Sommaire. Caractéristiques du TCH. Implantation animale. Recul clinique. Généralités sur les céramiques phosphocalciques poreuses

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2 Sommaire Caractéristiques du TCH composition chimique résistance en compression sécurité biologique biocompatibilité contamination Références bibliographiques Implantation animale Protocole Résultats ostéoconduction ostéointégration remodelage osseux résorption de la céramique Recul clinique casuistique pathologies localisations caractéristiques du comblement matériel associé Résultats Conclusion Exemples de cas cliniques Généralités sur les céramiques phosphocalciques poreuses introduction propriétés physico-chimiques processus biologique d intégration Publications KASIOS - Mai

3 Caractéristiques du TCH 1. Céramique de synthèse. Composition chimique : 75% hydroxyapatite (HAP) 25% phosphate tricalcique ( TCP) Formes : granules, bâtonnets, blocs, coins, cylindres, cônes Porosité interconnectée : 60-80% Taille des pores : μm Stérilisation : par rayonnement gamma à la dose minimale de 25kGy. TCH est une céramique macroporeuse obtenue à partir d un mélange d hydroxyapatite et de phosphate tricalcique selon la voie classique de fabrication des céramiques. La poudre de TCP pur est mélangée à la poudre d HAP de façon à obtenir un mélange de 75% HAP et 25% TCP. Une barbotine est préparée en mélangeant la poudre HAP+TCP, le liant, le dispersant et l eau. Cette suspension est ensuite mise en forme. Les pièces ainsi formées sont introduites dans un four et calcinées à haute température (> 1100 C) pour y subir un frittage. Ce frittage assure la solidification de la barbotine par fusion superficielle des grains. Les interstices persistant entre les grains constituent les micropores. Lors du frittage, la disparition de l agent porogène par sublimation fait apparaître les macropores interconnectés. La macroporosité du TCH a été choisie afin de favoriser au maximum la colonisation osseuse. Toutes les publications s accordent à reconnaître que la taille optimale des macropores se situe entre 200 et 500 microns. L inter connectivité permet la repousse osseuse par pénétration tissulaire progressive de la périphérie vers le centre de l implant. Le TCH est entièrement synthétique et donc disponible en quantités illimitées et parfaitement reproductible. KASIOS - Mai

4 2. Composition chimique Le TCH est une céramique biphasée, c est à dire constituée d un mélange de deux phosphates de calcium : 75% Hydroxyapatite Ca 10(PO 4) 6(OH) 2 - rapport Ca/P= % Phosphate tricalcique Ca 3(PO 4) 2 - rapport Ca/P=1.5 Le mélange de ces deux phosphates de calcium est chimiquement très proche de la partie minérale de l os qui est une apatite carbonatée Ca 8(PO 4) 4(HPO 4) (CO 3) rapport Ca/P=1.61. L HAP et le TCP ont des vitesses de dissolution très différentes. Au ph de l organisme, l HAP est très peu soluble ; il persiste pendant plusieurs années. Sa présence assure à l implant une certaine pérennité. Le TCP pour sa part, est très soluble dans l organisme. Quand il se dissout, il libère des ions calcium et des ions phosphates qui semblent favoriser l ostéogénèse. On considère en effet que les ions calcium sont précurseurs dans certains mécanismes de différenciation des cellules ostéoprogénitrices en cellules osseuses ; par ailleurs la saturation des ions favorise la précipitation de micro-cristaux de phosphate de calcium, cristaux qui deviennent des centres de nucléation pour l ostéogénèse. Le TCP est considéré comme fortement bioactif. KASIOS - Mai

5 Le choix des proportions 75% HAP 25% TCP est le résultat de travaux expérimentaux (1). L ostéointégration exprimée par le pourcentage de surface de l implant en contact avec de l os néoformé est mesurée à 2, 4 et 9 mois pour des céramiques à 100%, 75% et 50% d HAP. Quel que soit le temps, l ostéointégration de l HAP pure est toujours très faible ; les céramiques biphasées présentent par contre d excellents résultats en particulier pour les proportions 75% HAP 25% TCP. La céramique biphasée TCH associe donc dans des proportions optimisées, deux substances dont les propriétés se complètent : persistance dans le temps pour l HAP et forte bioactivité immédiate pour le TCP. KASIOS - Mai

