Tipi di impianto di protesi di anca

Nella maggior parte dei casi la sostituzione totale è impiegata nel trattamento di patologie degenerative ed è formata da quattro elementi:

- la componente femorale (stelo) che si impianta nel femore,

- la testa che si inserisce sullo stelo,

- la componente acetabolare (cotile) che è impiantata nel bacino in corrispondenza

dell’acetabolo,

- un inserto posto all’interno del cotile.

Si possono classificare in:

- cementata,

- non cementata,

- ibrida.

Tutte le protesi fissate all’osso utilizzando il cosiddetto cemento (miscela di cemento acrilico, polimetilmetacrilato e additivi tra cui il Bario o lo Zirconio per renderlo radiopaco) si definiscono protesi cementate.

Il più grande vantaggio dell'utilizzo del cemento osseo nell'artroplastica dell'anca è quello di garantire una solida stabilità iniziale. Poiché questa stabilità viene raggiunta indipendentemente dalla qualità dell'osso, questo intervento può essere applicato a pazienti anziani, casi di tumore, casi di revisione associati a grave perdita ossea e altri. Al contrario, gli svantaggi del cemento osseo sono il potenziale rischio di disturbi cardiopolmonari (chiamati sindrome da impianto cementato), tecniche chirurgiche impegnative e preoccupazioni sulla sopravvivenza a lungo termine. Oggi è ampiamente dimostrato che la causa dell'allentamento asettico dell’impianto è determinata dai detriti di polietilene invece che dal cemento osseo; un tempo si pensava infatti che i fallimenti asettici delle artroprotesi cementate derivassero da una reazione biologica al cemento, e fu coniato il termine "malattia del cemento”.

Diversi studi hanno riportato che la coppa acetabolare cementata ha un tasso di allentamento maggiore rispetto all'impianto non cementato quando viene utilizzato per più di 10 anni e, nonostante i progressi nella tecnica di cementazione, non sono state ottenute riduzioni del tasso di fallimento. Questo è il motivo per cui l'uso delle coppe acetabolari cementate è diminuito. In confronto, la componente femorale cementata viene ancora utilizzata in molti casi e ha rivelato prestazioni cliniche favorevoli per oltre quindici anni come concetto di PTA ibrida, grazie anche all’evoluzione della progettazione e realizzazione delle componenti femorali cementate e alle nuove tecniche di cementazione.

Nel corso degli anni si sono affermati due concetti importanti relativi al design dello stelo femorale cementato. Uno è un design conico progettato per ottenere una maggiore stabilità grazie ad un leggero affondamento della componente femorale all'interno del mantello di cemento utilizzando le proprietà viscoelastiche del cemento. Questo design è caratterizzato dalla superficie levigata e lucidata a specchio (polished), riducendo le sollecitazioni di taglio all'interfaccia osso-cemento aumentando la forza di compressione grazie a un design conico distalmente. L’altro progetto è un modello realizzato per migliorare la fissazione dello stelo femorale attraverso la formazione di un forte legame meccanico all'interfaccia stelo-cemento. Questo modello rafforza la fissazione creando una superficie ruvida o adottando una preverniciatura dello stelo. Poiché quest'ultimo design ha portato a un aumento dei tassi di allentamento dello stelo dal cemento osseo e dalla cavità midollare, il modello conico è accettato come design standard.

Per quanto riguarda il materiale protesico, i metalli con modulo di elasticità più elevato come la lega Co-Cr o l'acciaio inossidabile sono preferiti piuttosto che le leghe di titanio, poiché le sollecitazioni imposte al cemento possono essere ridotte. Inoltre, la maggior parte dei modelli protesici ha centralizzatori distali per uno spessore uniforme del mantello di cemento.

Sono importanti un'attenta preparazione delle superfici ossee e la pressurizzazione del cemento nell’osso. Nel corso degli anni si sono succedute numerose tecniche di cementazione che avevano l’obiettivo di migliorare la qualità del mantello di cemento, ad oggi si utilizza la quarta generazione che utilizza un lavaggio pulsato (per rimuovere grasso, sangue e altri detriti), impiega un tappo femorale distale, prevede l’uso di una cementazione retrograda tramite una pistola per cemento previa miscelazione sotto vuoto o centrifugazione. Per ottenere un uniforme mantello di cemento sono stati aggiunti dei centralizzatori prossimali e distali applicati sullo stelo.

La PTA cementata rimane ancora oggi una valida alternativa nelle PTA di revisione primaria e può essere di aiuto nei pazienti con grave osteoporosi.

Pertanto, la comprensione dei vantaggi e degli svantaggi della tipologia di impianto e della tecnica chirurgica precisa è fondamentale per ottenere un successo sia a breve che a lungo termine.

