UNIVERSITE TOULOUSE III PAUL SABATIER FACULTES DE MEDECINE THESE

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1 UNIVERSITE TOULOUSE III PAUL SABATIER FACULTES DE MEDECINE ANNEE TOU THESE POUR LE DIPLOME D ETAT DE DOCTEUR EN MEDECINE MEDECINE SPECIALISEE CLINIQUE Présentée et soutenue publiquement par Julien CAILLIEZ le 01 Octobre 2014 COMPARAISON DE L INEGALITE DE LONGUEUR ET DE L OFFSET FEMORAL ENTRE UNE PROTHESE A COL FIXE ET UNE PROTHESE A COL MODULAIRE Directeur de thèse : Pr Philippe CHIRON JURY Monsieur le Professeur Paul Bonnevialle Monsieur le Professeur Philippe Chiron Monsieur le Professeur Jean-Michel Laffosse Monsieur le Professeur Jérôme Sales de Gauzy Monsieur le Docteur Jean-Louis Tricoire Président Assesseur Assesseur Assesseur Suppléant

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6 A NOTRE MAITRE ET DIRECTEUR DE THESE Monsieur le Professeur Philippe Chiron Vos talents d opérateur et d orateur ainsi que votre recherche quotidienne d innovations ne sont plus à démontrer. Vous avez su nous faire confiance en nous donnant ce sujet de thèse, soyez en remercié. Nous avons particulièrement apprécié votre goût pour l enseignement ainsi que votre disponibilité pour nous aider à tout moment. Nous sommes très heureux de compter dans un an parmi vos assistants. Veuillez trouver ici l expression de notre estime et de notre profond respect. 6

7 A NOTRE MAITRE ET PRESIDENT DE THESE Monsieur le Professeur Paul Bonnevialle Vous nous faites l honneur de présider ce jury de thèse et nous en sommes très reconnaissant. Nous profitons quotidiennement de votre raisonnement, de vos connaissances et de votre expérience chirurgicale. Veuillez trouver ici l expression de notre estime et de notre profond respect. 7

8 A NOTRE JURY DE THESE Monsieur le Professeur Jérôme Sales de Gauzy Nous sommes honoré de votre présence à notre jury de thèse. Ces six mois passés en chirurgie pédiatrique nous ont fait découvrir un autre univers de l orthopédie. La richesse de vos connaissances chirurgicales et la rigueur de votre enseignement forcent l admiration. Veuillez trouver dans ce travail l expression de notre profond respect. 8

9 A NOTRE JURY DE THESE Monsieur le Docteur Jean- Louis Tricoire Nous sommes honoré de votre présence à notre jury de thèse. Tout au long de notre formation, vous avez su nous enseigner l orthopédie actuelle et son histoire. Votre qualité d enseignement est pour nous un exemple. Veuillez trouver dans ce travail le témoignage de notre sincère reconnaissance. 9

10 A NOTRE JURY DE THESE Monsieur de Professeur Jean- Michel Laffosse Nous sommes honoré de ta présence à notre jury de thèse. Tout au long de notre internat tu as su nous aider à franchir les différentes étapes de notre formation. Tu as su nous montrer la voie de la chirurgie orthopédique efficace et rapide. Nous sommes fier d avoir pu bénéficier de cet enseignement et nous porterons de ce fait une grande attention à tes critiques. 10

11 REMERCIEMENTS A mes parents, pour votre soutien et vos encouragements pendant toutes ces années. Je vous en serais éternellement reconnaissant. A ma sœur Elodie, pour avoir fait naitre l idée. 11

12 A MES MAITRES D INTERNAT M. le Professeur Philippe Chiron M. le Professeur Paul Bonnevialle M. le Professeur Jérôme Sales de Gauzy M. le Professeur Jean- Michel Laffosse M. le Professeur Franck Accadbled M. le Professeur Pierre Mansat AUX PH et CHEFS DE CLINIQUE QUI M ONT FORME Le Dr Jean- Louis Tricoire Le Dr Bruno Chaminade Le Dr Pascal Cariven Le Dr Serge Bone Le Dr Mohamed Chaffai Le Dr Nicolas Bonnevialle Le Dr Michel Rongières Le Dr Costel Apredoaei Le Dr Aziz Abid Le Dr Gorka Knorr Le Dr Philippe Darodes Le Dr Aurélien Pourcel Le Dr François Molinier Le Dr Valérie Lafontan Le Dr Aloïs Espié Le Dr François- Loïc Paumier Le Dr Hugues Nouaille de Gorce Le Dr Aymeric André Le Dr Sébastien Chapuis 12

13 Le Dr Carole Allavena Le Dr Lionel Wasser Le Dr Laurent Geiss Le Dr Nicolas Reina Le Dr Jean- Louis Labbe Le Dr Olivier Péres Le Dr Olivier Leclair Le Dr Renaud Goulon Le Dr Patrice Scemama Le Dr François Jourdel Le Dr Sébastien Levy Le Dr Régis Pailhe Le Dr Etienne Cavaignac Le Dr Aïssa Ibnoulkatib Le Dr Guillaume Krin Le Dr Stéphanie Delclaux Le Dr Dan Israel Le Dr Laurent Bedes A MES CO- INTERNES Jérôme Murgier, la Nouvelle Calédonie, ça vous gagne. David Ancelin Jean- François Coste Thuy Trang Pham, des courses à faire? Xavier Bayle- Iniguez, le négociateur. Amélie Faraud Paul Maisongrosse, le seul qui m a vu chuter. Julien Toulemonde Adrien Quercy 13

14 Florie Alech Loïc Demoulin Jonathan Hourtal Fouad Jabbour Grégoire Laumond Julie Lebon Fanny Elia Yohan Portet Karine Wytrykowski Tristan Pollon Képa Iglesias Guillaume Renard Florence Dauzère Merci à tous nos anesthésistes : Claude Gris, Claudine Cauhépé, Vincent Minville, Alain Guérot, Jean- Philippe Magues, Fabrice Ferré, Philippe Marty, Bernard Tissot, Corinne Vuillaume, Jean- Yves Verdin, Anne Ferrier, Sid Guerri, Robert Malleterre, Michel Olivier. Merci à nos secrétaires : Marie- Jo, Bernadette, Hélène, Joëlle, Christine, Sonia, Murielle, Nathalie Un grand merci au personnel des services et des blocs. 14