6 3. Résistance en compression Comme toutes les céramiques macroporeuses, le TCH est fragile. Sa résistance en compression est de l ordre de 1à 5 MPa pour les granules et bâtonnets et > à 5 MPa pour les autres formes alors que l os spongieux frais présente des valeurs de 1 à 15 MPa (selon sa porosité). TCH ne doit pas donc être utilisé directement en compression à moins qu un dispositif métallique (ostéosynthèse, implant ) ne court-circuite les contraintes susceptibles de provoquer son écrasement. Les propriétés mécaniques de la céramique implantée s améliorent cependant rapidement comme le montre certains travaux (2) : la colonisation osseuse transforme la céramique en un matériau composite dont la résistance en compression augmente de façon linéaire avec le temps. KASIOS - Mai

7 4. Sécurité biologique Biocompatibilité L introduction du TCH dans l organisme ne provoque pas de réaction connue de la part de celui-ci. Lorsque le TCH se dégrade, il libère des ions calcium et des ions phosphate identiques à ceux qui se trouvent normalement dans le sang. Il ne présente donc aucune toxicité. Le TCH est un substitut osseux de synthèse qui, contrairement à la plupart des substituts osseux d origine animale ou humaine, ne contient aucune substance organique susceptible de provoquer une réponse immunologique de l organisme. Contamination Contrairement à certains substituts osseux d origine animale ou humaine, l utilisation du TCH ne présente aucun risque de contamination microbienne (virus ou prions). La stérilisation se fait par rayonnement gamma à la dose minimale de 25 kgy conformément à la norme EN ISO et aux exigences de la Directive Européenne 93/42/CEE. Un témoin de stérilisation vire au rouge quand l implant a reçu la dose d irradiation prévue. Le conditionnement est conforme aux exigences de la Directive européenne 93/42/CEE et est constitué d un double emballage préservant la stérilité. TCH est un dispositif médical à usage unique. La restérilisation est interdite. References Bibliographiques (1) P. FRAYSSINET, J.L. TROUILLET, N. ROUQUET, E. AZIMUS and A. AUTEFAGE: " ossointegration of macroporous calcium phosphate ceramics having a different chemical composition ". Biomaterials 1993, Vol. 14 N 6. (2) TRECAN ET COL. : " Influence of post-implantation physico-chemical changes in a macroporous ceramic on its mechanical strength ". Journal of Materials 1996: Materials in Medecine 7, KASIOS - Mai

8 Implantation animale Protocole Les implantations de TCH ont été réalisées chez le mouton. Des défects de 6 mm de diamètre creusés en différentes localisations osseuses (corticales ou spongieuses) ont été comblées par des granules de TCH et les défects témoins n ont pas été comblés. Des prélèvements ont été réalisés à 6 et 12 semaines. Les coupes histologiques ont été effectuées sur les cavités comblées et les cavités témoins pour les mêmes temps. Résultats 1.Ostéoconduction Le TCH est fortement ostéoconducteur. Lorsque la céramique est placée en milieu osseux, sa surface sert de colonisation intense. A 6 semaines, en site spongieux, lorsque le défect est bien comblé, on observe une néoformation osseuse à progression centripète qui tapisse la surface de la céramique et atteint par les macropores interconnectés le centre de la cavité. Figure1. Figure 1 : Ostéoconduction à 6 semaines. 1a) Vue d ensemble. La néoformation osseuse atteint le centre de la cavité qui est entièrement comblé. C : céramique - OI :os immature néoformé - OA : os ancien KASIOS - Mai

9 1b) détail OI : os immature OA : os ancien de type spongieux C : céramique. La colonisation se fait par invasion tissulaire et vasculaire à partir du tissu osseux du receveur ; en l absence de céramique ou de contact os-céramique, il n y a pas de formation osseuse. Figure 2. Figure 2 : A 6 semaines, cavité non comblée par la céramique. Le comblement de la cavité par du tissu osseux est négligeable. KASIOS - Mai

