dire que le contenu ( la prothèse ) est très légèrement surdimensionné par rapport au contenant. Il y a une précontrainte du contenant, et la prothèse est donc autostable= c’est le cas typique de la fixation fémorale Au cotyle ou sur les prothèses de genoux, il peut être ajouté des vis ou des plots qui favorisent cette stabilité primaire. Cette fixation primaire immédiate doit être relayé par la fixation secondaire obligatoire pour la longévité de la fixation: cela correspond à la repousse osseuse sur l’implant ou ostéointégration. Pour que cette repousse stabilise la prothèse, il faut que la prothèse ait un traitement de surface particulier poreux ou rugueux. La repousse de l’os dans les anfractuosités de la prothèse va stabiliser celle-ci mais va aussi empêcher le passage des particules d’usure à l’interface os prothèse

Notion de fixation Le sans ciment: Avantages: plus rapide à l’implantation, pas de choc au ciment Inconvénient: stress shielding de certains implants, ablation de tige ostéo-intégré difficile.

Notion de couple de frottement Définition: nature des matériaux en contact à la surface articulaire dans les prothèses Choix du couple seulement pour les PTH Couple DUR/MOU: polyéthylène standard/métal ou céramique Couple DUR/DUR: Céramique/Céramique ou Métal/Métal ou Polyéthylène Hautement réticulé/Métal On appelle couple de frottement, la nature des matériaux des surfaces qui sont en contact dans une prothèse. La plupart des prothèses associent polyéthylène (mou) et métal Passuti N, Philippeau J, Gouin F. Friction couples in total hip replacement. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research. 2009 Jun;95(4):27–34.

Notion de couple de frottement

Notion de descellement perte de substance osseuse Notion fondamentale à évaluer avant une reprise ( septique ou aseptique) Conditionne toute la stratégie chirurgicale d’ablation et de repose. Descellement peut compliquer un sepsis chronique ou devenir septique

Notion de descellement perte de substance osseuse Mécanisme: Ostéolyse Ou stress schielding Les particules d’usure des polyéthylènes sont celles qui sont biologiquement actives notamment celle de petites tailles car elles sont phagocytées par les macrophages. Ces macrophages alors activé produisent des cytokines pro inflammatoires qui agissent sur les ostéoblastes. Ceux-ci produisent alors en masse la molécule RANK L fortement impliquée dans le métabolisme phosphocalcique. Cette molécule se lie à son récepteur RANK des monocytes, ce qui induit une différenciation en ostéoclaste, acteurs de la résorption osseuse et de l’ostéolyse. Suva et al; Descellement aseptique des prothèses totales de hanche : mécanismes biologiques et perspectives de traitement Rev med Suisse dec 2004 n°2508

Comment évoquer un descellement? Parfois subtile

Comment évoquer un descellement? Quels outils?: La clinique+++ Radiologie standard: études des liserés( évolutif+++), de la trame osseuse, piédestal Scintigraphie Tec 99 ou PNN marqué (forte VPN) Fantino et al. Imagerie des prothèses totales de hanche : aspect normal et pathologique, place de l’échographie, du scanner et de l’IRM. Journal de Radiologie. 2011 Jun;92(6):594–620. Engh Caet al. Roentgenographic assessment of the biologic fixation of porous-surfaced femoral components. Clin Orthop Relat Res. 1990 Aug;(257):107–28.

Notion de descellement perte de substance osseuse Quels outils?: TDM Le scanner permet de de mieux apprécier les zones ostéolytique et démasque des liserés qui ne sont pas toujours visibles sur les clichés standard ou sous estimés, notamment dans le toit ou les paroies Fantino et al. Imagerie des prothèses totales de hanche : aspect normal et pathologique, place de l’échographie, du scanner et de l’IRM. Journal de Radiologie. 2011 Jun;92(6):594–620.

Notion de descellement perte de substance osseuse Parfois évident: Parfois le descellement est évident, surtout lorsque les implants se sont largement mobilisés.