15 COMPARAISON DE L INEGALITE DE LONGUEUR ET DE L OFFSET FEMORAL ENTRE UNE PROTHESE A COL FIXE ET UNE PROTHESE A COL MODULAIRE 15

16 TABLE DES MATIERES INTRODUCTION HISTORIQUE ET CLASSIFICATION DES IMPLANTS MODULAIRES MATERIEL ET METHODE.. 23 Constitution des deux séries Bilan radiographique Analyse statistique Analyse des radiographies Technique chirurgicale La tige Omnicase.. 27 La tige Omnicase cimentée La tige Omnicase sans ciment La tige Apta La tige Apta sans ciment La tige Apta cimentée Les cols Modula RESULTATS Etude de l inégalité de longueur Comparaison entre la série Apta et la série Omnicase Comparaison entre les séries Apta cols «0Y» et «non 0Y» Etude de la différence d offset fémoral Comparaison entre la série Apta et la série Omnicase Comparaison entre les séries Apta cols «0Y» et «non 0Y» Taille des tiges Omnicase et Apta posées Cols utilisés dans les prothèses Apta Complications DISCUSSION Biais de l étude Choix entre tiges Omnicase et Apta Mesures radiographiques Offset de la tige Omnicase.. 62 Inégalités de longueur.. 63 Analyse de nos résultats. 63 Etude des cas extrêmes Revue de la littérature. 70 Offset fémoral Analyse de nos résultats Etude des cas extrêmes Revue de la littérature

17 Lien avec la stabilité..... Avantages des cols modulaires.. Applications pour la chirurgie de première intention..... Applications dans le cas de dysplasies. Applications dans les révisions de prothèses de hanche.. Résultats coxométriques dans la coxarthrose primaire avec l utilisation de prothèses sur mesure Complications liées à l utilisation de cols modulaires. Rupture mécanique du matériel... Soudure à froid et altération de la jonction tige- col..... Dissociation des composants modulaires... Corrosion au niveau des interfaces modulaires..... Relargage d ions métalliques.. Solutions d avenir.. CONCLUSION.... REFERENCES.... ANNEXE.... Logiciel Pictin RESUMES

18 INTRODUCTION Après 50 ans d évolution, la mise en place d une prothèse totale de hanche (PTH) se fait de manière routinière. Les PTH sont utilisées aujourd hui dans différentes pathologies, dégénératives le plus souvent, mais aussi traumatiques ou quelquefois tumorales. Leur implantation croît de manière exponentielle avec plus de poses par an en France. Bien que le principe d implantation des PTH n a que peu changé depuis Charnley, des progrès ont été réalisés au niveau du matériel utilisé et des techniques de pose. Prothèse de hanche Charnley Low Friction Arthroplasty Le contrôle des inégalités de longueur des membres inférieurs est un objectif à atteindre lors de la mise en place d une PTH et représente une cause de plainte et de non- satisfaction du patient 1. Cette insatisfaction peut quelquefois conduire à une demande de réparation du préjudice 2,3. Afin de garantir un résultat fonctionnel satisfaisant au patient, la restauration de 18

19 l offset fémoral (ou déport fémoral) permet de retrouver un bras de levier efficace des muscles gluteus, améliorant à la fois la longévité des implants mais aussi la qualité de la marche Afin de mieux adapter longueur des membres inférieurs et offset, l utilisation de cols modulaires dans les arthroplasties de hanche a permis au chirurgien une plus grande flexibilité en terme de positionnement de la tête, indépendamment de la position et de la taille de la tige fixée dans le fémur 11. Elle permet donc d adapter l implant standard aux différentes caractéristiques anatomiques et physiologiques du patient, sans avoir recours à un implant sur mesure. La restauration de la longueur des membres inférieurs et de l offset permet d obtenir également une meilleure stabilité à la prothèse. Il persiste un doute quant à la sécurité de ces implants innovants L hypothèse de ce travail est que l utilisation de prothèses avec cols modulaires permet par rapport aux prothèses à cols standards, de restituer plus fidèlement l anatomie normale du patient, c est à dire d éviter les inégalités de longueur des membres inférieurs ainsi que de restaurer un offset adapté au cas du malade. 19

20 HISTORIQUE ET CLASSIFICATION DES IMPLANTS MODULAIRES Il existe trois principaux types de modularité : proximale, au niveau de la tige, et distale. En 1951, McBride dessina une prothèse de hanche en forme de «poignée de porte» qui permettait d assembler une tête sphérique à la diaphyse 15,16. Seize ans plus tard, Lippman utilisa une prothèse de hanche modulaire comprenant une tige avec un col et une plaque terminale, une tête prothétique, une barre pivotante et un jeu de cols 17. En 1961, Weber développa une modularité à la jonction tête- col permettant le mouvement dans différents plans et diminuant l usure 18. Prothèse Weber telle que dessinée en 1968 pour ancrage cimenté. A gauche : tige en alliage de titane, tête de 28 mm (32 mm pour les plus grands cotyles) ; surface de glissement Metasul sertie dans le noyau en polyéthylène dont la surface extérieure est pourvue de plusieurs couches de grillage Sulmesh. A droite : combinaison Metasul identique comportant une tige en CoCrMo. 20

21 Le premier implant modulaire moderne, dessiné en 1968, était un col métallique avec une tête en polyéthylène blindé 18. Cependant, la tête en polyéthylène entrainait trop d usure aboutissant à la formation de granulomes 19. En 1971, le matériau a été changé pour une tête en métal avec une combinaison métal- métal au col, permettant de faire varier la longueur 20. La prothèse initialement conçue par Weber avait une «petite rainure» à travers la tête permettant au liquide articulaire de lubrifier l interface cylindrique entre la tête et le col. Elle a été remplacée en 1972 par une tête en céramique de 32 mm avec pour objectif de diminuer l usure au niveau de la tête. En 1975, le cône a été amélioré en incorporant une pente à 3, avec des rainures et huit cannelures distales pour augmenter la stabilité torsionelle 21. Ce système a été utilisé aux Etats- Unis sous le nom de prothèse S- ROM (Sivash Range of Motion) 22. Prothèse S- ROM (Sivash Range Of Motion) 21