10 L os nouveau se forme en apposition, directement à la surface de la céramique, sans interposition fibreuse. Les ostéoblastes se différencient à partir des fibroblastes du conjonctif. A 6 semaines l os néoformé est de type immature comme en témoigne la taille des lacunes ostéocytaires. 2.Ostéointégration A 12 semaines, l implant est entièrement envahi par le tissu osseux qui recouvre toute sa surface sans interposition fibreuse. Figure3 : Ostéointégration en site spongieux à 12 semaines. Les macropores sont entièrement comblés par l os en cours de remaniement en apposition à la surface de la céramique. Des fragments de céramique sont détachés et également intégrés. KASIOS - Mai

11 Début de résorption (fragmentation) de la céramique et remodelage osseux. Figure4. Figure 4 : Ostéointégration et remodelage en site cortical à 12 semaines. Repousse osseuse massive. Début de remodelage osseux haversien périphérique. Fragmentation et résorption importante du matériau. OA : os ancien de type cortical. ON : os néoformé. H remaniement haversien. C : céramique. 3.Remodelage osseux En site cortical, à 12 semaines, l os est de type lamellaire avec un début d organisation haversienne à la périphérie. En site spongieux, la néoformation osseuse s oriente vers le type trabéculaire. KASIOS - Mai

12 4.Résorption de la céramique A 12 semaines, on note une fragmentation de la céramique dont la structure macroporeuse s estompe. La composante tricalcique particulièrement soluble au ph de l organisme est en phase de résorption aiguë comme en témoigne au fort grossissement la présence sur le site de nombreux macrophages chargés de matériel exogène. Le remodelage est un phénomène global ; des ostéoclastes actifs sont visibles tant à la surface de la céramique qu à la surface de l os. Figure 5. Figure 5 : Remodelage à 12 semaines. Remodelage osseux : les ostéoclastes détruisent l os immature initial ; les ostéoblastes déposent l os nouveau. Résorption de la céramique : activité clastique contre la céramique ; activité phagocytaire intense des macrophages chargés de matériel exogène. OI : os immature Oc : ostéoclaste OB : front de minéralisation ostéoblastique M : macrophage C : céramique. KASIOS - Mai

13 Recul clinique SUBSTITUT OSSEUX EN CERAMIQUE BIPHASEE DE PHOSPHATE DE CALCIUM A propos de 239 cas dont 129 à plus de 2 ans de recul. Congrès de la SOTEST ; juin 1998 Pr. B Le Saint, Dr J Gadea, Dr. A Cazenave, Pr JP Meyrueis 1.Casuistique 239 patients ont été opérés entre le 5 novembre 1992 et le 31 mai Seuls ont été pris en compte dans cette étude et sans aucun critère d exclusion, les 114 patients présentant plus de 2 ans de recul. 15 de ces patients présentent une double localisation ; le nombre de cas est donc de 129. Sur ces 114 patients, 5 sont «perdus de vue» et 7 sont décédés dont 4 d un cancer ; Age (histogramme fig.1) La moyenne d âge est de ans avec comme valeurs extrêmes 14 et 92 ans. L échantillon comporte 55 hommes et 59 femmes. KASIOS - Mai

14 2. Pathologies Les indications sont regroupées dans les tableaux suivants : Fractures Pseudarthroses Comblements - de prélèvements - après AMO - prothèses de hanche - tumeurs et lacunes Arthrodèses Ostéotomies Butées de hanche Papineau 42 cas 22 cas 13 cas 13 cas 15 cas 11 cas 5 cas 2 cas 2 cas 4 cas Chirurgie aseptique Chirurgie septique 122 cas 7cas 3. Localisations Dans le cadre de cette de cette étude multicentrique, le TCH a été utilisé au niveau de tout le squelette à l exception de la chirurgie vertébrales, des chirurgies crânienne et maxillo-faciale (figure 2). Qualité de l os: Os normal Os très porotique Tumeur bénigne Tumeur maligne 69 patients 28 patients 9 patients 4 patients Il faut noter que les résultats ont été excellents chez les personnes âgées dans l os porotique. Les sujets atteints de cancer sont tous décédés. KASIOS - Mai

