Couple de friction métallique de seconde génération en arthroplastie totale primaire non cimentée de hanche

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1 Revue de chirurgie orthopédique Masson, Paris, , 86, MÉMOIRE Couple de friction métallique de seconde génération en arthroplastie totale primaire non cimentée de hanche Justification, homologation française et résultats préliminaires Second generation metallic bearings in cementless primary total hip arthroplasty: rationale, homologation and preliminary results C. Delaunay Clinique de l Yvette, 43, route de Corbeil, Longjumeau. ABSTRACT Purpose of the study Long-term outcome of Charnley low-friction arthroplasty in young active patients is impaired worldwide due to wear of the polyethylene (PE) component and osteolysis. In the late eighties, reports of possible low wear with some former metal on metal total hip arthroplasties led to the reintroduction of metallic bearings. The aims of this work were to examine the rationale for using metal on metal bearings in primary total hip arthroplasty (THA) and report preliminary results obtained with cementless MetasulY-AlloclassicY hips. Materials and methods From January 1994 to March 1997, 64 cementless primary Alloclassic-THA (grit-blasted titanium SL stems and CSF treaded cups) with 28 mm Metasul bearings were performed. Mean age at surgery was 60 years (range, 36-73). Diagnoses were usual, mainly primary osteoarthrosis in 70 p. 100 of the hips. Two bearing surfaces were exchanged for late dislocation at 2.6 and 2.9 years. Thus, 62 hips in 58 active patients (4 bilateral) were reviewed after a minimum 2-year follow-up (mean 3.2 years, range months). Results Clinical results according to the Merle d Aubigne and Charnley rating system were graded excellent or good in all 62 hips. Radiologically, calcar, atrophy and spot welds were noted in 93 p. 100 and 82 p. 100 of hips respectively. Proximal reactive and lucent lines and mild proximal stress shielding were observed in 8 p. 100 and 4.8 p. 100 of hips respectively. No osteolysis granuloma has thus far been observed in the vicinity of any component. Cobalt blood level remained normal, except in 6 cases due to occupational exposure (n = 1), possible impingement (n = 1) or an unknown cause (n = 4). All elevated cobalt levels (range 7 to 25 µg/l) were nevertheless far below the toxic limit. Discussion Dislocation may be due either to the posterolateral surgical approach and/or early impingement with the first Metasul bearing design (head sleeve). Metasul acetabular component fixation is not restricted to only cementless metal-backing, unlike alumina-ceramic cups. The concern about the toxicity of metallic wear debris dissemination and the hematocarcinogenic risk must be taken into consideration as for any metallic THA. Follow-up is too short for the new polys for significant comparisons. Conclusion Metal on metal tribology is well known in vitro and MetasulY bearings have functioned in vivo for 12 years ( Metasul hips worldwide) as was expected from laboratory tests. Obviously, this friction couple is not the unique answer to PE-wear and THA longevity, but, in light of current data, appears as a trustworthy solution available today. Key words: Total hip arthroplasty, metallic bearings, wear, osteolysis, metalosis, carcinogenic risk. Tirés à part : C. DELAUNAY, à l adresse ci-dessus. Acceptation définitive le : 4 septembre 2000

2 810 C. DELAUNAY RÉSUMÉ Chez les patients jeunes et/ou actifs, la longévité des prothèses totales de hanche (PTH) à friction métal sur polyéthylène (PE) est conditionnée par l ostéolyse liée à la production des débris d usure du PE. Le but de cette étude est d identifier les arguments en faveur ou défaveur d une friction métallique et les résultats préliminaires obtenus avec une PTH non-cimentée en arthroplastie primaire de hanche comportant un tel couple. Soixante-quatre PTH primaires AlloclassicT (tige SL, anneau vissé CSF) consécutives à couple de friction MetasulT-28 mm (70 p. 100 pour arthrose primitive) ont été prospectivement étudiées. L âge moyen lors de l intervention était de 60 ans (36 à 73 ans). Deux couples métalliques ont été changés pour luxation tardive à 2,6 et 2,9 ans. Soixante-deux PTH Alloclassic-Metasul chez 58 patients actifs ont été revues après un recul moyen de 3,2 ans (24 à 66 mois). Les résultats cliniques ont été excellents ou bons dans tous les cas. Radiologiquement, des lignes réactives ou une ostéopénie modérée proximales (Zones 1 + 7) ontété observées respectivement dans 8 p. 100 et 4,8 p. 100 des hanches. Aucune ostéolyse radiographique n avait encore été détectée. La cobalthémie était normale sauf en 6 occasions (7 à 25 µg/l), mais toujours inférieure aux limites toxiques. Après près de implantations depuis 1988, les explants Metasul obtenus ces 12 dernières années ont confirmé que ce couple de friction avait jusque là fonctionné in vivo comme prévu d après les tests expérimentaux. Le mode de fixation de l implant acétabulaire reste à la discrétion des opérateurs, ce qui n est pas le cas avec une friction alumine-alumine. Les nouveaux PE n ont pas à ce jour de recul suffisant pour lui être comparés. La friction MetasulT représente une des solutions aujourd hui disponibles, susceptibles d améliorer la longévité des PTH. En l état actuel des connaissances, le risque de carcinogénèse n est pas supérieur à celui de n importe quelle PTH métallique. Mots clés : Hanche, prothèse totale de hanche, friction métallique, usure des implants articulaires, ostéolyse, métallose, carcinogénèse. INTRODUCTION Au sein des facteurs susceptibles d affecter la longévité des prothèses totales de hanche (PTH), et ce quelqu en soit le mode de fixation, le couple de friction joue un rôle prépondérant. En 1968, Sir John Charnley déclarait : «It is a mysterious fact that in the human body, McKee metal on metal and Charnley PE on metal work extremely well. It is the future alone which will decide which pattern will be the one to be taken up». Trente années plus tard, la friction des PTH reste encore au coeur des débats! La «Low Friction Arthroplasty» (LFA) acierpolyéthylène de John Charnley en calibre 22,2 mm, encore considérée par beaucoup comme un «Gold-Standard» inégalé, démontrait d excellentes qualités de résistance à l usure in vitro. Cliniquement, le taux linéaire moyen d usure annuelle variait de 0,07 mm lorsqu elle fonctionnait parfaitement [Charnley (1)], à 0,21 mm en cas de descellement et/ou de révision [Wroblewski et Siney (2)]. Simultanément, ces derniers auteurs incriminaient les particules de sulfate de baryum ou de zircone, ajoutés au ciment pour le rendre radio-opaque, comme étant le principal agent de la détérioration in vivo de l état de surface des têtes métalliques des tiges de Charnley [Isaac et al. (3)]. Ceci fut confirmé depuis par d autres équipes pour d autres prothèses [Lerouge et al. (4), Sieber et al. (5)]. Quoiqu il en soit, actuellement la PTH «LFA-Gold Standard» perd de 10 à 20 p. 100 de survie tous les dix ans chez les sujets jeunes et actifs. Ce constat est unanime comme en témoignent : a) les résultats français de l Hôpital Cochin [Kerboull et al. (6), Mouton et al. (7)] ou du Symposium de la SO.F.C.O.T. de 1997, avec 60 p. 100 de survie à 20 ans chez les patients de moins de 50 ans [Pidhorz et Sedel (8)] ; b) ceux de la série de Johnston rapportés par Callaghan et al. (9) aux Etats-Unis ; c) comme ceux de Wrightington publiés par Sochard et Porter (10), avec 63 p. 100 de survie à 20 ans chez les patients de moins de 40 ans. Hormis les patients actifs de moins de 55 ans, un autre groupe de patients particulièrement à risque en ce qui concerne l usure du polyéthylène (PE) et le descellement aseptique, a été bien individualisé par Herberts et Malchau dans le registre National Suédois (11) ; celui des hommes actifs et en bonne santé de la maturité (55 à 64 ans) opérés pour coxarthrose primitive. Pour tous ces patients à «haut-risque», certains élèves de Charnley à Wrightington se sont tournés depuis une dizaine d années vers une friction 22,2 mm en céramique d alumine sur un PE réticulé «cross linked» avec des performances prometteuses [Wroblewski et al. (12)]. La dureté de la céramique de Zirconium permet aussi la réalisation de billes en calibre 22,2 mm. Cette dureté des céramiques leur permet de résister aux effets de 3 e corps de manière beaucoup plus efficace que les billes d acier, de chrome-cobalt, ou de titane [Minakawa et al. (13)]. Cependant, l origine et la nature de la céramique utilisée jouent aussi un rôle certain. Ainsi, une usure du PE environ 2 fois moindre a été observée avec des billes en céramique d alumine Bioloxy (CeramTec, Plochingen, D) par rapport à une friction métal-pe, en calibres 32 mm et 28 mm [Kusaba et Kuroki (14), Schüller et Marti (15), Zichner et Willert (16)]. A l inverse, Bragdon et al. (17) ne trouvaient quant à eux aucun avantage à une friction PE-céramique d alumine en 28 mm produite par un autre fabriquant (Kyocera, Oksana, Japon). Dans notre expérience, la combinaison tige Alloclassic non cimentée avec une friction Biolox(28 mm)-pe chez des patients de moins de 65 ans nous a procuré, après un recul moyen de 7,2 ans, déjà

3 FRICTION MÉTALLIQUE DE SECONDE GÉNÉRATION EN ARTHROPLASTIE TOTALE PRIMAIRE DE HANCHE 811 4,4 p. 100 de hanches avec une usure linéaire annuelle du PE > 0,15 mm/an, et 2,6 p. 100 d ostéolyse fémorale [Bonnomet et al. (18)]. Aux yeux de l auteur, ces performances sont insuffisantes à long terme pour les patients sus-définis «à haut risque». Quant à la confirmation d un quelconque avantage de la céramique de zircone sur celle d alumine, elle n a pas été démontrée cliniquement dans la série d Allain et al. (19). Le risque de fracture des billes en céramique, que nous n avons encore jamais rencontrée dans notre expérience, est cependant bien réel. Chez CeramTec, avec des billes en céramique d alumine, il est de 1 à 2/ [Willmann (20)]. Avec une bille en céramique de zircone, il peut être estimé de l ordre de 3/ si l on considère les 2 fractures rapportées par Pulliam et Trousdale (21) sur 7589 implantations ; il atteint 2 p. 100 (2 sur 189) dans la série de Hummer et al. (22). Or, la révision d une fracture de bille de céramique est extrêmement problématique, le recours à une bille métallique étant voué à un échec certain [Allain et al. (23), Hummer et al. (22)]. Seule susceptible de résister aux micro-débris inextirpables, une nouvelle bille en céramique doit impérativement être utilisée. La nécessité«théorique» d un cone Morse neuf conduit alors à l obligation de changer une tige fémorale, éventuellement parfaitement fixée. Pulliam et Trousdale (21) rapportent un cas de fracture d une bille en céramique de zircone qui avait été implantée sur un cone Morse déjà maté d une tige conservée. La friction céramique d alumine-céramique d alumine fut introduite par Boutin (24) et développée depuis une trentaine d années par Ceraver-Osteal (Roissy) en France. Avec la friction céramique-céramique CeramTec de la prothèse de Mittelmeier Autophort (Aesculap-Smith and Nephew, Memphis, USA) Jazrawi et al. (25) vérifièrent eux aussi la qualité du comportement en friction de ce type de couple, avec un taux d usure radiographique linéaire annuel moyen de 0,016 mm sur 60 hanches examinées à 12,7 ans de recul moyen. Mais la fixation du noyau de céramique acétabulaire s avéra difficile, avec échecs successifs du recours au cimentage [Nizard et al. (26)], où des fixations non-cimentées ; soit par anneau vissé en céramique massive (Mittelmeier) ou en titane lisse [Witvoet et al. (27)] ; soit par impaction pure de type Cerapress [Hammadouche et al.(28)]. Depuis 1990 chez Ceraver, c est principalement à une fixation non cimentée par impaction d une cupule hémisphérique en titane (Cerafity) qu est confié l ancrage de la cupule de céramique massive. Simultanément aux travaux de Charnley et de Boutin, une autre alternative à la friction métal-pe était représentée par la friction métal-métal (McKee-Farrar, Ring, Stanmore, Merle d Aubigné, etc...). La société Sulzermedica (Winterthur, CH) concevait dès le début des années soixante des PTH à couple de friction métallique (Müller, Hüggler). Bien qu aucune ne soit encore d usage courant à la fin des années 80, l étude de nombreux explants révélait la possibilité de ne présenter qu une usure minime, sous réserve de certaines conditions tribologiques. Outre- Atlantique, les mêmes constatations furent faites sur des prothèses de McKee-Farrar par Zahiri et al. (29). La nécessité d un «jeu» de friction optimal fut particulièrement étudiée et son application aux calibres 32 et 28 mm fut finalisée [Schmidt et al. (30)]. Ainsi naissait en 1986 une friction métal-métal dite de seconde génération, le Metasuly. La première expérimentation clinique fut initiée par Weber (31) en Cinq descellements fémoraux survinrent précocément, mis sur le compte du cimentage de tiges en titane rugueuses, abandonnées depuis. L étude tribologique de ces 5 explants retrouvait néanmoins des taux d usure linéaire annuels in vivo de l ordre de 3 à 5 microns, identiques à ceux observés lors des tests de laboratoire. Cette friction métallique fut «officiellement» introduite en France en janvier 1994 dans notre institution. Elle fut appliquée à une PTH non cimentée en titane microgrenaillé (Alloclassict, Sulzer Orthopedics Ltd., Baar, CH) dont les résultats radio-cliniques avec une friction céramique d alumine-pe étaient déjà bien établis, en particulier pour l acétabulum [Delaunay et Kapandji (32-35)]. Il eut en effet été méthodologiquement inadéquat d introduire cette nouvelle friction sur une PTH innovante aux résultats encore inconnus. La tribologie globale de cette PTH modulaire devient complexe dans sa configuration Metasul avec 4 jonctions prothétiques (fig. 1). Un des objectifs de ce travail était de communiquer les résultats préliminaires obtenus après un recul minimum de 2 ans en expérimentation clinique avec cette combinaison «PTH Alloclassic-couple de friction Metasul» en arthroplastie primaire de hanche. MATÉRIEL ET MÉTHODES La friction métal-métal Metasult Les composants sont en alliage forgé de cobalt-chrome Protasul-21 WF (ISO ). Sa composition est identique à celle des alliages des anciennes PTH métal-métal, mais avec une diminution de la taille des carbures d un facteur 10, d où une réduction de la rugosité de surface et une amélioration de son homogénéité. Ces carbures extrêmement durs, aux caractéristiques voisines de celles des céramiques, procurent à ce couple métal-métal une résistance théoriquement élevée à l usure. Ils sont noyés au sein d une matrice métallique dont ils ne représentent que 0,2 p. 100, le tout assurant une haute résistance à la rupture du matériau [Rieker et al. (36)]. Groupe d homologation et d étude Cette étude prospective a débuté en Janvier 1994 par une courte série de 20 cas destinée à l homologation Française du Metasul après accord d un Comité d Ethique