22 En 1985, la première tige à col modulaire avec jonction tête- col et col- tige a été développée par Ernesto Cremascoli à Milan, la prothèse ANCA- Fit 23. Le cône col- tige était ovale, donnant de la résistance contre les forces rotationnelles 23. En presque 30 ans ce col a évolué, c est ce col que nous utilisons avec les prothèses Apta : le col Modula. Prothèse ANCA- Fit, Wright Medical Dans les années 90, des prothèses avec de nombreuses combinaisons au niveau du col et de la tige ont par la suite été développées. 22

23 MATERIEL ET METHODE Constitution des deux séries Nous avons comparé deux séries ; dans chaque série, le patient avait bénéficié en première intention d une arthroplastie totale de hanche pour coxarthrose primaire. Les deux séries étaient continues et les données ont été collectées de manière prospective. Toutes les arthroplasties ont été réalisées par le même opérateur (Pr Philippe Chiron). La première série, réalisée entre août 2006 et octobre 2008 comprenait 173 PTH unilatérales avec une tige Omnicase (Zimmer) avec un col dit «fixe». La deuxième, réalisée entre avril 2010 et août 2012 comprenait 154 PTH à cols modulaires de type Apta (Adler Ortho). Ces prothèses Apta ont pour la première fois été mises dans le Service en 2010 ; lors de la période de «constitution» de la série Omnicase, l opérateur (PC) n avait pas le choix du matériel écartant tout biais de sélection. Après 2010, il est resté dans le Service le choix pour l opérateur d implanter des tiges Omnicase ou des tiges Apta. Les critères d exclusions étaient un âge inférieur à 18 ans, une coxarthrose controlatérale, des antécédents chirurgicaux ou traumatiques sur l une des deux hanches, une pathologie sous jacente autre que la coxarthrose (ostéonécrose aseptique, dysplasie, fracture, pathologie inflammatoire ou néoplasie), ainsi que les patients présentant une inégalité de longeur préexistante supérieure à 3 mm. 23

24 Bilan radiographique Chez tous ces patients a été réalisé en pré- opératoire un bilan d imagerie comprenant une radiographie de bassin de face, une radiographie de la hanche à opérer de face ainsi que de profil. Une nouvelle radiographie de face du bassin était réalisée en post- opératoire immédiat. L étude a été radiographique, basée sur la radiographie du bassin de face post- opératoire comparant la hanche opérée à la hanche opposée. Des critères de qualité de la radiographie ont été sélectionnés comprenant 24 : - foramen obturateurs symétriques. - radiographie incluant le tiers supérieur des deux fémurs. - fémurs en rotation interne de 15 permettant la vue des cols fémoraux dans un plan coronal. Les mêmes critères radiographiques étaient utilisés dans l étude cadavérique de Noble 25. Toutes les radiographies post opératoires ont été réalisées avec le même appareil. Les patients étaient debout et la distance entre l appareil et le film était la même. Les radiographies ont été étalonnées par la connaissance du diamètre de la tête utilisée chez chaque patient : 28 ou 32 mm. Après sélection selon les critères d exclusion radiologique, il restait dans la série Omnicase 97 patients et dans la série Apta 96 patients. Pour obtenir des données chiffrées de la coxométrie nous avons utilisé pour chaque patient le logiciel informatique Pictin, intégré au logiciel Orthowave ( d analyse de données. Tous les patients ayant bénéficié d une arthroplastie de hanche dans le Service y sont répertoriés depuis

25 Analyse statistique L étude statistique a été réalisée par un statisticien (Matthieu Wargny) avec des tests de Student. Les pourcentages ont été donnés en colonne, afin de pouvoir donner directement les comparaisons d intérêt. Toutes les variables quantitatives ont été traitées comme si leur distribution était gaussienne du fait de l effectif relativement important (191 individus), mais le test de Student aurait parfois pu être remplacé par un test non paramétrique. Analyse des radiographies Les radiographies du bassin de face des patients des séries Omnicase et Apta ont été téléchargées dans le logiciel et des mesures sur les radiographies ont été effectuées sur les deux hanches de manière comparative : la hanche saine et la hanche opérée avec la prothèse. Après une série de questions reprenant les critères de qualité d une radiographie de bassin de face, différents points devaient être placés sur la radiographie en suivant les étapes affichées à l écran. Les valeurs prises en compte dans notre étude étaient : - l Offset Fémoral (OF) - la hauteur entre la ligne des U radiologique et le point le plus haut du petit trochanter (PT) 25

26 Schématisation de la hauteur ligne des U / sommet du petit trochanter et de l offset fémoral L offset fémoral est défini comme la distance entre la perpendiculaire à la droite passant par le centre de la diaphyse fémorale et le centre de la tête fémorale 4. Le degré de longueur des membres inférieurs était évalué par la méthode décrite par Woolson 26. La ligne des U (ligne inter- teardrop), passant par la base radiologique des U était tracée, de même qu une ligne passant par le point le plus proximal du petit trochanter et perpendiculaire à la première. La distance entre la ligne inter- teardrop et le petit trochanter était relevée permettant d estimer les différences de longueur 26. La ligne des U radiologique est un élément stable, non modifié après la pose 26

27 d une prothèse de hanche et pouvant donc être utilisée comme référentiel pour le calcul des inégalités de longueur 26. Technique chirurgicale Les prothèses posées dans le Service et incluses dans cette étude ont toutes été implantées selon la même technique chirurgicale, par voie postérieure, en décubitus latéral et de manière minimale invasive par le même opérateur. Une planification pré- opératoire a été réalisée chez tous les patients. L objectif était de déterminer à quel niveau la tige devait être positionnée ; distance entre le sommet du grand trochanter et le sommet de la tige, de manière à centrer le col. Il n y avait pas de planification pré- opératoire de réalisée pour estimer la longueur du col ou de la tête. La tige Omnicase La tige Omnicase est posée (société Zimmer ) dans le Service depuis C est une tige anatomique permettant un scellement efficace métaphyso- diaphysaire. Elle est droite dans le plan frontal et sagittal, remplissante dans le plan frontal et sagittal, ovale dans le plan coronal et s étend à la diaphyse (Classification des tiges de prothèses de hanche selon leur forme, Chiron. Cahiers d enseignement de la SOFCOT. Prothèse totale de hanche, les choix. Puget). L implant cimenté a la même forme que l implant non cimenté mais son revêtement et son volume sont différents. Pour un implant sans ciment, une forme anatomique de la prothèse augmente la surface de contact avec l os. Pour un implant cimenté, une forme anatomique permet d avoir une épaisseur du manteau de ciment homogène principalement dans sa partie métaphysaire. Elle permet par sa forme autobloquante dans les plans frontal, sagittal, et en rotation, 27