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16 4. Caractéristiques du comblement Nous avons pris en compte la classification donnée par le GESTO (Association pour l étude des Greffes Et Substituts Tissulaires en Orthopédie). En ce qui concerne les caractéristiques des comblements. Type d os comblé : Le GESTO préconise de classer les comblements en fonction de la structure osseuse du site : - C : site cortical - CS : site cortico-spongieux - S : site spongieux A ces 3 catégories de base nous avons rajouté : - CMS : site cortico-médullo-spongieux pour les grands fracas diaphysaires et métaphysodiaphysaires. - IN : «inclassable» pour les comblements péri-prothétiques C CS S CM CSM IN (PTH) 10 cas 43 cas 23 cas 33 cas 3 cas 17 cas Types de comblement Rappelons que, d après le GESTO, on peut distinguer 4 types de comblements définis comme suit : - type T0 : le substitut est en apposition para-squelettique - type T1 :perte de substance osseuse où persiste une continuité osseuse - type T2 : perte de la continuité osseuse mais persistance d un contact osseux ou médullaire. - Type T3 : perte de tout contact osseux ou médullaire. T0 (butées) T1 (comblement de cavités) T2 (fractures, ostéotomies, pseudarthroses) T3 (papinaux, grandes pertes de substance...) 2 cas 48 cas 74 cas 5 cas Volume du comblement Ce paramètre caractérise «le plus grand éloignement entre un point du comblement et l os receveur environnant». - D- : si la distance est inférieure à 10 mm - D+ : si cette distance est supérieure à 10 mm Nous avons rajouté à cette classification : - IN : pour les comblements péri-prothétiques. D+ 48 cas D- 66 cas IN (PTH) 15 cas 5. Matériel associé Association de substituts : Le TCH a été utilisé seul ou en association avec d autres substituts. TCH + Allogreffe TCH + Autogreffe TCH seul 4 patients 12 patients 98 patients KASIOS - Mai

17 L association avec de l autogreffe a été effectuée afin de rechercher un effet ostéoinducteur. Association de matériel d ostéosynthèse: Dans tous les cas où le TCH était susceptible de subir des contraintes en compression (les types T2 et T3 selon la classification du GESTO), il a été posé un matériel d ostéosynthèse afin de «court-circuiter» ces contraintes. Plaques Fixateur externe de type FESSA Lames-plaques Vis-plaque Broches Agraphes 48 fois 10 fois 4 fois 1 fois 10 fois 3 fois Cas de prothèses de hanche : Lors des reprises de prothèses de hanche, le TCH a été utilisé pour combler les lacunes cotyloïdiennes (8 fois) ou l espace entourant la tige (7 fois). 6. Resultats Echecs et complications : Dans la série de 129 cas ayant plus de deux ans de recul, nous n avons observé que 2 échecs : - une absence de fusion d une arthrodèse scapho-lunaire fixée par broches et comblement de TCH pur, mais on connaît l extrême fréquence des échecs dans ce type d arthrodèse. - Un sepsis à staphylocoques avec évacuation spontanée partielle dans le traitement de trajet d une vis-plaque. La guérison a été obtenue par curetage. Dans les cas les plus récents, nous avons observé 2 échecs suivis de pseudarthroses après comblement par la céramique seule : - sur une fracture métaphysaire du fémur distal ostéosynthèsée par vis-plaque. - Pour une fracture multi-fragmentaire du quart inférieur de la jambe ostéosynthésée par plaque. Un comblement en milieu initialement septique a dû être repris. Résultats cliniques : Comblements : Les sites comblés ont évolué favorablement. Aucune complication n a été observée dans le cas des tumeurs bénignes. Fractures : Pour les fractures récentes épiphysaires c est à dire en site spongieux, la consolidation a toujours été rapide sous la protection d une ostéosynthèse stable. L association avec de l autogreffe s est avérée inutile. En site cortical, nous avons observé un échec (voir ci-dessus). A l heure actuelle, ce n est plus qu au niveau de la corticale mal vascularisée du quart inférieur du tibia que nous hésitons à nous passer totalement d autogreffe. Pseudarthroses : Les pseudarthroses ont toutes consolidé dans des délais normaux. La céramique a uniquement servi de support réhabitable : elle est seulement ostéoconductrice. Il faut donc apporter sur le site des facteurs ostéoinducteurs. Dans les pseudarthroses atrophiques, l ostéogénèse a été relancée par une indispensable autogreffe. Dans les pseudarthroses hypertrophiques, décortication et stabilisation constituent l essentiel du traitement. Reprise de prothèses A ce jour, elles ont toutes des résultats satisfaisants. Dans cette indication, seules les destructions osseuse modérées peuvent être comblées par céramique. KASIOS - Mai

