Les substituts osseux synthétiques

FSI18-FDM- BHA- 004, Auteur ABI/TSE le 07/09/05 (ABI), vérificateur DC/JMB le (), vérificateur DTD/TSA le (), approbateur DQ/DDR le () Les substituts osseux synthétiques II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme EXEMPLES D UTILISATIONS «Reprise de prothèse de hanche» «Reconstruction acétabulaire» II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme 1

EXEMPLES D UTILISATIONS «Arthrodèse vertébrale ou cervicale : remplissage de cage» EXEMPLES D UTILISATIONS «Comblement osseux après résection de tumeur» Maîtrise Orthopédique n 125 Maîtrise Orthopédique n 125 «Comblement osseux en chirurgie r éparatrice» «Comblement osseux dans des cas de fusion vertébrale ou cervicale» «Comblement de site de prélèvement iliaque» EXEMPLES D UTILISATIONS «Ostéotomie tibiale» EXEMPLES D UTILISATIONS «CHIRURGIE DENTAIRE» Membrane sinusienne relev ée «Comblement parodontal» «Chirurgie implantaire : élévation sinusienne» Substitut osseux Membrane résorbable Particules d os autologue «Comblement apicale» www.maitrise-orthop.com www.dentalespace.com «Chirurgie implantaire : élévation de la crête alvéolaire» www.paro.org 2

L OS NATUREL ET SES MECANISMES DE REMODELAGE «Os Long» II. Les substituts osseux OS NATUREL : COMPOSITION Collagène + cristaux d hydroxyapatite (polymère) + (céramique Ca 10(PO 4) 6(OH) 2 ) Epiphyse Diaphyse Cartilage Tissu osseux spongieux Canal médullaire Os compact Périoste Caractéristiques techniques de la gamme Os compact = fonction mécanique Os spongieux = fonction métabolique Métaphyse Epiphyse L OS NATUREL ET SES MECANISMES DE REMODELAGE L OS NATUREL ET SES MECANISMES DE REMODELAGE «Structure de l os long» Artère Périoste Système circonférentiel externe Ostéone Lamelles d un Ostéone «L os Un tissus en perpétuel renouvellement» Vaisseaux des canaux de Wolkmann Trébécules d os spongieux 3

L OS NATUREL ET SES MECANISMES DE REMODELAGE «La formation de l os par les ostéoblastes» L OS NATUREL ET SES MECANISMES DE REMODELAGE «La résorption de l os par les ostéoclastes» Ostéoblaste 20-30 µm Schéma d un ostéoclaste Ostéoclaste 100 µm L OS NATUREL ET SES MECANISMES DE REMODELAGE «Le remodelage» Le remodelage est stimulé par les contraintes mécaniques. Ainsi, la structure de l os lui permet de s opposer de façon optimale aux contraintes qui lui sont imposées II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme 4

LES DIFFERENTS TYPES DE SUBSTITUTS OSSEUX LES PHOSPHATES DE CALCIUM CLASSIFICATION DES PHOSPHATES DE CALCIUM EN FONCTION DE LEUR VITESSE DE RESORPTION HAP < HAP déficiente en Ca < oxy-hap < b-tcp < a-tcp < TCPM ASSOCIATION DE DEUX PHOSPHATES DE CALCIUM L Hydroxyapatite (HAP) Ca 10(PO 4) 6OH 2 Le Phosphate tricalcique β (TCP) Ca 3(PO 4) 2 BIPHASES : HAP/TCP MATERIAUX BIOCOMPATIBLE, OSTEOCONDUCTEUR ET SEMI-RESOEBABLE II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme Exemple : «ostéotomie tibiale» Images : site Internet Ma îtrise Orthopédique CAHIER DES CHARGES CAHIER DES CHARGES SUBSTITUT OSSEUX 1. Biocompatible 2. Ostéoconducteur 3. Biorésorbable 4. De forme adaptable 5. Résistant mécaniquement 5