4 812 C. DELAUNAY TABLEAU I. Répartition des 64 hanches suivant le niveau d activité des patients selon la classification de Devane et al. (42). Grade et Niveau d activité Patients Hanches (p. 100) Grade 5/Travail dur, sport de contact, tennis compétiteur Grade 4/Travail de bureau, sports légers, tennis «social» Grade 3/Activités de loisir, jardinage, natation Grade 2/Travaux ménagers, semisédentarité Grade 1/Dépendance d une aide extérieure, sédentarité 2 2 (3,1) (29,7) (64) 2 2 (3,1) 0 Total (100) FIG. 1. La prothèse totale de hanche Zweymüller-Alloclassic : Tige SL et anneau vissé CSF avec friction Metasul en calibre 28 millimètres. (CCPRB-Pitié-Salpétrière, projet de recherche n o 86-93, septembre 1993). Ces 20 premières implantations ont été réalisées sur une période de 1 an, sous loi Huriet, avec gratuité du couple de friction, information des patients et obtention d un consentement éclairé signé. Tous les candidats de moins de 75 ans à une arthroplastie totale primaire de hanche présentant un stock osseux de bonne qualité, susceptible de supporter des composants prothétiques non cimentés, furent conviés à participer. Un seul refusa. De janvier 1994 à juin 1999, 110 PTH primaires Alloclassic à friction Metasul ont été implantées par le même opérateur et par voie postéro-externe. Les 64 premières d entre elles ayant atteint 2 ans de recul minimum constituent le groupe d étude de ce travail. Elles représentent 61 p. 100 des arthroplasties primaires réalisées par l auteur sur la même période d étude. L âge moyen des 60 patients (41 hommes, 19 femmes ; 4 cas bilatéraux) était de 60 ans (36 à 73 ans). Vingt-cinq p. 100 des patients étaient classés Charnley C. Le poids moyen était de 75 kilogrammes (50 à 105 kgs) et la taille moyenne de 167 centimètres (152 à 180 cms). Les diagnostics étaient habituels, dominés par la coxarthrose primaire pour 45 hanches (70 p. 100) ; dysplasie dans 11 cas ; ostéonécrose aseptique dans 6 cas et post traumatique dans 2 cas. Les implants non-cimentés utilisés ont toujours été de la ligne Alloclassic (tige SL en alliage de titane, anneau vissé CSF en titane pur). La fixation secondaire est assurée par une ostéo-intégration de surface des implants micro-grenaillés («bone on-growth»). L absence de cimentage élimine le risque de 3ème corps et l effet ostéolytique potentiel des particules de ciment radio-opaque. L état clinique a été évalué selon la cotation de Merle d Aubigné (37). Les interfaces implant-os ont été étudiés de face ; au fémur selon les 7 zones définies par Gruen et al. (38), et pour l acétabulum selon les 3 zones de DeLee et Charnley (39). Les ossifications péri-prothétiques ont été appréciées selon la classification de Brooker et al. (40), et les signes d intégration osseuse des implants fémoraux selon les critères de Engh et al. (41). Le niveau d activité des patients a été apprécié selon la classification en 5 grades de Devane et al. (42) (tableau I). A la suite des travaux de Brodner et al. (43), des dosages du Cobalt sanguin ont été effectués à partir de 1997, par spectrométrie d absorbtion atomique (Laboratoire LCL, Ivry/Seine, F), avec une valeur normale de référence < 5 microgrammes/litre (µg/l) de sang total. RÉSULTATS Complications En peropératoire s est produite 1 fissure du grand trochanter qui fut sans conséquence néfaste. En postopératoire, nous avons observé 3 luxations postérieures tardives, au delà du 4 e mois. L une, survenue après 2 heures de tennis, a été réduite orthopédiquement et ne s était toujours pas reproduite au dernier recul de 3 ans, avec un très bon score clinique de 17 points. Les 2 autres hanches ont été exclues de l étude pour luxation plus tardive. Le 1 er cas a concerné un homme de 69 ans dont la luxation est survenue 2 ans et 9 mois après l intervention initiale dans des conditions mystérieuses. Après 3 jours de luxation négli-

5 FRICTION MÉTALLIQUE DE SECONDE GÉNÉRATION EN ARTHROPLASTIE TOTALE PRIMAIRE DE HANCHE 813 Résultats cliniques Selon le score de Merle d Aubigné, lerésultat des 62 PTH Alloclassic-Metasul toujours en place était au dernier recul moyen de 3,2 ans (24 à 66 mois), excellent pour 52 hanches et bon pour les 10 autres (tableau II). Le score global moyen était passé de 11,2 points en pré-opératoire à 17,4 points au dernier recul. Pour 54 hanches (87 p. 100), la douleur était cotée à 6 points et à 5 points pour les 8 autres. Les 2 hanches dont la friction Metasul fut changée pour luxation tardive présentaient au dernier recul, 2 ans après leur révision, respectivement un score de (73 ans, déficit neurologique) et de (77 ans). FIG.2. Luxation postérieure tardive d une prothèse Alloclassic- Metasul 2 ans après l intervention (2ème cas de la série). gée à domicile, la réduction orthopédique s avéra impossible et dut être chirurgicale. Le taux de cobalt sanguin était toujours normal. A la réintervention, la friction Metasul fut changée pour permettre l utilisation d un insert acétabulaire avec un rebord anti-luxation (qui n existait pas en version Metasul pour l anneau vissé CSF). L examen des pièces confirmait l effet came col-cupule métallique. L étude tribologique conduite chez le fabriquant retrouvait une usure linéaire annuelle de 2,3 microns pour la cupule et de 2,4 microns pour la bille. Le 2 e cas est survenu 2 ans après l implantation chez un homme de 73 ans (fig. 2). Après réduction orthopédique, le taux de cobalt sanguin était normal. La récidive survenue 6 mois plus tard conduisit là aussi à un changement de la friction Metasul pour le même type d implant que dans le cas précédent et pour les mêmes raisons. L étude tribologique n a pu être effectuée. Dans ces 2 cas, aucune métallose ne fut macroscopiquement décelable à la révision. Résultats radiographiques Au fémur, l examen des clichés postopératoires immédiats des 64 hanches révélait 18,8 p. 100 de tiges en léger varus, et 4,7 p. 100 de défects («gaps») proximaux. Un enfoncement de moins de 5 mm fut noté pour 6,5 p. 100 des tiges dans les 6 premiers mois. Au dernier recul, et pour les 62 hanches à friction Metasul restantes (après exclusion des 2 hanches luxées précédemment décrites), une fixation osseuse fémorale était confirmée dans la grande majorité des cas, avec des ponts osseux, le plus souvent en pointe de tige (Zones 3, 4 et 5), dans 82,2 p. 100 des hanches, et une atrophie du Merckel dans 93,5 p Une ligne de densification à faible distance de l implant («reactive and lucent line»), traduisant une encapsulation fibreuse proximale (Zones 1 et 7 de Gruen), était notée dans 8 p. 100 des hanches, et un aspect compatible avec une ostéopénie de décharge («stress-shielding») proximale était observé dans 4,8 p. 100 des cas. Un épaississement cortical toujours diaphysaire (Zones 2 à 6) était noté autour de 29 tiges (46,8 p. 100). Aucun granulome par ostéolyse fémorale n avait encore été dépisté. Sur le versant acétabulaire, l examen des clichés postopératoires immédiats des 64 hanches révélait une implantation en discrète protrusion (effraction de l arrière-fond en regard de l échancrure ischio-pubienne) dans 6,2 p. 100 et en abduction (angulation de plus de 50 par rapport à la ligne bi-ischiatique) dans 9,4 p. 100 des hanches. Un défect opératoire («gap») dans 1 ou 2 zones de DeLee et Charnley était présent dans 42 p. 100 des cas. Au dernier recul, et pour les 62 hanches Metasul restantes, une dis- TABLEAU II. Répartition des scores cliniques de Merle d Aubigné selon les classes de Charnley. Classe de Charnley n Patients n Hanches Excelt. & TB (18-17 pts) Bon (16-15 pts) Passable (< pts) A B C Global