18 Résultats radiologiques En site spongieux, au cours des 2 ème et 3 ème mois, les grains s intègrent dans un tissu trabéculaire, en continuité avec les travées osseuses du spongieux environnant. En site cortical, les granules sont pris en masse dans le cal, participant ainsi à la formation d un pont qui unit les extrémités fractuaires. La vitesse de résorption de la céramique varie considérablement avec le niveau de vascularisation du site receveur. Remarque: les TCH implantés dans la moelle subissent une transformation de type osseux s ils sont près du foyer de fracture ; à distance on ne note aucune évolution. Biopsies Plusieurs biopsies ont été réalisées lors de l ablation du matériel ; elles confirment les résultats de l expérimentation animale. Suites opératoires A l exception des problèmes déjà exposés, les suites opératoires ont toujours été simples. La tolérance a été excellente. Il n a pas été décelé : - de complication générale ou locale ; - de réaction inflammatoire - d infection pouvant être imputée à l implant. Radiologiquement, aucune complication n a été décelée : - pas de lyse corticale - pas de périostite - pas d ostéomes Quelques liserés ont été observés dans des pertes de substance importantes ; ces liserés tendent à s atténuer avec le temps. Conclusion En dehors des très rares échecs précédemment cités, la céramique TCH a permis d éviter le prélèvement d autogreffe ou l utilisation d allogreffe dans de très nombreuses indications. Notre expérience clinique confirme donc l intérêt des céramiques biphasées de phosphate de calcium. KASIOS - Mai

19 Exemples de cas cliniques Fracture à trois segments de l extrémité supérieure de l humérus 77 ans BAR 07/97 Fracture avec horizontalisation de la tête humérale gauche. Séparation du trochiter (cliché n 1). Ostéosynthèse : Prélèvement de la tête autour d une charnière interne. Ostéosynthèse provisoire par broche trochiter-tête. Comblement par du TCH. Ostéosynthèse définitive par plaque PSH de ITAC. Complément du comblement par TCH et ablation de la broche provisoire. Soins post-opératoires : Echarpe pendant 4 semaines puis rééducation. A 1 mois (cliché n 2) Résultats radiologique en début de rééducation. Pré-opératoire Radio à 1 mois KASIOS - Mai

20 A 8 mois Suivi radiologique. Résorption partielle du TCH ; on observe une fusion des grains. Suivi clinique La patiente se sert normalement de son bras. Mobilité : - abduction et antépulsion rotation externe diminuée de 15 - rotation interne normale (main dans le dos jusqu à la pointe de l omoplate controlatérale). Radio à 8 mois. KASIOS - Mai

21 Fracture complexe du fémur distal en os ostéoporotique 92 ans MEV Ostéosynthèse en pontage par lame-plaque et comblement par du TCH de la cavité centromédullaire. Suivi clinique : - reprise de l appui rapide. Très bonnes suites Suivi radiologique - en post-opératoire, à 4 mois (photographie), à 7 mois. - A 4 mois on observe une prise en masse des granules du côté interne du fémur, là où s exercent les plus fortes pressions. Tendance à la corticalisation. - Sous la plaque, là où les contraintes sont court-circuitées, les granules gardent une certaine individualité. Radio à 4 mois KASIOS - Mai