Le prime protesi, prima che Charnley introducesse il cemento osseo, erano prive di cemento.

Tuttavia, non era una fissazione biologica e spesso falliva a causa dell'assenza di fissazione di lunga durata. L'osteointegrazione nella fissazione non cementata è suddivisa in “ongrowth” e “ingrowth”. Il termine bone ingrowth si riferisce alla formazione di osso all'interno delle strutture porose dell'impianto e si osserva su superfici trattate con rivestimento di perline, spruzzatura al plasma, rivestimento poroso di tantalio. Il temine bone ongrowth è usato per descrivere lo sviluppo dell'osso su superfici ruvide rifinite con sabbiatura, rivestimento di idrossiapatite (HA).

Per questo motivo, il design dello stelo non cementato è stato sviluppato verso il concetto di “fit and fil” (adattamento e riempimento) nel canale intramidollare per ottenere la stabilità aumentando il più possibile la superficie di contatto tra osso e stelo; questo è il design della componente femorale di riferimento.

Dall'introduzione della coppa acetabolare non cementata, sono stati studiati diversi modelli di coppa per aumentarne la stabilità.

Nei primi anni è stata realizzata una coppa acetabolare filettata per mantenere la fissazione iniziale solo meccanicamente senza rivestimento superficiale, e questo ha portato al fallimento come nelle componenti femorali.

Successivamente sono state utilizzate coppe filettate e ad espansione con superfici sabbiate.

Sebbene i risultati clinici a breve e medio termine fossero favorevoli, i tassi di fallimento a lungo termine sono stati relativamente alti.

Una coppa acetabolare emisferica con una superficie rivestita porosa è attualmente il design più frequentemente utilizzato. Questo design è migliore per ottenere la fissazione biologica fornendo una maggiore superficie di contatto tra l'osso e la componente acetabolare. Il design del rivestimento poroso è stato applicato e utilizzato principalmente per indurre la crescita ossea per la componente acetabolare. Per ottenere una fissazione stabile iniziale, viene utilizzata la compressione mediante l'inserimento di una coppa più grande del diametro di alesatura dell'osso acetabolare. E’ possibile utilizzare anche una coppa 2 mm più grande del diametro di alesatura in compressione se l’osso è porotico, altrimenti è sufficiente una sottoalesatura di 1 mm. La fissazione con viti nell’osso iliaco attraverso fori nella coppa metallica viene generalmente utilizzata per ottenere una maggiore stabilità.

Il design dello stelo senza cemento è stato sviluppato adottando un approccio di “fit and fil" nel canale intramidollare per massimizzare la stabilità, aumentando il più possibile la superficie di contatto tra l'osso e lo stelo.

Oltre al concetto di "adattamento e riempimento" nell'evoluzione dei modelli di stelo femorale non cementato, ci sono una varietà di concetti di progettazione per ottenere la stabilità iniziale. Un concetto di design popolare è la fissazione prossimale nella metafisi femorale e un design rastremato distalmente per ridurre lo stress causato dall'elevato modulo di elasticità del metallo.

Il concetto di press-fit è progettato per fornire una forte stabilità rotazionale. Per garantire una forte fissazione iniziale a pressione, uno stelo con sezione trasversale rettangolare o a forma di cuneo viene fissato alla zona metafisaria-diafisaria con una forte pressione. Lo stelo CLS (Cementless Spotorno, Zimmer) o Zweymüller (Zimmer) sono i più comunemente usati e hanno mostrato buoni risultati clinici in un follow-up a lungo termine. In molti casi, questi steli hanno superfici sabbiate realizzate spruzzando polveri metalliche o ceramiche ad alta pressione per creare superfici ruvide.

Le leghe di titanio con basso modulo di elasticità sono materiali preferiti al posto delle leghe Co-Cr. Le superfici dello stelo in cromo-cobalto (Trilock, PCA e AML) sono comunemente rivestite con perle sinterizzate, mentre le superfici dello stelo in titanio sono irruvidite con mesh, spruzzatura al plasma e granigliatura per l'osteointegrazione.

Uno stelo rivestito circonferenzialmente presenta un'osteolisi sostanzialmente inferiore rispetto a uno stelo rivestito con patch, questo stelo impedisce la migrazione distale dei detriti di usura in polietilene e ha una minore incidenza di allentamento. Di conseguenza, lo stelo non cementato senza rivestimento circonferenziale all'estensione prossimale non viene più utilizzato. Inoltre, sebbene gli steli rivestiti di idrossiapatite abbiano mostrato buoni risultati in termini di crescita ossea, l'uso di questo design dello stelo sta gradualmente diminuendo a causa del distacco, dell'assorbimento del rivestimento o di altri problemi.