6 814 C. DELAUNAY TABLEAU III. Caractéristiques des 6 patients ayant présenté 1 dosage de la cobalthémie > 5 microgrammes/litre à l occasion (par ordre croissant). Sexe Age à l opération Classe de Charnley IMC* (P/T 2 ) Activité (Devane) Cobalthémie (micro-gr/l) Recul (années) Dernier dosage Score PMA (dernier recul) H 63 B 32 (obèse) F 66 B 29 (surpoids) ,1 (3 ans) H 71 A 23 (normal) (3 ans) F 66 B 26 (surpoids) , H 61 B 30 (surpoids) ,2 4,1 (4 ans) F 54 A 23 (normal) , * IMC : Indice de masse corporelle. crète migration précoce avec stabilisation secondaire a été suspectée pour 1 anneau, et des ossifications Brooker III notées dans 1 hanche. Les défects notés en postopératoire avaient disparu sauf autour de 6 anneaux (9,7 p. 100). Aucun de ces liserés résiduels n était évolutif et aucune ostéolyse acétabulaire n avait encore été observée à ce jour. Résultats biologiques Pour les 60 patients de la série initiale, le niveau d activité était élevé (tableau I) ; 2 seulement étaient classés sédentaires (grade 2). Il est à souligner que la pratique systématique du dosage sanguin du cobalt circulant n ayant débuté qu en 1997, nous ne disposons pas de cobalthémies préopératoires de référence. Chez 7 patients (12 p. 100 ; 9 hanches), aucun dosage de la cobalthémie n avait encore pu être pratiqué. Cinquante-cinq hanches (86 p. 100) ont été biologiquement contrôlées en postopératoire. Pour 31 hanches ce contrôle avait été fait 1 fois, pour 20 à 2 reprises et pour 6 à 3 reprises. Ainsi, 89 dosages du cobalt sanguin ont été réalisés. Un taux de cobalt sanguin supérieur à la normale (5 µg/l pour le laboratoire concerné) n avait jusqu à présent été relevé qu en 6 occasions (tableau III). Un taux de 16 µg/l a été mesuré à2,2 ans chez un homme très actif de 63 ans, possiblement en rapport avec une intoxication professionnelle prolongée (35 années dans une miroiterie industrielle). Un taux de 8 µg/l a été mesuré à1 et 2 ans chez 2 patients, dont celui ayant présenté un épisode de luxation au 4ème mois, non récidivée jusqu à présent. Pour ces 3 patients, le taux était redevenu normal au dernier contrôle biologique disponible (respectivement 4,1 µg/l à 4 ans ; 3,1 µg/l à 3 ans ; et 4 µg/l à 3 ans). Deux taux élevésde7et14 µg/l ont été relevés respectivement à 4 et 2,5 ans chez 2 patients normalement actifs sans raison évidente. Le dernier taux, le plus élevé jusqu à présent, a été contrôlé à25 µg/l à 4,4 ans chez une patiente hyper-active de 58 ans. Les résultats cliniques de ces 6 patients étaient tous excellents ou très bons au dernier recul disponible, suggérant un usage relativement intensif de leurs implants. DISCUSSION Luxation et friction métallique L origine des 3 cas de luxation de cette série repose sur l usage de la voie postéro-externe et les insuffisances techniques de l opérateur. Cependant, les 3 couples de friction en cause appartenaient à la première version des composants Metasul, présentant un pourtour en débord de la cupule métallique acétabulaire et une bille métallique dotée d une jupe conséquente. Ces 2 reliefs intempestifs étaient responsables d une limitation du secteur de mobilité des implants, due à un effet came col-cupule potentiellement trop précoce, radiologiquement bien décelable (fig. 3). La conjonction d une orientation imparfaite de l implant acétabulaire (insuffisance d antéversion) et d un effet came consécutif («impingement») entre la face antérieure du cône morse en titane d une tige Alloclassic et le débord métallique d une cupule cimentée de Weber- Metasul de 1ère génération, aboutit à un cas précoce de descellement acétabulaire avec une métallose majeure constatée lors de la révision au 16 e mois [Iida et al. (44)]. Un cas identique avait déjà été signalé dans la série américaine de Dorr et al. (45) avec la même cupule de Weber-Metasul à débord. Aucune métallose évidente n avait été constatée à la révision des 2 PTH avec luxation tardive de notre série, probablement du fait de la précocité de la réintervention. Depuis 1995, la jupe de la bille et le débord de la cupule ont été supprimés de la friction Metasul actuellement commercialisée. Néanmoins il convient, avant tout scellement définitif, de vérifier en peropératoire avec les implants d essai, leur bon positionnement et l absence d effet came. Les éventuelles erreurs d orientation découlant de ce contrôle seront plus faciles à corriger en cas

7 FRICTION MÉTALLIQUE DE SECONDE GÉNÉRATION EN ARTHROPLASTIE TOTALE PRIMAIRE DE HANCHE 815 d utilisation d implants acétabulaires modulaires, habituellement non cimentés. L impossibilité de correction peut conduire à remettre en cause le recours à une friction métallique. Enfin, en cas de luxation récidivante, il paraît préférable à l auteur de réintervenir systématiquement dès la 1ère récidive afin : 1) soit de corriger le probable défaut d orientation responsable, en réorientant tige et/ou cupule s ils ne sont pas encore ostéointégrés(< 2 mois) ; 2) soit si les implants sont déjà ostéointégrés, de recourir aux billes correctrices (+/ 7 ) et/ou aux inserts acétabulaires à rebord, disponibles en Metasul pour certaines cupules modulaires ou tout-pe. C est cette dernière option qui a été retenue pour traiter les 2 cas de luxations tardives de cette série. Ostéolyse et débris d usure : le paradoxe métal-métal L ostéolyse secondaire aux produits d usure des frictions des PTH, quelqu en soit la nature, est le dernier grand problème à résoudre afin d améliorer la longévité des implants [Harris (46)]. En ce qui concerne les couples comprenant du PE en friction, les travaux de Kobayashi à Osaka, ont démontré que l incidence de l ostéolyse dépendait du nombre de particules de PE par gramme de tissu péri-prothétique. Pour cette équipe, l ostéolyse est une affection dose-dépendante, et n apparaît que lorsque le nombre de particules de PE excède par gramme de tissu d interface humide [Kadoya et al. (47)]. Par microscopie électronique, l équipe d Amstutz à Los Angeles a estimé que le nombre de particules métalliques relarguées annuellement à partir d une friction métal-métal était de l ordre de 10 15, soit jusqu à 600 fois plus que le nombre estimé de particules de PE provenant annuellement d une friction Métal-PE [Doorn et al. (48)]. Or, les travaux histologiques pratiqués par cette même équipe sur leurs explants tissulaires provenant de cas de révisions de PTH McKee-Farrar pour descellement aseptique, montraient moins de réactions tissulaire et inflammatoire périprothétiques et d ostéolyse qu autour de descellements de PTH à friction métal-pe. Cet apparent paradoxe : «plus de particules métalliques produites, mais cependant moins d ostéolyse» s explique en fait à la lumière des travaux de Green et al. (49). Ces auteurs ont montré que : 