22 Ostéotomie fémorale 68 ans FOU Ostéosynthèse par lame-plaque et granules de TCH dans le trait d ostéotomie et en sous-périosté interne. Suivi radiologique : En post-opératoire (photo), à 3 mois (photo), 5 mois, 19 mois (photo). A 3 mois les contours des granules deviennent flous. Ils sont reliés par des trabécules osseux qui assurent leur «prise en masse». Radio post-opératoire Radio à 3 mois. KASIOS - Mai

23 A 5 mois, apparition d un cal interne et consolidation. Une masse correspondant aux grains soudés occupe le trait d ostéotomie. A 19 mois, fusion entre le substitut et la corticale qui est renforcée au niveau du foyer de fracture. Radio à 19 mois. KASIOS - Mai

24 Fracture complexe de l extrémité supérieure du tibia avec perte de substance métaphysaire - 57 ans GOL Ostéosynthèse par plaque. Suivi clinique : 3 mois : consolidation. Suivi radiologique : - A 3 mois : trabéculation intergranaire. - A 1 ans : fusion des grains de céramique. Radio post-opératoire Radio à 1 an KASIOS - Mai

25 A 2 ans, après ablation du matériel : la céramique se résorbe rapidement grâce au remodelage osseux. On note par ailleurs une évolution inéluctable vers la gonarthrose. Radio à 2 ans KASIOS - Mai

26 Arthrodèse sous-astragalienne 62 ans SIN Ostéosynthèse par vis. Comblement par du TCH du sinus du tarse avivé. Suivi clinique : - consolidation normale. A 12 mois va très bien. Suivi radiologique : - A 21 mois (photo) après ablation des vis, les granules de TCH se sont complètement estompés. Ils ont perdu leurs contours géométriques et se sont fondus en une masse peu dense. - Des travées osseuses en continuité avec celles du spongieux partent du substitut. - A ce stade, la céramique est parfaitement intégrée et en cours de résorption. Radio à 21 mois. KASIOS - Mai

27 Polyarthrite rhumatoïde. Arthrodèse interphalangienne du pouce après échec de 2 autogreffes 64 ans. JOL Ostéosynthèse et comblement par TCH pur. Suivi radiologique : - 3 mois : grains de TCH pris en masse ; liseré distal. - 6 mois : consolidation. - 1 an : pouce indolore et stable. Radio à 3 mois Radio à 10 mois après ablation des broches. KASIOS - Mai

28 A 3 ans de recul : le pouce reste stable et indolore. Disparition du liseré distal, la céramique est en continuité avec les travées spongieuses de P1 et P2. Consolidation de P2. Radio à 3 ans de recul. KASIOS - Mai

29 Arthrodèse tibio-calcanéenne 38 ans HEB Nécrose astragalienne bilatérale chez une jeune femme de 38 ans par lupus erythémateux. Astragalectomie. Ostéosynthèse par vis. Comblement des pertes de substance par TCH pur. Suivi clinique : appui indolore à 3 mois. Suivi radiologique/ - A 5 mois, la fusion des grains est complète en zone postérieure de pression et de contact. Dans la partie antérieure proche de la mobilité médio-tarsienne, la fusion des grains est mois avancée. Radio à 5 mois. KASIOS - Mai

30 Fracture métaphysaire complexe au-dessus d une prothèse du genou 90 ans. REN Ostéosynthèse par vis-plaque. Pas d autogreffe. TCH : 5 g de granules ont été utilisés. Mobilisation immédiate. Suivi clinique : - A 3 mois : appui complet à la fin du troisième mois. La consolidation est obtenue malgré la mobilisation de quelques vis. Radio post-opératoires KASIOS - Mai

31 Suivi radiologique : - A 1 an de recul : fusion et incorporation des grains. Apparition d un cal périosté et médullaire. Suivi clinique : extension complète : flexion : 90. Radios à 1 an de recul. KASIOS - Mai