28 un centrage coaxial fémur / prothèse, évitant la mise en varus dans le plan frontal et un conflit avec une corticale. La râpe a la même dimension que le corps de la tige sans ciment, moins le relief, ce qui permet d avoir un ajustage précis entre l os et l implant. Cette même râpe est légèrement surdimensionnée par rapport à la tige cimentée afin d avoir un manteau de ciment homogène. La tige Omnicase a une forme dite «anatomique» avec : - Dans le plan frontal : un épaulement interne sur le calcar, et un remplissage de la partie externe du trochanter, complété par la présence d un aileron anti- rotatoire. Cette forme assurant une stabilité aussi bien dans le sens varus- valgus qu en rotation (important notamment pour le passage de la position assise à la position debout). - Dans le plan sagittal, la présence d une seule courbure antérieure calquée sur l antéflexion anatomique du fût fémoral afin d éviter tout contact diaphysaire de l extrémité de la tige, et de recentrer la tête en antéro- postérieur. 28

29 Schéma de la position de la tige Omnicase dans le fût fémoral 29

30 La tige Omnicase cimentée Tige Omnicase cimentée de taille 2 de face et de profil Celle- ci est lisse mate afin de diminuer les contraintes générées entre la tige et le ciment. Le matériau est Protasul S- 30, un alliage d acier inoxydable à haute teneur en azote (ISO ). L autoblocage s effectue dans le plan frontal et sagittal grâce à la présence d un double bossage asymétrique antérieur et postérieur. La tige présente une section cruciforme qui garantit un manteau de ciment d épaisseur homogène. Elle permet d éviter une compression anormale du ciment lors de la pose permettant de refouler l excès. 30

31 Schéma de la tige Omnicase cimentée dans le fémur 31

32 La tige Omnicase sans ciment Le matériau est Protasul 64 WF, un alliage de titane d aluminium 6 et de vanadium 4 : TiAl6V4 (ISO ). La partie proximale de la prothèse, par sa forme tulipée munie de cannelures acérées et asymétriques, assure le blocage primaire de l implant. La hauteur des stries est plus importante sur la surface antérieure que sur la surface postérieure. La partie distale est affinée pour éviter tout contact diaphysaire. Le revêtement d hydroxyapatite (ISO ) permet la biofixation secondaire de la partie métaphysaire 27. Schéma de la tige Omnicase non cimentée dans le fémur 32

33 Vues de face et de profil d une tige Omnicase taille 3 recouverte d hydroxyapatite La tige Omnicase présente : - un col antéversé de 6 - cône morse 12/14 (5 38 de pente) - un angle cervico- diaphysaire de tailles gauches et droites - Un offset de 41,05 mm (taille 0) à 45,3 mm (taille 4) 33

34 La tige Apta La tige est fabriquée dans un alliage de titane Ti6AI4V (ISO ), le même que celui utilisé dans les tiges Omnicase non cimentées. La tige Apta est également une tige dite «anatomique» et est déclinée en 8 tailles pour le fémur droit et pour le fémur gauche. Elle a été conçue à partir d études morphologiques sur les mesures et les dimensions du canal fémoral, à partir de tomodensitométries de patients. Ces données ont permis de réaliser un composant endomédullaire de la tige à encastrement, dont la fonction est l ancrage fémoral par remplissage optimal aussi bien de la partie métaphysaire que diaphysaire, en garantissant ainsi une adaptation correcte à la plupart des cavités fémorales. Comme la tige Omnicase, la tige Apta est droite dans le plan frontal et sagittal, remplissante dans le plan frontal et sagittal, ovale dans le plan coronal et s étend à la diaphyse (Classification des tiges de prothèses de hanche selon leur forme, Chiron. Cahiers d enseignement de la SOFCOT. Prothèse totale de hanche, les choix. Puget). Cette configuration à encastrement est nécessaire pour obtenir dans le même temps une mise en place et un positionnement satisfaisant de la tige, et la stabilité de l appui proximal entre la région du calcar et du grand trochanter. Dans la partie proximale du sommet du grand trochanter, la tige est munie d un orifice permettant : - la réalisation d un système porte- tige et de mise en place initiale - le logement de l impacteur- guide final - la mise en place d un crochet d extraction 34

35 La tige Apta sans ciment Tige Apta sans ciment recouverte d hydroxyapatite Pour la tige non cimentée, la partie proximale est recouverte d un revêtement de titane poreux de 400 microns favorisant l intégration osseuse pour garantir la stabilité de la tige. La technique d application de la poudre de titane par choc thermique (plasma spray) permet d obtenir une adhérence élevée des matériaux. Un revêtement d hydroxyapatite de 50 microns recouvre toute la longueur de la tige. De la même manière que pour la tige Omnicase non cimentée, la partie proximale 35

36 de la prothèse assure le blocage primaire de l implant. La partie distale est affinée pour éviter tout contact diaphysaire. Tiges Apta cimentée et non cimentée (premier plan) 36

37 La tige Apta cimentée Tige Apta cimentée La tige Apta à cimenter est munie d une collerette et est lisse brillante pour éviter les phénomènes d abrasion et de rupture du ciment. 37

38 Les cols Modula Le matériau le mieux indiqué pour la réalisation des tiges modulaires avec ou sans ciment est l alliage de titane. Les cols modulaires peuvent être réalisés en alliage de titane (TiAl6V4) ou en alliage de chrome cobalt molybdenum (Cr- Co- Mo). Lors du couplage du chrome cobalt molybdenum avec le titane, des phénomènes de corrosion et de libération de grandes quantités d ions métalliques ont été observés 28. Caractéristiques de l alliage titane : - plus flexible / souple - biocompatible - sensible aux entailles - risque de soudure à froid Caractéristiques de l alliage Cr- Co- Mo : - plus rigide / dur - moins biocompatible - peu sensible aux entailles - pas de soudure à froid Les cols modulaires devaient initialement être composés en Cr- Co- Mo mais les données de la littérature montraient un taux de révision à 5 ans d environ 12% avec le système ASR du laboratoire DePuy (recommandations AFSSAPS août 2010). Certains patients développaient des réactions des tissus mous aux débris métalliques provoqués par l usure du métal ainsi que des phénomènes de corrosions. Ce couple procurait une bonne résistance mécanique à la fatigue mais très peu vis à vis de la corrosion. L association choisie a donc été d accoupler col- tige en alliage de titane 38