1) les particules de PE activent la production macrophagique d interleukine-6 ; 2) cette activation macrophagique n est pas déclenchée par les particules les plus grosses (plus de 7,2 µm), de même que par les particules les plus petites (0,2 µm et moins) ; 3) /les particules de PE les plus toxiques sont de taille variant de 0,3 à 10 µm. Or, la taille des particules d usure métallique produites autour des PTH métal-métal étudiées en microscopie électronique par Doorn et al. (48) était en moyenne de 0,08 µm (0,006 à 1,2 µm). En conclusion, la grande majorité des particules d usure métallique ont une taille inférieure à la valeur critique minimale de 0,3 µm. Ainsi, malgré leur production nettement supérieure en nombre, FIG.3. Vrai profil de la hanche qui s est luxée à 2 reprises. Noter l effet came précoce entre la jupe de la bille et le débord de la cupule métallique de cette combinaison Metasul premier modèle. L interligne prothétique entre bille et cupule métallique n est pas identifiable. ces particules métalliques ont un potentiel d activation macrophagique nettement inférieur à celui des particules de PE, d où moins de réaction ostéolytique. Par contre, leur diffusion dans l organisme s en trouve d autant plus favorisée. Cependant, l ostéolyse péri-prothétique est d origine multifactorielle. Elle ne dépend pas uniquement de l état de surface et de la dureté des éléments composant la friction [Wang et al. (50)]. La migration des particules d usure (ou de corrosion) est de plus soumise aux pressions liquidiennes péri-prothéiques [Aspenberg et Van der Vis (51)]. La fixation acétabulaire non cimentée par vissage de l alumine massive des PTH de Mittelmeïer a été à l origine d une ostéolyse parfois très importante, comme celà a été montré par Wirganowicz et Thomas (52) et surtout par Yoon et al. (53). Ces échecs tenaient certes avant tout à une fixation acétabulaire inadéquate (céramique massive lisse à filetage périphérique), abandonnée depuis. Ils démontraient cependant que la friction aluminealumine ne met pas à l abri de l ostéolyse en cas de migration. Ceci a été aussi rapporté par Witvoet et al. (54) avec d autres modes défectueux de fixation de l alumine acétabulaire (par cimentage ou anneau visséépais et lisse). De même, une ostéolyse importante a pu être observée par Szuszcewicz et al. (55) autour d une PTH de McKee- Farrar en l absence de toute métallose, corroborant pour ces auteurs le rôle joué par l espace articulaire effectif («effective joint space») décrit par Schmalzried. D accord avec ce dernier, l auteur pense que l élimination du PE en friction ne suffira pas à elle seule à faire disparaître le risque d ostéolyse péri-prothétique.

8 816 C. DELAUNAY Toxicité des débris métalliques ; carcinogénèse et immuno-allergie La toxicité cellulaire potentielle des débris métalliques est bien connue [Allen et al. (56), Merritt et Brown (57)]. La corrosion est un phénomène inéluctable qui concerne tous les composants métalliques implantés dans le corps humain [Jacobs et al. (58)]. Pour une arthroplastie totale de hanche du type de celle utilisée dans cette étude, corrosion mise à part, les débris métalliques peuvent provenir de 3 sites de production : 1) la friction métallique, qui génère des débris de CoCr dont la taille varie de 6 à nanomètres [Doorn et al. (48)] ; 2) la jonction cone morse entre titane et bille en CoCr ; 3) enfin, un dysfonctionnement mécanique, de type effet came col-cupule («impingement») ou des luxations récidivantes. En situation de fonctionnement «normal», la friction métallique représenterait le seul site de production de débris d usure. Passée la phase de rodage de la 1 re année, le taux linéaire d usure serait alors conforme aux données in vitro, soit de l ordre de 3 µm par an et par composant, avec transport sanguin (transcobalamine pour le cobalt) et élimination urinaire des débris. En cas de dysfonctionnement (effet came, luxation, instabilité de la jonction sur le cone morse, friction excessive etc.), les débris métalliques peuvent être produits en excès, risquant de conduire alors à une cascade d événements nocifs : métallose, ostéolyse, élévation des taux sanguins de métaux circulants [Klapperich et al. (59)] ; puis accumulation dans le système lymphatique ou les organes hématopoïétiques ; rate, foie, etc... [Case et al. (60)]. Publié en 1996, le numéro spécial 329S du Clinical Orthopaedics and Related Research rendait compte des travaux d une conférence internationale entièrement consacrée au bilan des diverses frictions métalliques utilisées de par le monde. Le document final recommandait que les couples de friction métallique soit réservés aux sujets à haut niveau d activité, et ce malgré le risque carcinologique potentiel des débris d usure métalliques, non négligeable dans l état des connaissances de l époque [Amstutz et al. (61)]. Il s agit bien entendu du problème majeur en suspens [Langkamer et al. (62)]. Le risque carcinogénétique de tout matériel métallique implanté chez l animal et l homme est réel. Il a été démontré en expérimentation animale que les ions cobalt, chrome, nickel, titane, etc... sont tous carcinogènes per se [Merritt et Brown (57), Lewis et Sunderman (63)]. Le sujet parut assez sérieux dès 1989, alors que les frictions métal-métal de nouvelle génération n étaient pas encore répandues, pourqu un éditorial de l édition Anglaise du «Journal of Bone and Joint Surgery» encourage les orthopédistes de par le monde à la plus grande vigilance et à la déclaration systématique de tout cas observé [Apley (64)]. Ces dégénérescences tissulaires, surtout myomateuses, peuvent survenir dans l environnement de nombreux types d implants orthopédiques ; plaques, clous, vis, prothèses, etc. [Jacobs et al. (58), Langkamer et al. (65), Ward et al. (66)]. En ce qui concerne les arthroplasties de hanche, on y retrouve des prothèses de Moore, de Thompson, de Charnley, etc... toutes usées et/ou descellées [Case et al. (67), Jacobs et al. (68), Kreibich et al. (69), Mathiesen et al. (70)]. Pour les PTH, le risque local paraît cependant assez limité in vivo chez l homme, avec seulement 27 cas répertoriés dans la littérature mondiale ; 22 de ces PTH étaient à friction métal-pe, et 4 à friction métal-métal [Visuri (71)]. Récemment en France, Peoc h et al. (72) en 1996 décrivaient 2 réactions granulomateuses dans le système hématopoïétique de 2 patients porteurs de 2 PTH à friction métal-pe (1 PTH de Charnley et 1 PTH isoélastique de Butel en titane). En 1997, Picard et al. (73) rapportaient 1 cas de manifestation pseudo-tumorale par métallose au contact d une PTH intermédiaire de Butel en acier inoxidable. Enfin, un cas de liposarcome développé àla proximité d une PTH en titane àfixation hybride et friction CrCo-PE vient d être relaté par Stephensen et al. (74). Mais il a aussi été retrouvé des amas de PE dans les ganglions lymphatiques de patients avec PTH à friction conventionnelle [Hicks et al. (75), Shea et al. (76)], dont les conséquences à long terme sont encore inconnues à ce jour. Le risque de développement d un cancer sanguin chez tout patient porteur d une PTH de quelque nature qu elle soit, prête donc toujours à controverse [Gillespie et al. (77)]. Par exemple, la toxicité hématopoïétique du vanadium est forte, supérieure à celle du chrome et du nickel [Iida et al. (44)]. C