Quels éléments en faveur du descellement septique? Dans ces cas extrêmes: Éliminer étiologie septique: Historique CRP Ponction signes radio: apposition périotées géodes endostées ScintiPNN argument: descellement précoce, histoire de reprises itérative ou complexe difficultés de cicatrisation/hématome, douleurs chronique, CRP augmentée, ponction +++

Pourquoi les PSO sont un problème? Dans ces cas extrêmes: Bilan du stock osseux: TDM Classification paprosky (hanche) Classification Engh/SOFCOT genou Les classifications des PSO sont nombreuses et surement peu reproductible du fait de leur complexité. Cependant, elle permettent de mettre l’accent sur les éléments de difficulté dans les reprises: -pertes de substances segmentaires au genou qui peuvent atteindre les insertions ligamentaires et rendent la reconstruction difficile car un comblement simple ne suffit pas et il faut parfois associer reconstruction +ostéosynthèse -pertes de substance au cotyle ou il n’y plus d’appui équatorial pour une reprise, ou l’arrière fond à disparu, perte des colonnes et toit Paprosky WG, Perona PG, Lawrence JM. Acetabular defect classification and surgical reconstruction in revision arthroplasty. A 6-year follow-up evaluation. J Arthroplasty. 1994 Feb;9(1):33–44.

Notion de descellement perte de substance osseuse Dans ces cas extrêmes: Planification +++: Allogreffe? Renfort métallique Contrainte prothétique? Tantalum Taille des implants ( orthoview) Implants sur mesure 1 ou 2 temps? ATB =Délai opératoire Parfois le descellement est évident, surtout lorsque les implants se sont largement mobilisés. L’important est alors de constater l’ampleur des dégâts, notamment par un scanner afin de s’armer de tout le matériel chirurgical nécessaire avant la reprise argument: descellement précoce, histoire de reprises itérative, difficultés de cicatrisation/hématome, douleurs chronique, CRP augmentée, ponction +++ -prothèses plus contrainte -greffe osseuse - trabécular métal ou anneau de soutient au cotyle Anticiper les difficultés: perméabilisation du canal médullaire, risque de fausse route+++ Savoir avant réintervention si l’étiologie est septique: Huten D. Femorotibial bone loss during revision total knee arthroplasty. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research. 2013 Feb;99(1):S22–33.

Les prothèses de hanche http://www.has-sante.fr/portail/upload/docs/application/pdf/rapport_evaluation_des_protheses_de_hanche.pdf

Les prothèses de hanche Prothèse fémorale: Indication seul des fractures du col du fémur déplacée du patient âgé Prothèse de unipolaire type moore Prothèse à cupule blindée double mobilité ou bipolaire

Les prothèses de hanche Les Prothèses totales: Sans métal back: PE cimenté Métalback: pressfit ou avec moyen de fixation Insert: ceramique ou PE Simple/double mobilité

Les prothèses de hanche La tige fémorale Plusieurs centaines de design: tige courte/ longue; droite/anatomique; section ronde/quadrangulaire; collerette; monobloc; tête ou col modulaire Matériaux: alliage chrome/cobalt/titane +/- HA, ou acier inox lisse 2 emblématiques: Charnley modifié Kerboull Tige de ZweiMüller

Les prothèses de hanche Cas particulier: le surfaçage Arthrose du sujet homme jeune très actif à tête grande taille Couple métal/métal avec ses inconvénients Réservé à des centres poseurs expert

La prothèse de genou http://www.has-sante.fr/portail/upload/docs/application/pdf/2012-12/rapport_devaluation_-_implants_articulaires_de_genou.pdf

La prothèse de genou Les unicompartimentales Interne/Externe ou fémoropatellaire Arthrose unicompartimentaire du sujet agé Conditions d’axe et de réductibilité des déformation