39 (Ti6al4V); c est le couple de la tige Apta. Les causes principales d échecs du couplage Ti/Ti étaient les contraintes mécaniques importantes au niveau du col, les rayures présentes au niveau de la cavité du col dues aux micromouvements générés à l interface tige / col, le mauvais couplage dû aux différences de jeu, de frottements et de tolérances entre le cône mâle et le cône femelle. Les principales actions envisagées pour diminuer les causes d échecs étaient de diminuer les contraintes mécaniques au niveau du cône mâle, de renforcer la résistance mécanique du col modulaire et de maximiser la stabilité du couplage tige / col. Le renforcement mécanique du col a été rendu possible par différentes solutions: - L élimination du trou d extraction : cette action a permis d augmenter la section résistante du col, de réduire l élasticité du cône d accouplement et par conséquence de diminuer les micromouvements du col à l intérieur du logement dans la tige. - L augmentation de la surface d accouplement avec la tige : cette action a permis d améliorer la distribution des contraintes, de réduire les micromouvements et par conséquence de réduire les phénomènes de fretting et d usure. 39

40 - La réalisation de traitements mécaniques de surface ( bombardements de micro- billes de céramiques) afin d augmenter la résistance du matériau à la fatigue et de réduire les imperfections de surface dues aux instruments outils tels que la fraise qui pourraient favoriser la formation de criques qui amorcent la rupture. - L optimisation de la forme du cône d accouplement : le rayon de raccord entre les demi- cercles médial / latéral et l enfoncement antérieur / postérieur a été changé. Le résultat de cette action a été d éloigner en certains points critiques le cône mâle du cône femelle, en réduisant la probabilité d encastrements erronés et en augmentant la surface de contact. 40

41 - Eliminer les points de concentration de stress : les chanfreins au sommet du cône femelle de la tige et au fond du cône mâle ont été remplacés par des rayons. L utilisation d une impaction du col au marteau a permis d améliorer la stabilité et donc la durée de l accouplement. En rouge, zone où les pics de force s exercent 41

42 Analyse de l accouplement : Dans les accouplements où la partie mâle et la partie femelle sont constituées par le même matériau, les phénomènes de grippage et de mauvais glissement pendant l assemblage sont fréquents. Ceci est valable en particulier pour les alliages d aluminium mais aussi pour l alliage de titane Ti6Al4V. Cette alliage de titane a un module d élasticité beaucoup plus bas que les autres alliages utilisés en orthopédie. C est donc un matériau élastique, difficile à travailler. Les micromouvements à l intérieur de l accouplement produisent des incisions de surface qui par conséquence peuvent devenir points d amorce pour les ruptures par fatigue. D éventuelles erreurs de forme de la partie mâle et/ou femelle de l accouplement peuvent produire des assemblages non corrects qui mettent l accouplement dans des conditions d utilisation plus lourdes. Pour remédier à ces problèmes, la surface interne du cône femelle de la tige a été modifié. De cette manière la surface devenait plus souple et par conséquent le logement s adaptait mieux à la forme du cône mâle du col. L accouplement devenait donc plus stable. La forme du cône femelle de la tige a également été modifiée afin d éviter de possibles phénomènes d encastrements distaux du cône mâle du col. Par conséquent la stabilité de l accouplement a été améliorée. 42

43 Evolution de la forme et de la taille des cols Modula Les cols Modula «Super Charged» (SC) sont une évolution des Modula afin de s adapter aux patients dont le poids ou le type d activité pourraient porter le stress appliqué au col à des niveaux largement supérieurs à ceux connus jusqu à présent. La couverture en matrice dans l espace permet de régler les trois principaux paramètres : longueur, latéralisation, orientation. La longueur des cols ainsi que leur angulation permettent d occuper individuellement une position prédéterminée en un seul point sur une matrice tridimensionnelle. Les cols Modula SC permettent d atteindre 27 points dans l espace : à chaque position du col dans le plan frontal (antéversé, standard, rétroversé) correspond 3 angles cervico- diaphysaires différents (125, 130 et 135 ). De même pour chaque angle, il existe 3 différentes longueurs cervicales : court, standard, ou long. 43

44 Les cols d essais sont positionnés sur une platine grise reproduisant exactement la matrice carrée dans le plan frontal. Il y a 2 platines supplémentaires pour les options antéversion et rétroversion. 44

45 Dénomination des cols Modula Chaque col a été désigné par l association d un chiffre avec une ou deux lettres. Les cols droits sont les mêmes pour les côtés droits et gauches. Pareillement, les cols antéversés droits sont les mêmes (positionnés dans l autre sens) que les cols rétroversés gauches. Dans l appelation des cols Modula, le col standard droit (ni antéversé, ni rétroversé) a été appelé col 0Y. De la même manière, le col latéralisé droit standard se nomme 0C. Nous avons considéré que le col standard de la société Adler était donc le col 0Y. En effet, ce col 0Y est celui qui se rapproche le plus pour les analyses d une tige Omnicase. 45

46 dénomination du col version longueur offset OY droit standard standard OC droit standard grand droit long standard OA droit court standard droit standard petit OX droit court petit OZ droit long grand OB droit long petit droit court grand 9Y antéversé standard standard 9C antéversé standard grand antéversé long standard 9A antéversé court standard antéversé standard petit 9X antéversé court petit 9Z antéversé long grand 9B antéversé court grand antéversé long petit 9AA antéversé standard petit antéversé court standard 9BB antéversé long petit antéversé court grand 9CC antéversé long standard antéversé standard grand 9Y rétroversé standard standard 9C rétroversé long standard rétroversé standard grand 9A rétroversé standard petit rétroversé court standard 9X rétroversé court petit 9Z rétroversé long grand 9B rétroversé long petit rétroversé court grand 9AA rétroversé court standard rétroversé standard petit 9BB rétroversé court grand rétroversé long petit 9CC rétroversé standard grand rétroversé long standard 46