est pour cette raison qu il a disparu des alliages de titane de chez Sulzermedica, remplacé par le niobium depuis le milieu des années 1980 [Semlitsch et al. (78)]. Hors, le vanadium reste encore actuellement l un des composants habituels des alliages de titane utilisés de par le monde pour la fabrication des arthroplasties!... Dans le même ordre d idée, un risque accru de leucémie et de lymphome avec des PTH à friction métallique avait été soulevé par Visuri et Koskenvuo en 1991 (79). Dans une enquête plus complète rapportée en 1996, Visuri et al. (80) avaient étudié le groupe homogène des 579 premières PTH de McKee-Farrar réalisées en Finlande pour coxarthrose primitive sur la période L analyse statistique y révélait un risque hématopoïétique spécifique avec induction théorique de 4 cas supplémentaires de cancers sanguins pour patients théoriques avec PTH de McKee à risque/année, par rapport à ce qui était observé simultanément sur la population générale de ce pays. Il n était pas précisé si les implants des 4 patients concernés étaient stables ou descellés. Or, tout récemment, cette même équipe était en mesure d affirmer que les PTH à friction conventionnelle métal-pe n étaient pas susceptibles d augmenter le risque de carcinogénèse par rapport à la population générale ( PTH primaires métal-pe de 1980 à 1995) [Paavolainen et al. (81)]. Cette conclusion venait confirmer celle déjà faite en 1995 par Mathiesen et al. (70) dans leur enquête de Santé Publique Suédoise

9 FRICTION MÉTALLIQUE DE SECONDE GÉNÉRATION EN ARTHROPLASTIE TOTALE PRIMAIRE DE HANCHE 817 ( PTH de 1974 à 1988). Et finalement en 1999, Visuri (71) retrouvait un taux de mortalité par cancer des patients avec PTH de McKee-Farrar de 27,5 pour patients à risque/année, non seulement significativement inférieur à celui de la population générale, mais surtout inférieur à celui de 39/ calculé dans la population porteuse de PTH à friction métal-pe. Ainsi, l élévation estimée du risque potentiel hématopoïétique constaté avant 1996 avec les PTH à friction métallique ne se vérifiait plus à plus long recul. En résumé, si ce risque carcinogénétique ne doit pas être négligé,il n est en aucun cas l apanage exclusif des PTH à friction métal-métal. Sa prévention repose essentiellement sur la réduction de l inévitable corrosion subie par tout implant métallique introduit chez l homme. Elle implique d assurer la meilleure fixation possible à long terme de tous nos implants ostéo-articulaires. Pour les PTH, cela revient à limiter autant que faire se peut le descellement et la migration, ce qui représente le but ultime de cette friction Metasul. Quant aux phénomènes immunoallergiques à toxicité locale présents autour d implants métalliques défectueux de première génération, ils n ont pas été rapportés à la connaissance de l auteur avec cette friction Metasul. Le recul encore court ne permet cependant pas d être totalement rassuré sur ce point. De même, des réactions d hyper-sensibilité retardée sont théoriquement possibles, comme avec tout implant relarguant des débris métalliques dans l organisme. Quoiqu il en soit, l interrogatoire du patient doit rechercher une allergie déjà connue aux ions métalliques composant l alliage du Metasul, dont la confirmation en contre-indique l usage. La fiabilité tribologique In vitro, la friction Metasul montrait des taux d usure de l ordre de 2 à 4 µm par million de cycles en simulateur chez son fabriquant [Schmidt et al. (30), Rieker et al. (36)] sous réserve d un poli de surface et d un jeu de friction («clearance») bien précis, conditions sine qua non d un fonctionnement optimal [Medley et al. (82)]. La fabrication et le contrôle qualité des couples de friction métalmétal doit donc être de très haute fiabilité, d où un certain surcoût [Chan et al. (83)]. Afin de statuer sur l obtention d une ligne de remboursement adaptée (identique à celle d une friction alumine-alumine), une étude tribologique complémentaire a été réalisée à la demande des pouvoirs publics Français, dans un laboratoire indépendant (CRITT, Charleville-Mezieres). Les résultats confirmaient en tout point les taux d usure annoncés par le fabriquant [Robilliart et Schmitt (84)]. Simultanément, la stabilité de la fixation de la cupule métallique dans l insert en PE avait été vérifiée après 3 millions de cycles sur simulateur. Le fait que les résultats des tests tribologiques réalisés chez le fabriquant se voient confirmés par d autres laboratoires indépendants ; au Canada [Medley et al. (82)], en France [Robilliart et Schmitt (84)], aux Etats-Unis [McKellop (85)], en Suède [Anissian et al. (86)] et en Grande- Bretagne [Firkins et al. (87)], représente un argument solide en faveur de la fiabilité du système. Cependant, le nombre de millions de cycles effectués lors de ces études sur simulateurs de hanche varie de 3 à 6. Ceci est bien peu, si l on considère que le niveau d activité annuel d un patient prothésé relativement sédentaire est estimé correspondre à 1 million de cycle, et que ce nombre peut se voir multiplié par 3 ou 4 chez les patients les plus actifs. En tout état de cause, et en accord avec l éditorial de Ohlin (88), nous pensons que les tests tribologiques sont certes indispensables, mais ne peuvent en aucun cas remplacer l expérience clinique. Ainsi, lors des essais réalisés par Saikko et al. (89), une cupule Metasul s est dissociée de son insert acétabulaire en PE après 1,66 million de cycles. Un tel accident in vivo n a encore jamais été rapporté dans la littérature, mais cette éventualité ne peut être écartée. Dans ce contexte, l étude des explants initialisée par Weber (31) était déjà riche d informations. En 1998, Sieber et al. (5) rapportaient les résultats de l étude tribologique de 118 specimens Metasul explantés (65 têtes et 53 cupules) analysés chez Sulzer Orthopedics Ltd. à ce jour. La durée moyenne de fonctionnement in vivo avait été de 22 mois (2 à 98 mois). La cause des révisions était le descellement aseptique (45 p. 100), la luxation (24 p. 100), et divers autres évènements (infection, arthrolyses pour ossifications, etc...). L usure moyenne pour l ensemble des couples disponibles a été mesurée à 25 µm au cours de la 1 ère année, pour s établir aux alentours de 5 µm par an au-delà de la 3 e année. Globalement, l usure volumétrique observée était 60 fois inférieure à celle d une friction métal-pe [100 fois dans l étude tribologique de Anissian et al. (86)], et la possibilité d un auto-polissage s y voyait confirmée. Surveillance et traçabilité biologique Comme pour toute étude portant sur de nouveaux implants utilisés en clinique humaine, la surveillance à long terme, prospective et multi-centrique, des implantations de PTH à friction métal-métal sera la clé de voute indispensable à l éventuelle confirmation des hypothèses tribologiques de laboratoire. Cependant, pour ces frictions métalliques, les méthodes de mesure radiologique d usure habituelles sont inapplicables, l interligne prothétique étant inexaminable comme le montre la figure 3. La constatation d un arrachage de la cupule métallique hors de son insert en PE, d une excentration de la bille, ou d une ostéolyse représenteraient les stigmates trop tardifs d un échec déjà largement consommé. Les 8 PTH de type McKee étudiées après plus de 20 ans in vivo par l équipe d Amstutz à Los Angeles [Jacobs et al. (90)] généraient des concentrations sanguines et urinaires de chrome et de cobalt supérieures ( 3 pour le cobalt sérique) à celles des sujets témoins. Ainsi, le dosage sanguin du cobalt circulant, composant principal à 60-70