La prothèse de genou Les prothèses totales de première intention: Avec ou sans conservation du LCP A plateau fixe ou rotatoire Sous réserve d’intégrité de l’état ligamentaire et du stock osseux

La prothèse de genou Les prothèses totales de reprise: Semi contrainte type CCK Les prothèses à charnière Les prothèses de reconstruction

La prothèse de genou: indication

La prothèse de genou:indication

Les prothèses d’épaules Hémiarthroplastie: Atteinte humérale sans atteinte de la glène Ostéonécrose et fracture Ou stock osseux glénoïdien insuffisant Tige implanté et tête modulaire mais une fois impacté par un système de cône morse elle ne peut pas être échangé

Les prothèses d’épaules Les prothèses anatomiques Atteinte bipolaire avec coiffe inacte Glène remplacée par PE cimenté

Les prothèses d’épaules Les prothèses Inversées Tige humérale Insert PE Glénosphère Métaglène  3 interfaces, autant de recoins qui échappent au lavage articulaire !

Les autres… v

But et principe des espaceurs Dans le cas ou la reprise en 2 temps semble indiquée PTH infectée > 3 mois germe inconnu germe « résistant » (BMR, Pseudomonas, mycobactéries, champignons…) flore pluri microbienne ayant déjà fait l’objet d’une reprise en «1 temps» avec perte de substance nécessitant une greffe TERRAIN compatible avec 2 lourdes interventions à 3 mois d’intervalle SINON : UN TEMPS ++

But et principe des espaceurs Façonner une prothèse de remplacement après ablation des implants infectés A base de ciment PMMA Armés par des clous pour éviter fracture ou les stabiliser A partir de moule préformés Ou façonnage manuel Intervalle libre de 6 à 12 semaines d’antibiothérapie

But et principe des espaceurs

CONFECTION D’UN SPACER SUR MESURE Vaseliner la cupule. 1 dose de ciment. Maintien de l’axe du clou

But et principe des espaceurs Intérêt: garder la longueur des membres et parties molles Permettre une mobilité ( spacer articulé) et un appui partiel Faciliter le 2e temps en évitant le comblement des espaces par de la fibrose. Eviter cavité libre remplie d’hématome après 1er temps Permettre un second look d’excision infectieuse au 2e temps Possibilité d’imprégnation ATB pour diffusion locale (discuté) Hofmann AA, Goldberg TD, Tanner AM, Cook TM. Ten-Year Experience Using an Articulating Antibiotic Cement Hip Spacer for the Treatment of Chronically Infected Total Hip. The Journal of Arthroplasty. 2005 Oct;20(7):874–9.

But et principe des espaceurs Au genou: choix de l’articulé ou non articulé Aucune étude ne montre clairement l’amélioration de la fonction après le 2e temps par un spacer articulé Certain cas d’instabilité ligamentaire nécessitent des spacers non articulés

But et principe des espaceurs Mais aussi à l’épaule Aucune étude ne montre clairement l’amélioration de la fonction après le 2e temps par un spacer articulé Certain cas d’instabilité ligamentaire nécessitent des spacers non articulés

But et principe des espaceurs Pas sans risque! Aucune étude ne montre clairement l’amélioration de la fonction après le 2e temps par un spacer articulé Certain cas d’instabilité ligamentaire nécessitent des spacers non articulés

Take home message Les grands obstacles à la reprise chirurgicale: Implants contraints Implant non descellé sans ciment ou large fourreau de ciment Reprise multiple et stock osseux altéré

Take home message Si chirurgie de reprise complexe, alors il faut optimiser sa réussite: Documentation bactériologique+++ Stratégie chirurgicale et préparation matériel: mieux vaut un délai de PEC, qu’une intervention mécaniquement insuffisante par insuffisance d’anticipation Savoir passer la main! CRIOA Savoir s’arrêter dire stop quand la chirurgie n’est plus raisonnable: place des fistulisations et des antibiothérapie suppressive, de l’amputation…