47 Dans certaines analyses de l étude, nous avons comparé le col 0Y avec l ensemble des autres cols Modula ; ce que nous avons appelé cols non 0Y. Les systèmes modulaires non linéaires sont basés sur les variations angulaires des angles ; pour cette raison, chaque fois qu on change un paramètre géométrique (par exemple l offset), on modifie aussi la complémentaire (longueur). La correction d un paramètre géométrique (latéralisation) oblige automatiquement la modification du parameter complémentaire (longueur). Le système Modula est un système linéaire basé sur une matrice carrée : les 3 options d offset se combinent avec les 3 options de longueur. L opérateur peut alors agir librement sur un seul paramètre sans affecter la complémentaire. Possibilité de régler la latéralisation indépendamment de la longueur. 47

48 Les systèmes modulaires non linéaires sont basés sur les variations angulaires des cols aussi sur le plan latéral. La version reproduite n est pas linéaire ou constante. Les cols courts ont une version inférieure à celles des longues. L offset est modifié (décroit) lors du passage d un col droit à un col anté / rétroversé. De même, la correction de la version n est pas linéaire. Un col court a une anté/rétroversion inférieure à celle d un col long. Alors que le système Modula est linéaire aussi sur le plan latéral (matrice carrée); la version est la même pour tous les cols et indépendante de la longueur du col choisi. L anté/rétroversion est la même pour toutes les longueurs de cols. Même les patients présentant des cols plus courts peuvent avoir une correction de la version satisfaisante. 48

49 Le passage d un col standard à un col long entraine un allongement de 7,5 mm. De même que le passage à un col court entraine un raccourcissement de 7,5 mm. Nous retrouvons les mêmes chiffres pour la modification de l offset. Passer à un offset plus grand l augmente de 7,5 mm tandis que passer à un offset plus petit le diminue de 7,5 mm. Le système Modula permet l ajustement de la latéralisation entre un minimum de 28 mm et un maximum de 54 mm. Les 3 options d offset se combinent avec les 3 options de longueurs. Dans le plan frontal, la matrice dispose de 9 positions équidistantes. Le chirurgien peut se déplacer de façon indépendante sur les deux axes. Verticalement pour le réglage de la longueur, horizontalement pour le réglage de la latéralisation. 49

50 15 cols différents permettent de couvrir les 27 points de la matrice tridimentionnelle. En combinant les options de cols avec celles des longueurs de têtes disponibles, nous disposons de 81 options différents pour restaurer au mieux la géométrie de l articulation. Ici l étude a été réalisée sur des radiographies de face, par conséquent, les positions rétroversées ou antéversées n ont pas pu être prises en compte dans ce travail. 50

51 RESULTATS Etude de l inégalité de longueur Nous avons établi pour l étude de l inégalité de longueur après la mise en place d une prothèse de hanche deux seuils. Le premier à 3 mm d inégalité, le deuxième à 6 mm. En effet, il n est pas retrouvé dans la littérature de critères précis évoluant la gêne en fonction de cette inégalité de longueur. D après l expérience que nous avons dans le Service, nous avons estimé que celle- ci est asymptomatique en dessous de 3 mm, et ressentie par le patient à partir de 6 mm. Comparaison entre la série Apta et la série Omnicase APTA Effectif n = 95 OMNICASE % col Effectif n = 96 % col p Inégalité de longueur «x» pas d inégalité de longueur mm x < 6 mm mm x Il n a pas été retrouvé de différence statistiquement significative au niveau de l inégalité de longueur entre ces deux séries (p = 0,117). Cependant nous notons tout de même une «tendance» forte à une meilleure restitution des longueurs des membres inférieurs avec un effectif plus important dans le groupe Apta (72 cas contre 61). Nous retrouvions également plus de grandes inégalités (supérieures ou égales à 6 mm) dans le groupe Omnicase par rapport au groupe Apta (10 cas contre 4). 51

52 Histogramme de répartition des inégalités de longueur pour la tige Apta Histogramme de répartition des inégalités de longueur pour la tige Omnicase 52

53 Comparaison entre les séries Apta cols 0Y et Apta cols non 0Y Cols standards «0Y» Cols «non 0Y» Effectif n = % col Effectif n = 40 % col 55 Inégalité de longueur «x» pas d inégalité de longueur mm x < 6 mm mm x p 0.65 De ma même manière que pour la comparaison précédente, nous ne retrouvons pas de différence significative entre les deux séries (p = 0,65). La série Apta cols 0Y ayant 15 cas supplémentaires par rapport à la série cols non 0Y, la comparaison des effectifs et des pourcentages ne dégage pas de différence statistiquement significative. Cela dit, nous retrouvons dans le groupe cols 0Y 27,3 % d inégalités de longueurs contre 20 % dans le groupe cols non 0Y. 53

54 Etude de la différence d offset fémoral Nous avons considéré comme significative une modification de l offset au delà de 3 mm ; que l offset fémoral ait été augmenté ou diminué. Comparaison entre la série Apta et la série Omnicase APTA OMNICASE Effectif n = 95 % col Effectif n = 96 % col p Offset «y» 0,008 Offset diminué de plus de 3 mm 6 6, ,5 Offset normal (- 3 mm y + 3 mm) 70 73, ,3 Offset augmenté de plus de 3 mm ,1 Offset normal ou augmenté 89 93, ,4 L étude de la modification de l offset fémoral entre ces deux séries montre une différence significative (p = 0,008). Nous retrouvons une restitution de l offset plus importante avec l utilisation du col modulaire par rapport au col standard (73,7 % contre 58,3 %). Par ailleurs, dans la série Apta, on note des effectifs significativement plus réduits lorsque l offset est soit augmenté de plus de 3 mm (6,3% contre 13,5%), soit diminué de plus de 3 mm (20% contre 28,1%). Notons également que dans la série Apta nous obtenons des offsets satisfaisants, c est à dire des offsets normaux ou augmentés dans 93,7% des cas, contre 86,4% dans le groupe Omnicase. 54

55 Histogramme de répartition des différences d offsets pour la tige Apta Histogramme de répartition des différences d offsets pour la tige Omnicase 55