10 818 C. DELAUNAY p. 100 de l alliage métallique Protasul-21 WF, est apparu comme un reflet possible du comportement de la friction Metasul. Cette hypothèse s est vérifiée in vivo dans l étude de Brodner et al. (43), ou seules les PTH Alloclassic- Metasul étaient susceptibles de générer des taux de cobalt sanguin supérieurs à la normale par rapport à un groupe témoin de PTH Alloclassic-céramique d alumine-pe. Ainsi, le contrôle régulier des taux de cobalt circulant pourrait s avérer un élément de surveillance beaucoup plus subtil que la radiographie standard. Mais l interprétation de ces dosages reste délicate. Les risques d interférence sont nombreux : exposition professionnelle, présence d autres implants métalliques, prise de médicaments contenant du Cobalt ou de la vitamine B12. De plus, le recours à une fixation cimentée expose au phénomène de 3ème corps venant altérer les surfaces métalliques en friction [Isaac et al. (3), Lerouge et al. (4), Sieber et al. (5), Zahiri et al. (29)]. Deux de ces facteurs interférents ne pouvaient se manifester dans le cadre de notre étude, la PTH Alloclassic utilisée étant en alliage de titane totalement dépourvu de cobalt et sa fixation étant non cimentée. Pour Gleizes et al. (91) utilisant une PTH à friction Metasul avec tige en alliage de titane et cupule-pe cimentées, la cobalthémie sérique moyenne était environ 10 fois plus élevée dans les hanches opérées (44,6 nanomol/l) que dans le groupe témoin de patients non prothésés (4,28 nmol/l). Seules 3 PTH sur 41 (7,3 p. 100) avaient un taux de cobalt sérique dans les limites physiologiques (< à 10 nmol/l). Dans notre étude de PTH-Metasul non-cimentées, le dernier dosage disponible de la cobalthémie sanguine était normal (> 5 µg/l) au dernier recul moyen de 3,2 ans pour 52 hanches, soit 95 p. 100 des 55 PTH-Metasul étudiées sur ce point. Avec la même PTH Alloclassic- Metasul, Brodner et al. (43) retrouvaient à 1 an de recul une élévation du cobalt sérique dans 3 hanches seulement (6,8, 8 et 10,4 µg/l), alors que ce taux restait > 5 µg/l dans 89 p. 100 des cas. Le rôle éventuel de 3 e corps joué par des particules de ciment libérées dans la friction pourrait être suggéré comme partiellement à l origine de cette distorsion entre la série de PTH cimentées et les 2 séries de PTH-Alloclassic non cimentées. Mais, les techniques de dosage de la cobalthémie sont délicates, et les unités de résultats ainsi que le laboratoire peuvent certainement interférer. Seule une étude randomisée entre les 2 modes de fixation prothétique avec une technique de dosage univoque permettrait de vérifier ces hypothèses. Dans le travail de Gleizes et al. (91), l élévation habituelle de la cobalthémie n était corrélée significativement qu avec l âge et, à un moindre degré, l activité. Pour quantifier le niveau d activité de nos patients, nous avons choisi la classification proposée par Devane et al. (42), voisine du système CLAS bien connu en France. Sur les 51 patients (53 hanches) biologiquement contrôlés encore porteurs de leur friction métallique au dernier recul, 6 avaient présenté au moins à une occasion une élévation de leur cobalthémie, de 7 à 25 µg/l. Ces 6 patients avaient un âge moyen de 63 ans (60 ans pour l ensemble de la série), 1 seul était obèse et tous étaient normalement actifs, dont 1 de grade 5 montrait le taux le plus élevé (tableau III). Quelque soit la cause exacte de ces élévations (1 possible exposition professionnelle, 1 cas de luxation unique, 4 sans explication évidente), ces taux restaient bien inférieurs aux valeurs toxiques testées par Allen et al. (56). Résultats des frictions métalliques de seconde génération Environ frictions Metasul ont déjà été utilisées en Europe ces 12 dernières années (en France, elles ont représenté environ 5 p. 100 du marché national en 1998). Les résultats cliniques actuellement disponibles à 2 ans de recul minimum, avec des PTH cimentées ou non, ont été résumés sur le tableau IV. Ils sont encore préliminaires, avec un recul maximum de 10 ans pour la série la plus ancienne de Weber (92). Sur 1186 prothèses totales à friction Metasul colligées, seules 10 (0,8 p. 100) avaient été reprises pour descellement aseptique. Aucun cas de révision pour ostéolyse liée à une usure anormale des éléments en friction n avait été rapporté jusque là, mais les reculs sont encore très courts. Quant à l application de la friction métal-métal aux cupules jumelées, les expériences en cours buttent toujours sur les problèmes de fixation de leurs composants, en particulier acétabulaires [Wagner et Wagner (95), McMinn et al.(96)]. Les frictions alternatives Friction métal-métal de troisième génération Depuis 1994, le couple métallique Sikomet SM21t (Sikov Medizintechnik GmBH, Vienne, Autriche) est disponible. Lui aussi forgé, sa principale caractéristique par rapport à la friction Metasul réside dans son faible taux de carbures (C ; 0,05 à 0,08 p. 100 versus 0,2 à 0,25 p. 100) et sa structure à grains particulièrement fins, obtenue par un procédé de refusion sous vide. Leur répartition en dissolution dans la matrice métallique (monophasée) permet de diminuer la rugosité de surface et d améliorer le polissage. Cependant, les tests tribologiques comparatifs entre diverses frictions-28 mm en alliages métalliques à haute (0,2 p. 100) ou basse (0,05 p. 100) concentrations de carbures indiquent des usures volumétriques moyennes (mm 3 /million de cycle) de 2 [Chan et al. (83)] à 5 fois moindre [Firkins et al. (87)] avec des alliages métalliques à haute C-concentration versus ceux à basse C-concentration. Son utilisation en clinique s accompagne elle aussi de la génération de débris métalliques détectables dans la circulation des opérés [Zweymüller et al. (97)]. La friction alumine-alumine Introduite par Boutin au début des années 1970 (24), développée en France par Ceraver-Osteal, son excellente

11 FRICTION MÉTALLIQUE DE SECONDE GÉNÉRATION EN ARTHROPLASTIE TOTALE PRIMAIRE DE HANCHE 819 TABLEAU IV. Résultats à court terme de séries de PTH à friction Metasul. Nation Début Fixation Nb. Hanches >2 ans Recul (années) Révision Descelt. aseptique Weber (92) CH 1988 Cimentée 87 2à 10 1 Wagner et al. (93) D 1990 Dörig et al. (94) CH 1991 Dorr et al. (45) USA 1991 Delaunay* F 1994 Non-cimentée (Alloclassic) non-cimentée (Conus) non-cimentée (Alloclassic) 25 cimentées 29 hybrides (APR -Weber) Non-cimentée (Alloclassic) à à à à à 5 0 Total 88 % non cimentées 1186 > 2 ans 10 (0,8 %) APR : Tige «Anatomic Porous Replacement», avec cotyles cimentés de Weber. * Etude courante. tribologie in vitro a été encore récemment vérifiée par Saikko et Pfaff (98) avec une friction en céramique d alumine de chez CeramTec. Elle a été cliniquement utilisée ces 30 dernières années ; en France par l Ecole de St Louis, en Allemagne par Mittelmeier, en Grande-Bretagne par Furlong, en Finlande par Riska, etc. Toutefois, dans l expérience de l équipe de St Louis, le risque de fracture des implants en céramique d alumine Ceraver-Osteal rapporté par Hamadouche et al. (28) est de 5 fractures constatées sur plus de combinaisons