32 Chondrome du médius gauche 18 ans. MEY Comblement de la cavité par du TCH après curetage. Comblement complet mais insuffisant dans la partie distale du fût. Suivi clinique : la mobilité est normale. Quelques douleurs fugaces de type inflammatoire. Suivi radiologique : - en post-opératoire (photo), à 1 mois, 2 mois, 5 mois, 10 mois, 17 mois (photo). - A 5 mois on observe une altération périphérique «en étoile» des grains qui prennent en masse par trabéculation intergranaire. La lacune distale persiste. - Entre 10 et 17 mois, peu de changements. On observe une fusion diaphysaire entre la corticale et la masse initiée par les greffons. L ossification gagne progressivement la lacune distale. Des travées osseuses convenablement orientées partent des grains en direction des épiphyses et en continuité avec les travées du spongieux épiphysaire. Radio post-opératoire Radio à 17 mois. KASIOS - Mai

33 - A 5 ans de recul, dissociation et fragmentation des grains, réapparition d une corticale épaisse incorporant par endroit des fragments de céramique. Comblement spontané de la lacune distale. - Cliniquement, aspect normal du doigt. Mobilité normale. Indolence parfaite. A 5 ans radio de face radio de profil. KASIOS - Mai

34 Fracture ouverte et perte de substance par tronçonneuse BOI 03/95 Comblement postérieur par spongieux autologue (crête iliaque) et antérieur par TCH. (schéma) Ostéosynthèse par plaque et fixateur externe. Suivi radiologique : - A 2 mois : incorporation du TCH ; formation d un cal. - A 6 mois : ablation du fixateur. La forme des grains est visible en dehors de la corticale. - A 1 an : ablation de la plaque du péroné. Corticale dense ; trabéculation intergranaire au niveau médullaire. Radio à 6 mois avant l ablation du fixateur. KASIOS - Mai

35 BIOPSIE A UN AN (patient BOI 03-95) Figure : Biopsie au niveau métaphysaire lors de l ablation du matériel d ostéosynthèse dans un cas de fracture ouverte avec perte importante de substance. H : os haversien I : fragments de céramique P : débris de forage Le prélèvement est constitué par de l os trabéculaire dense dont la structure haversienne est très nette (H). Le tissu osseux, mature à 1 an, présente des signes de remodelage récent. Le TCH est fortement altéré. La composante tricalcique a disparu et les fragments résiduels de la céramique sont constitués par de l hydroxyapatite. En certains points de la préparation, la céramique participe au remaniement ostéoclastique. Certains fragments sont intégrés dans l os sans interposition de tissu fibreux (I). Les autres fragments réduits à l état de fines particules se retrouvent dans les lacunes osseuses, associés aux débris osseux de forage (p). L analyse du prélèvement met donc en évidence : - les propriétés ostéoconductrices du TCH qui est entièrement colonisé par du tissu osseux. - la bonne ostéointégration du matériau qui se fait sans interposition de tissu fibreux ni réaction inflammatoire à corps étranger. - la disparition progressive de la céramique par dissolution et par l action des ostéoclastes. KASIOS - Mai

36 Fracture très déplacée de la tête de l humérus CRO Ostéosynthèse par plaque et comblement de la cavité par TCH. Suivi radiologique : - en post-opératoire (photo) - 13 mois (photo) - 25 mois : après l ablation du matériel d ostéosynthèse (photo) Après 13 mois, on observe une altération de la forme géométrique des granules dont les bords disparaissent. Les granules perdent leur individualité et fusionnent en masse. Il se produit une fusion entre le substitut osseux et la corticale au niveau du trait de fracture. Radio post-opératoire Radio à 13 mois. A 25 mois, après la consolidation de la fracture et ablation de la plaque, il apparaît clairement que la fusion s est produite entre le TCH et la corticale qui se trouve ainsi renforcée au niveau du trait de fracture. On observe une bonne orientation des trabécules osseux entre le substitut osseux et le tissu spongieux. KASIOS - Mai

37 Radio à 25 mois après l ablation du matériel d ostéosynthèse. KASIOS - Mai

38 Fracture complexe de l articulation de l extrémité inférieure du radius avec perte de substance spongieuse. DUB Abord antérieur. Ouverture du canal carpien et ostéosynthèse du radius par plaque Maconor 2 épiphysaire + broche + comblement de la perte de substance osseuse par TCH. Radio post-opératoire Radio de contrôle à 40 jours. KASIOS - Mai