56 Comparaison entre les séries Apta cols 0Y et Apta cols non 0Y Cols standards «0Y» Cols «non 0Y» Effectif n = 55 % col Effectif n = 40 % col p Offset «y» 0,059 Offset diminué de plus de 3 mm 4 7,3 2 5,0 Offset normal (- 3 mm y + 3 mm) 37 67, ,5 Offset augmenté de plus de 3 mm 14 25,5 5 12,5 Offset normal ou augmenté 51 92, ,0 Dans cette analyse, nous obtenons des résultats montrant une meilleure restitution de l offset fémoral dans la série de cols modulaires implantés avec un col autre que le col standard 0Y mais sans différence significative (p = 0,059). De plus, le col standard 0Y a une tendance à augmenter l offset par rapport aux autres cols modulaires (25,5 % contre 12,5 %). Taille des tiges Omnicase et Apta posées Taille des tiges Omnicase n = 96 pourcentage taille ,4 % taille ,6 % taille ,3 % taille ,5 % taille 4 4 4,2 % Nous pouvons noter que plus des 2/3 des tiges Omnicase posées dans cette étude étaient des tiges de taille 1 ou 2. 56

57 Taille des tiges Apta n = 95 pourcentage taille 1 5 5,2 % taille 2 6 6,3 % taille ,6 % taille ,5 % taille ,4 % taille ,5 % taille 7 4 4,2 % taille 8 2 2,1 % Pour les tiges Apta, ceux sont les tailles 4 et 5 qui ont été le plus implantées avec respectivement 30,5 % et 28,4 %. Nous pouvons noter que sur l effectif global des 95 patients, toutes les tailles de tiges ont dues être utilisées. Cols utilisés dans les prothèses Apta Nous retrouvons comme résultats que la majorité des cols modulaires posés sont des cols 0Y (58%), c est à dire le col désigné comme «standard» par la société Adler. Nous pouvons remarquer que sur cette série, aucun col rétroversé n a été implanté, les dysplasies acétabulaires avec antéversion du col ayant été exclues. Treize cols antéversés ont été posés soit 13,7 %. 57

58 dénomination du col version longueur offset nombre pourcentage OY droit standard standard % OC droit standard grand 1 1 % droit long standard 1 1 % OA droit court standard 0 droit standard petit 5 5,3 % OX droit court petit 4 4,2 % OZ droit long grand % OB droit long petit 0 droit court grand 1 1 % 9Y antéversé standard standard 4 4,2 % 9C antéversé standard grand 1 1 % antéversé long standard 0 9A antéversé court standard 0 antéversé standard petit 0 9X antéversé court petit 3 3,1 % 9Z antéversé long grand 1 1 % 9B antéversé court grand 0 antéversé long petit 1 1 % 9AA antéversé standard petit 0 antéversé court standard 0 9BB antéversé long petit 1 1 % antéversé court grand 1 1 % 9CC antéversé long standard 0 antéversé standard grand 1 1 % 9Y rétroversé standard standard 0 9C rétroversé long standard 0 rétroversé standard grand 0 9A rétroversé standard petit 0 rétroversé court standard 0 9X rétroversé court petit 0 9Z rétroversé long grand 0 9B rétroversé long petit 0 rétroversé court grand 0 9AA rétroversé court standard 0 rétroversé standard petit 0 9BB rétroversé court grand 0 rétroversé long petit 0 9CC rétroversé standard grand 0 rétroversé long standard 0 58

59 Complications Sur nos deux séries, Apta et Omnicase, nous n avons pas eu de luxation de la prothèse au dernier suivi. Il n y a pas eu de complication infectieuse, de fracture d implant ni de changement de matériel. 59

60 DISCUSSION Biais de l étude Choix entre tiges Omnicase et Apta L étude a consisté à comparer deux séries consécutives. La série Omnicase en premier, puis la série Apta. Lors de la constitution de cette série Omnicase, l opérateur n avait pas le choix quant au matériel implanté, seule la tige Omnicase était disponible. Puis, pour la constitution du groupe Apta l opérateur avait alors le choix lors de sa planification préopératoire entre implanter une tige Apta ou une tige Omnicase. Par conséquent il existait un biais dû à la possiblité pour l opérateur d implanter une tige Omnicase en fonction des caractéristiques du patient lors de la constitution du groupe Apta ; ce qui est en défaveur des résultats de la série Apta. Mesures radiographiques Cette étude a eu pour support unique des radiographies de bassin de face. L analyse coxométrique n a pas été réalisée sur des clichés de profil ou tomodensitométriques (TDM). Par conséquent, les avantages du col modulaire pour corriger une rétroversion ou une antéversion n ont pu être étudiés. La méthode radiologique a l avantage de la simplicité pour estimer les inégalités de longueurs des membres inférieurs. Elle est cependant imparfaite puisque les deux points de repères sont situés, l un sur la partie supérieure du fémur et 60

61 l autre sur le bassin. Elle n évalue qu une inégalité intra- articulaire coxo- fémorale sans tenir compte des causes d inégalités d origine fémorale basse ou même tibiale. Le point de repère sur le bassin est pris soit à l extrémité inférieure des U radiologiques, soit à la partie la plus basse des ischions. Il semblerait que le premier soit plus précis que le second, étant peu influencé par la version ou la rotation éventuelle du pelvis 5. Sur le fémur, la référence est située selon les auteurs sur le sommet du grand trochanter 29 ou le point le plus proximal du petit trochanter 26. Quelle que soit la technique utilisée, l évaluation radiographique reste dépendante d erreurs d agrandissement radiographique même sur images numérisées 5, de la position réelle de la hanche dans le plan frontal et sagittal 5 et d une bascule du bassin 30. Une adduction ou une flexion de hanche peuvent minorer l inégalité de longueur réelle des membres inférieurs. Une bascule fixée du bassin peut surestimer ou sous- estimer la longueur du membre inférieur 31. De même qu une rotation interne exagérée peut diminuer l offset fémoral. A l inverse, une rotation externe trop importante peut artificiellement faire augmenter l offset fémoral 4. Après la chirurgie, les protocoles radiographiques se heurtent à un écueil naturel dû à l implantation même de la prothèse. L intervention chirurgicale a restitué le plus souvent une extension de hanche perdue du fait de la coxarthrose et qui aboutit à une tendance à un allongement fonctionnel. Par ailleurs, l implantation de la prothèse peut également modifier l équilibre du bassin 5 de même que la position de la hanche opérée dans le plan frontal et sagital. Tout cela incite à la prudence quant à l interprétation des résultats d une mesure radiographique d inégalité de longueur des membres inférieurs. Outre le type de méthode radiologique utilisée, la précision des mesures radiologiques peut être remise en cause notamment face aux mesures tomodensitométriques (TDM) 4,32. Cependant, les mesures radiographiques de 61