alumine-alumine utilisées en 20 ans, soit de l ordre de 30 pour Cependant, la meilleure qualité de la céramique d alumine utilisée aujourd hui permet certainement d espérer une réduction de ce risque. Mais ce sont surtout les échecs successifs des divers modes de fixation acétabulaire, en particulier par cimentage direct, qui expliquent le succès jusque là mitigé de cette combinaison, en particulier chez les sujets de moins de 50 ans [Pidhorz et Sedel, (8)]. Or, la fixation de la céramique d alumine acétabulaire par cupule en titane impactée non cimentée, actuellement en vogue, prète encore à controverse. En sa faveur, les tests biomécaniques in vitro réalisés par Blömer (99) sur les implants acétabulaires modulaires de la Société Aesculap (Tuttlingen, D), ont montré que l ensemble acétabulaire obtenu par une fixation conique de l insert en céramique d alumine dans la cupule ne présentait aucun effet péjoratif significatif en ce qui concerne l absorbtion des chocs, par rapport à une combinaison identique insert PE-cupule. En sa défaveur, l étude radio-clinique comparative menée par Boehler et al. (100) avec une PTH combinant 1 bille en céramique d alumine avec une cupule acétabulaire hémisphérique en titane dont seule la nature de l insert était différente (céramique d alumine massive versus PE). Par méthode radiographique EBRA, ces auteurs ont détecté dans les 2 premières années post-opératoires, 4 fois plus de migration avec la combinaison «tout-alumine» versus l alternative «alumine-pe», et s inquiétaient du fait que ces migrations précoces ne soient en fait le signe précurseur d un futur échec. En France, ce type de fixation de la céramique acétabulaire, réalisé par la cupule en titane Cerafity, avec treillis et vissage adjuvant, annonçait en 1998 une probabilité de survie de 97,9 p. 100 à 5 ans [Witvoet et al. (54)]. Enfin, d autres versions de cupules acétabulaires modulaires, à fixation sans vis ou à revêtement d hydroxyapatite, sont en cours d évaluation. Ainsi, à l évidence à nos yeux, la fixation acétabulaire du noyau d alumine reste encore critique et demande à être reconsidérée avec un recul supérieur. Quant aux nouvelles combinaisons céramiquecéramique comportant un insert en PE pris «en sandwich» entre une mince cupule acétabulaire en céramique d alumine ou de zircone et le «metal-back», leur commercialisation est trop récente pour en apprécier les performances. Les nouveaux Polyéthylènes La mise au point de nouveaux produits s était avérée jusqu à présent plutôt infructueuse. Aux Etats-Unis, malgré des tests de laboratoire encourageants, le PE Hylamery (De Puy, Warsaw, Indiana, USA), introduit en 1991, a donné lieu en expérimentation clinique à des usures accélérées [Chmell et al. (101), Greater et Nevins (102)]. En France, le PE réticulé mis au point par Ceraver, semble avoir déçu, sans information publiée dans la littérature, du

12 820 C. DELAUNAY moins à la connaissance de l auteur. Par contre, les nouvelles techniques de stérilisation par irradiation en atmosphère inerte d une part, et la réduction des durées de stockage d autre part, ont été plus efficaces [Besong et al. (103), Collier et al. (104), Oonishi et al. (105)]. Les effets des techniques de vieillissement accéléré avec stabilisation par chauffage (PE Durationy, Howmedica, Rutherford, New-Jersey, USA), ou d irradiation avec réduction de l oxydation de surface par réticulation totale et saturation («cross-linkage») des radicaux libres [Wroblewski et al. (12), McKellop (85), Harris (106)] représentent de nouvelles voies de développement fort intéressantes. Cependant, la confirmation de leurs performances supérieures en pratique clinique prendra plus d une décade [Wroblewski et al. (107)]. Nouvelles frictions expérimentales Les frictions actuellement disponibles sur nos PTH (métal-pe, céramique-céramique, métal-métal) ont toutes plus ou moins 30 à 40 ans de recul et de développement. Leurs performances sont encore améliorables en agissant, entre autre, sur la qualité de leur état de surface. Ainsi, un revêtement diamant ajouté àla surface des composants de frictions métal-pe ou métal-métaladémontré in vitro une réduction notable des taux d usure [Lappalainen et al. (108)]. Dans le même ordre d idée, un traitement ionique de billes 26 et 28 mm en CrCo a réduit de 25 p. 100 l usure volumétrique moyenne du PE mesurée in vivo à 3 ans de recul minimum par Maruyama et al. (109) sur 2 groupes comparatifs de 55 PTH chacun. Si la combinaison céramique de zircone sur elle-même paraît inapplicable, il n en est pas de même d une combinaison bille en céramique de zircone-cupule en céramique d alumine dans un PE en «sandwich» (Prozyrt-Inceralt, Desmarquet/Symbios), dont l expérimentation tribologique a confirmé la validité mais dont l expérimentation clinique a tout juste débuté. Enfin, un «mariage de raison» entre la céramique et le métal a été réalisé avec le couple métal-céramisé contre métal-céramisé. Ce traitement de la friction métal-métal en réduirait les conséquences électro-chimiques. Cette friction Plasma-Céramt (MIL/Crystal, Limoges, F) expérimentée en France depuis 1985, est implantée plus largement depuis 1995 [Arnaud et al. (110)]. Là encore, l expérimentation clinique n est réalisable à ce jour qu avec quelques implants et est trop courte, tout comme la notre d ailleurs, pour en tirer des conclusions formelles. CONCLUSIONS Fin 1993, les leçons tirées de quarante années d expérience, la réputation du fabriquant, l absence de risque fracturaire, une liberté totale du choix du mode de fixation des implants, la confirmation d une usure très faible par l étude des premiers explants, et l obtention du marquage CE avaient représenté des arguments assez puissants aux yeux de l auteur pour s engager dans cette étude prospective du couple de friction Metasult. Surtout, ce couple était disponible à l époque sur les implants Alloclassic aux résultats prometteurs. En 2000, la qualité des résultats de nos PTH Alloclassic se confirme toujours, avec une probabilité de fixation osseuse stable à 11 ans de 98.5 p. 100 pour l ensemble des 2 composants. En effet, pour l auteur, une friction «sans-pe» ne «sauverait» pas à long terme une PTH aux résultats jusqu alors médiocres, et ne devrait pas être expérimentée simultanément sur des implants innovants ou nouveaux pour les opérateurs. Simultanément, et depuis plus de 12 ans, la friction Metasul s est comportée in vivo comme prévu au laboratoire, sous réserve d un positionnement correct des implants. Il est effectivement probable que les couples métal-métal, tout comme les couples alumine-alumine, tolèrent moins bien certains défauts d orientation (cupule en abduction) que les frictions comportant du PE. Quoiqu il en soit, si cette friction Metasul n est à l évidence pas la solution unique au problème de l usure et de la longévité des PTH, elle représente à ce jour une option solidement fondée. Références 1. CHARNLEY J : The long-term results of low-friction arthroplasty of the hip performed as a primary intervention. J Bone Joint Surg (Br), 1972, 54, WROBLEWSKI BM, SINEY PD : Charnley low-friction arthroplasty of the hip. Long-term results. Clin Orthop, 1993, 292, ISAAC GH, WROBLEWSKI BM, ATKINSON JR, DOWSON D: A tribological study of retrieved hip prostheses. 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