39 Radio à 5 mois après l ablation du matériel d ostéosynthèse. Profil De face KASIOS - Mai

40 Arthrodèse du poignet (polyarthrite rhumatoïde) CAR Poignet rhumatoïde avec d importantes destructions ostéo-articulaires. Arthrodèse avec avivement des os du carpe. Ostéosynthèse par plaque S1 Maconor 2. Comblement par du TCH dans les interstices. Résultats clinique à 21 mois : poignet stable et indolore. Radio de face post-opératoire Radio de profil à 21 mois. KASIOS - Mai

41 Généralités sur les céramiques phosphocalciques poreuses Introduction Les nombreuses publications concernant les études menées sur l hydroxyapatite (HAP ; Ca 10(PO 4) 6(OH) 2) et le phosphate tricalcique ( TCP ) témoignent de l intérêt porté à ces matériaux. Ils ont longtemps été les seuls phosphates de calcium expérimentés in vivo et implantés dans le corps humain. Leur composition chimique est voisine de celle de l'os, favorisant ainsi une biocompatibilité optimale. Ils sont tous deux résorbables, bien que la résorbabilité de l hydroxyapatite en milieu physiologique soit moins importante que celle du phosphate tricalcique. En revanche, toutes les études indiquent pour ce dernier, la capacité à stimuler l ostéointégration tout en se résorbant L utilisation de céramiques poreuses à base de phosphate de calcium, à pores interconnectés au titre de matériau solide implantable pour substitut osseux est connue depuis longtemps (1). En raison de leur macroporosité, ces matrices phosphocalciques solides poreuses présentent l avantage d augmenter la surface d échange avec le milieu biologique, d être biorésorbables, de permettre la revascularisation au cœur du matériau et de posséder d excellentes propriétés ostéoconductrices. Propriétés physico-chimiques Les céramiques phosphocalciques macroporeuses sont obtenues par une mise en forme à partir d'une suspension de phosphate tricalcique et d'hydroxyapatite pulvérulentes. Bien que des micropores soient toujours présents entre les grains de la céramique, il est indispensable de créer dans la céramique une macroporosité (diamètre moyen des pores > 100μm), afin que les tissus de cicatrisation puissent y pénétrer. La macroporosité est rendue possible par le type de moule, support ou agent extérieur porogène utilisé et reste indépendante du phénomène de frittage. Les céramiques phosphocalciques biphasées associent dans un rapport variable l'hydroxyapatite (HAP) et le phosphate tricalcique ( TCP). Des travaux expérimentaux ont montré les avantages respectifs de divers composés biphasés permettent de définir la composition optimale de chacun des constituants (2). Ces mélanges sont développés afin d'essayer de réaliser des équilibres de résorption et de substitution osseuse. Le phosphate tricalcique se résorbe plus rapidement que l'hydroxyapatite (3), et joue un rôle important dans la prolifération cellulaire, la revascularisation et l'ostéoconduction. L'hydroxyapatite permet pour sa part de conserver l'intégrité du substitut pendant plus de temps que le phosphate tricalcique (4). Diverses compositions de céramiques biphasées (HA + TCP) ont été étudiées afin de définir les proportions d hydroxyapatite et de phosphate tricalcique optimales permettant d obtenir le meilleur compromis entre la vitesse de résorption et la repousse osseuse (5). Le diamètre moyen des macropores est compris entre 200 et 500 μm, pour une porosité totale de 60-80% environ. La résistance à la compression de la céramique est mesurée en soumettant un cylindre de 10mm de diamètre et 10mm de hauteur à un essai de compression. La résistance à la compression est voisine de 5 MPa et le module d'young est de 40MPa. Processus biologique d intégration Quel que soit le phosphate de calcium considéré, les séquences de biointégration d un implant en phosphate de calcium sont identiques. Rapidement, dès les premiers jours, survient une dégradation de type biologique par les constituants cellulaires du site d implantation. Certains cristaux de la céramique, les irrégularités de surface sont phagocytées par des macrophages. La résorption des implants ne doit pas être trop rapide pour permettre une colonisation des macropores par des cellules mésenchymateuse plus ou moins différenciées, qui en site osseux, KASIOS - Mai

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