62 l inégalité de longueur sont considérées comme reproductibles par Kjellberg et son équipe 32. Les variations entre les mesures radiologiques et TDM de l offset et de la longueur peuvent s expliquer par l influence du tilt pelvien et de la rotation du membre inférieur Sariali et son équipe ont déterminé la précision des données scannographiques en comparant la coxométrie de 223 PTH à cols modulaires non cimentés (SBS- modulaire, Symbios). Ils concluaient que l utilisation de la 3D pour la planification était supérieure aux données 2D et que la disponibilité des cols modulaires permettait au chirurgien de mieux restaurer l anatomie de la hanche. Cela dit, il est également apparu dans cette étude que pendant la pose de la prothèse, avec ses constatations per- opératoires, le chirurgien n était pas en mesure de prédire le choix du col modulaire tel que calculé par le scanner. Apparemment, les tests de stabilité per- opératoires n étaient pas concordant avec le choix de col modulaire dicté par le TDM pour restaurer l anatomie de la hanche 36. Offset de la tige Omnicase Cette étude a révélé la présence d une différence significative pour la restitution de l offset entre la tige modulaire Apta par rapport à la tige standard Omnicase. Nous pouvons nous interroger sur la reproductibilité des résultats avec une autre prothèse standard ayant moins d offset. En effet, cet implant a naturellement un offset assez élevé étant une tige latéralisée, allant de la taille 0 à 45 mm à la taille 4 à 49 mm. Par comparaison, la tige Corail (Depuy) possède un offset en fonction des tailles de tiges allant de 38 à 45,5 mm. Il est possible que si nous avions comparé la tige modulaire Apta avec une autre tige standard telle que la Corail, nous aurions obtenu des résultats plus formels. 62

63 Inégalités de longueur Analyse de nos résultats Des inégalités de longueurs de plus de 10 mm après une PTH, posant des problèmes médicaux- légaux et/ou neurologiques, sont rapportées dans environ 16 à 32% des cas dans la littérature 2,3,26,30, Au delà de 10 mm, l inégalité est ressentie par le patient 46, altérant le résultat fonctionnel final Le plus souvent les patients ressentent cette inégalité de longueur dans les premiers mois post- opératoires, les symptômes disparaissant avec le temps, mais 15% d entre eux restent symptomatiques 49 et dans plus de la moitié des cas le port d une semelle du côté non opéré est nécessaire pour améliorer leur satisfaction 37. Lorsque nous avons comparé les inégalités de longueur entre la série Apta et la série Omnicase, nous n avons pas mis en évidence de différence statistiquement significative (p = 0,117). Cela dit, une tendance se dessinait suggérant que la longueur des membres inférieurs était mieux restituée grâce aux prothèses à cols modulaires ; nous ne retrouvions pas d inégalité de longueur supérieure à 3 mm dans 75,8 % des cas dans le groupe Apta contre 63,5 % dans le groupe Omnicase. Et, de la même manière que l utilisation de cols modulaires avait une tendance à mieux restituer la longueur des membres inférieurs, nous avons pu retrouver seulement 4 inégalités supérieures à 6 mm contre 10 avec l utilisation de la tige monobloc. Même si ces résultats n ont pas de significativité sur le plan statistique, ils dégagent tout de même une tendance à une meilleure restitution des longueurs des membres inférieurs par l utilisation de prothèses à cols modulaires. 63

64 Patiente chez qui a été implantée une tige Omnicase non cimentée de taille 2 et ne présentant pas d inégalité de longueur des membres inférieurs. Lorsque nous analysons la répartition des inégalités pour les tiges Omnicase et Apta, nous remarquons une superposition des deux graphiques. Outre les deux valeurs extrêmes : une dans chaque groupe (- 12 mm dans le groupe Omnicase et + 7 mm dans le groupe Apta), les deux séries ont été homogènes. Nous notons 19 cas de raccourcissement de 3 mm ou plus dans le groupe Apta contre 24 dans le groupe Omnicase et 11 cas d allongement de 3 mm ou plus contre 4 dans le groupe Apta. La tige Apta avec l utilisation de cols modulaires permettait de mieux restituer les longueurs de membres inférieurs en limitant les cas d inégalités. 64

65 D une manière générale, nous retrouvons plus de patients ayant été raccourcis qu allongés. Cette tendance est concordante avec nos pratiques chirurgicales, favorisant un raccourcissement du membre opéré plutôt qu un allongement. Dans la comparaison que nous avons effectuée à l intérieur de la série Apta entre les groupes cols standards 0Y et les autres cols modulaires non 0Y nous retrouvions une meilleure restitution des longueurs avec un col non 0Y par rapport à un col standard : 80 % de restitution des longueurs contre 72,7 % (p = 0,65). Radiographie de bassin de face d un patient chez qui a été implanté une tige non cimentée Apta de taille 6 avec un col modulaire droit de longueur standard avec un grand offset (col 0C ). Nous ne retrouvions pas de différence de longueur des membres inférieurs pour ce patient. 65

66 Nous retrouvions également une inégalité supérieure à 6 mm dans le groupe col non 0Y contre trois parmi les cols standards 0Y. Lors de l intervention chirurgicale, chaque col modulaire non 0Y a été implanté devant la mauvaise adaptation lors des essais d un col standard 0Y ; un déséquilibre au niveau de la longueur des membres inférieurs ou de la stabilité de la prothèse. Par conséquent, chaque inadaptation dans le groupe cols modulaires non 0Y aurait été encore plus inadaptée si un col standard 0Y avait été pose. Etude des cas extrêmes Dans 4 cas dans la série Apta et dans 10 cas dans la série Omnicase nous avons mesuré après la chirurgie des inégalités de longueurs qui peuvent être symptomatiques pour le patient et nécessiter une compensation par talonette, c est à dire à partir de 6 mm. Après avoir revu toutes les radiographies, il n existait pas d inégalité des membres inférieurs préexistante au delà du raccourcissement habituel d usure lié à la coxarthrose. Après la chirurgie nous retrouvions un raccourcissement chez 3 patients de 6 mm et 1 allongement de 7 mm chez un autre patient. Dans 2 cas de raccourcissement sur 3, le col mis en place était un col modulaire standard 0Y. Le compte rendu opératoire ne mentionnait pas de difficuté au cours de l intervention et les radiographies pré- opératoires étaient sans particularitées. Le dernier patient avait été implanté avec un col modulaire antéversé de longueur standard et latéralisé en raison d un problème per- opératoire de stabilité (col 9C ). 66