In sintesi, l'uso di una coppa acetabolare emisferica con rivestimento poroso è risultata essere l'opzione migliore per indurre la crescita ossea. La fissazione aggiuntiva della vite è opzionale. Il design dello stelo femorale varia ampiamente a seconda dei diversi concetti, ma l'identificazione dell'opzione migliore rimane controversa.

Si definiscono protesi ibride quelle in cui si ha una combinazione di uno stelo femorale cementato e una coppa acetabolare non cementata; protesi ibride inverse quelle in cui vengono utilizzati uno stelo femorale non cementato e una coppa acetabolare cementata.

La protesi parziale (protesi cefalica) che prevede di mantenere l’acetabolo naturale, è indicata nel trattamento di pazienti che hanno subito una frattura del collo del femore e che non siano trattabili con altri mezzi di sintesi. La protesi cefalica o protesi parziale può essere:

- unipolare, costituita da uno stelo femorale con una testa fissa, che si articola con l’acetabolo nativo,

La protesi di rivestimento è generalmente usata in pazienti giovani con elevate richieste funzionali.

La testa del femore non viene rimossa ma viene rimodellata per accettare una nuova testa di metallo che si adatta ad una componente acetabolare di metallo (nota anche come metallo su metallo, MoM hip resurfasing).

L'artroplastica sostitutiva di superficie, nota anche come “cup arthroplasty”, è stata introdotta per la prima volta da Charnley negli anni '50 prima dell'artroplastica a basso attrito. La testa del femore fu ricoperta con una tazza di teflon e l'acetabolo rivestito con un altro strato di teflon. Fu tuttavia abbandonato a causa di risultati insoddisfacenti.

Dalla fine degli anni '70, Gerard, Paltinieri, Trentani, Furuya, Freeman, Capello, Amstutz, Wagner e altri hanno riportato risultati variabili utilizzando design di impianti migliorati e tecniche chirurgiche modificate. La maggior parte di loro utilizzava una coppa acetabularie di plastica e un rivestimento di superficie di metallo più grande fissato con cemento osseo. In brevissimo tempo dopo l'introduzione della protesi di superficie, l'uso di questa tecnica è gradualmente diminuito a causa del fallimento precoce e della grave osteolisi della componente acetabolare.

Tuttavia, l'artroplastica di superficie è stata costantemente esplorata da alcuni gruppi che utilizzano accoppiamento MoM, come BHR (Birmingham Hip Resurfacing, Smith & Nephew) di Derek McMinn32). Questi impianti sono stati sviluppati per determinare il centro preciso di rotazione dell'anca e migliorati con materiali e tecniche di fissazione per componenti acetabolari.

Inoltre, il vantaggio di questi impianti è la revisione della sola componente femorale senza sostituzione della componente acetabolare nei casi di fallimento delle protesi di rivestimento dell'anca.

Amstutz e Le Duff hanno suggerito che il tasso di sopravvivenza a 5 anni era del 95,2% e questo potrebbe essere migliorato modificando i metodi chirurgici e scegliendo le indicazioni chirurgiche.

Tuttavia, il rilascio di ioni metallici dagli accoppiamenti MoM, lo pseudotumor e l'allentamento precoce sono emersi come problemi seri e questi impianti sono attualmente usati raramente dopo il ritiro del sistema di impianto dell'anca ASR (Articular Surface Replacement / Resurfacing, Depuy).

Si definisce intervento di revisione della protesi d’anca (reintervento) quello che prevede la sostituzione di una protesi o parte di essa precedentemente impiantata.

Le cause di fallimento di un precedente impianto di protesi di anca possono essere legate a processi infettivi o infiammatori e a processi di mobilizzazione di una o più componenti dell’impianto.

La mobilizzazione, a sua volta, può essere causata dalle particelle di usura di polietilene, dalla mancata osteointegrazione dell’impianto e dalla presenza di frattura periprotesica.

L’intervento di revisione può essere indicato in caso di problematiche meccaniche, come il malorientamento o il malposizionamento delle componenti che possono determinare lussazione recidivante dell’impianto o una marcata dismetria postoperatoria degli arti inferiori.

Le dimensioni del difetto osseo, l'età del paziente, la comorbilità, la formazione e l’esperienza del chirurgo sono tutti fattori descritti per influenzare la scelta del metodo di fissazione e quindi il tipo di impianto.

Le protesi da resezione, anche dette protesi oncologiche o megaprotesi, vengono utilizzate nei casi di patologia tumorale e prevedono non solo la sostituzione dell’articolazione ma anche di gran parte di segmenti ossei.