-Forme -Microporosité LES PROPRIETES DES SUBSTITUTS OSSEUX Blocs géométriques - Composition Hydroxyapatite «HAP» Phosphate Tricalcique b «TCP» -Macroporosité 1 mm 100 µm Granulés Pénétration des cellules et fluides biologiques taux de micropores taille des micropores surface spécifique (m ²/g) Vitesse de r ésorption Maniabilité taille des macropores taux de macropores forme des macropores taille des macro-interconnections Biocomp. Ostéocond. Résorp. Résistance mécanique II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme PROCESSUS DE FABRICATION LES CONTROLES QUALITE 70% Poudre d HAP HOMOGENEISATION Dispersant Contrôle Fournisseurs -Audit Certification ISO 13485 30% Poudre de TCP Eau osmosée Fournisseur HAP Fournisseur TCP Fournisseur DISPERSANT Fournisseur RENFORT Fournisseur POROGENE Fournisseur EAU OSMOSEE INTRODUCTION DU RENFORT INTRODUCTION DU POROGENE COULAGE (Séchage en étuve à 40 C) DELIANTAGE FRITTAGE (600 C) (1200 C) Temp érature Forme Taille Taux 2 mm 2 mm Contrôle technique des matières premières - Impuretés présentes - Phases présentes (uniquement HAP et TCP) MELANGE DES CONSTITUTANTS MOULAGE DELIANTAGE FRITTAGE Contrôles en cours de fabrication - Masses introduites - Temps de opérations minutées - Enregistrement des opérations effectuées et des paramètres de réglage DECOUPE ou BROYAGE DECOUPE Contrôle de la morphologie de la porosité Macroporosité Microporosité Contrôles systématiques Contrôles périodiques 6

LES CONTROLES QUALITE (suite) Contrôle Technique produit - Dimensions - Porosité - Aspect de surface Contrôle Technique produit - Phases présentes (DRX) DECOUPE DECONTAMINATION Contrôle des procédés Contrôle Technique produit - Impuretés présentes (ICP) CONDITIONNEMENT Contrôle Technique produit - Audits de dose (ISO11137) II. Les substituts osseux Contrôle stérilisation - Conformité du certificat - Couleur de la pastille indicatrice Contrôles systématiques STERILISTATION VENTE Caractéristiques techniques de la gamme Contrôles périodiques LES FORMES DE LA GAMME : CARACTERISTIQUES GRANULES - 0,5 mm - 1 mm - 2 mm - 4 mm BLOCS - Parallélépipèdes - Cylindres - Coins - Formes spécifiques 2 VARIANTES Macro-Ingrowth (Non commercialisé) Strong (Coins uniquement) FSI04-FDM- BHA- 001 Phases cristallo. (Diffraction X) Impuretés (ICP : induced coupled plasma) Dimensions Macro- Ingrowth Strong HAP 70 + 5% TCP 30 +5% Pas de pic parasite par rapport au spectre de référence As < 3 ppm Pb < 30 ppm Hg < 5 ppm Cd < 5 ppm Zn + Cd + Pb < 50 ppm Fe + Cu + W + Si < 500 ppm Mg < 9000 ppm Na < 10000 ppm F < 150 ppm Ni < 10 ppm Mn < 48 ppm Cr < 100 ppm Al < 100 ppm Zr < 500 ppm + 0,5 mm (sauf forme spécifique) Granulate 0.5 mm : 300-600 µm 1 mm : 600-1250 µm 2 mm : 1250-2500 µm 4 mm : 2500 4000 µm Normes / références ISO13779-1 (2000), 4.2 7

: CARACTERISTIQUES : LA POROSITE FSI04-FDM- BHA- 001 % porosité Taille du porogène Résistance en compression Macro- Ingrowth 71 + 3% 600-1250 µm 1,5 MPa 70 + 2% 300-600 µm 10 MPa Strong 60 + 2% 300-600 µm 20 MPa Granulate Env. 72 % 50 1500 µm X Normes / Référence Macroporosité (x20) Macro-Ingrowth Strong Teneur en endotoxines (LAL) Stérilité < 2,5 EU STERILE (SAL = 10-6) PHEUR 2.6.14 (SE2408) ISO 11137 (1995) NF EN 552 (1994) Microporosité (x500) Porogène : 600-1250 µm Porogène : 300-600 µm Porogène : 300-600 µm Frittage à 1150 C Frittage à 1150 C Frittage à 1300 C : INTERCONNECTIVITE (méthode d investigation) : INTERCONNECTIVITE (Résultats) Pression LA POROSIMETRIE MERCURE Exemple 1 Exemple 2 P1 Macro-Ingrowth POROSIMETRIE MERCURE Échantillon poreux Capillaire Mercure D1 P1 V1 P2 D2 V2 D2 P2 D1 V2 30 µm 0,7 µm 15 µm 0,7 µm Strong D2 < D1 P2 > P1 15 µm «Mesure du volume poreux (V) accessible par une taille d interconnexion (D) donnée» 8

IN VITRO : PROTCOLE Culture d ostéoblastes (prélevés sur explants d os spongieux humain) Sur les 3 types de substituts osseux Pendant 4, 8, 15, 21 et 28 jours Essais r éalis és : - Imagerie MEB - Coupes histologiques après coloration au bleu de méthylène II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme Macro-Ingrowth Strong IN VITRO : TEST DE VIABILITE CELLULAIRE M.T.T. IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES Densité optique 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Test MTT : la densité optique est reliée au nombre de cellules viables Macro-Ingrowth Strong Contrôle J4 J8 J15 J21 J28 Temps de culture (Jours) PAS DE DIFFERENCE SIGNIFICATIVE ENTRE LES 3 BIOMATERIAUX 1 ère étape : Croissance exponentielle Pas de cytotoxicité 2 ème étape : stabilisation et décroissance mort cellulaire par inhibition de contact M.E.B. La croissance cellulaire se fait de façon centrifuge à partir de la goûte d ensemencement OSTEOBLASTES J8 J0 J8 9

IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES M.E.B. OSTEOBLASTES M.E.B. J21 OSTEOBLASTES J21 J0 Strong J8 J21 A J21 les 3 substituts sont entièrement recouvert par les ostéoblastes Dans le même temps les cellules pénêtrent dans les macroporosités IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES Coupes histologiques OSTEOBLASTES J21 H = 2 mm h Macro-Ingrowth Porogène : 600-1250 µm Interconnections : 30 µm h = 2/3 H 50 µm & Strong Porogène : 300-600 µm Interconnections : 15 µm h = 1/2 H Les cellules s accrochent au matériau par l intermédiaire de prolongements cytoplasmiques 15 µm permettent le passage des ostéoblastes Vitesse de pénétration liée à la «densité d interconnections» 10

IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES IN VITRO : OBSERVATIONS M.E.B. ET HISTOLOGIQUES M.E.B. M.E.B. OSTEOBLASTES OSTEOBLASTES J8 J8 Les cellules tapissent les macroporosités Les prolongements cytoplasmiques s accrochent dans les microporosités IN VIVO (LAPINS) : METHODOLOGIE II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme OBJECTIF : Étudier l intégration osseuse des 3 types d implants à 3 et 6 mois chez le lapin 3 mois 6 mois Lapin 1 A & MI Lapin 7 A & MI Lapin 2 A & MI Lapin 8 A & MI Lapin 3 A & S Lapin 9 A & S Lapin 4 A & S Lapin 10 A & S Lapin 5 MI & S Lapin 11 MI & S Lapin 6 MI & S Lapin 12 MI & S A : M-I : Macro-Ingrowth S : Strong Coupe en biseau Pour chaque lapin : Implantation dans l ulna de chacune des pattes ant érieures (2 types d implant par lapin) 11

IN VIVO (LAPINS) : µ-radio IN VIVO (LAPINS) : Coupe Histologique Coupe d épaisseur 100 µm Coupe 50 µm - Coloration May-Gr ünwald-giemsa Gris: Os minéralisé Noir : Tissus non minéralisés Beige : Os minéralisé Noir : Substitut osseux Bleu : Cellules et tissus non minéralisés Blanc : Substitut osseux IN VIVO (LAPINS) : RESULTATS IN VIVO (LAPINS) : RESULTATS May-Grünwald-Giemsa 1 mm 500 µm Macro-Ingrowth REPOUSSE OSSEUSE (3 MOIS) 1 mm 500 µm 2 mm 500 µm Strong QUANTIFICATION DE LA REPOUSSE A 3 ET 6 MOIS (Méthode stéréologique) Progression de la repousse entre 3 et 6 mois Pas de différence entre les 3 types de biomatériaux : - les interconnections permettent la repousse osseuse à la même vitesse Strong 6 mois Coloration May-Grünwald-Giemsa Mauvaise osté ointé gration 2 mm µ-radio Fort écart-type (mauvais ostéointégration de certains implants) - Migration car pas d ostéosynthèse - Mauvais contact os-implant car coupe en biseau 12

IN VIVO (LAPINS) : RESULTATS IN VIVO (LAPINS) : RESULTATS 200 µm QUALITE DE LA REPOUSSE OSSEUSE Strong (3 mois) 500 µm RESORPTION (6 MOIS) Macro-Ingrowth Strong 2 mm 2 mm 2 mm 200 µm (6 mois) Lumière normale Lumière polarisée La densité de l os minéralisé présent dans les porosités est équivalente à celle de l os environnant Le tissus osseux formé dans les porosité est bien lamellaire RESORPTION : Macro-Ingrowth > > Strong Résorption par les ostéoclastes? ou érosion mécanique? ou dissolution aux joints de grain? Les 3? : INSTRUCTIONS DE POSE II. Les substituts osseux Caractéristiques techniques de la gamme Vérifications préalables : - Vérifier la présence de la pastille rouge indicatrice de stérilisation - Vérifier que le conditionnement n est pas endommagé - Vérifier la date de péremption Préparation : - Imprégner l implant avec du sérum ou de la moelle osseuse autogène Pose : - Il faut veiller au bon contact os / implant Usinage blocs : scies sagittales meules diamantées - Veiller à la bonne stabilité de l implant - Mettre en place une structure de soutient si les contraintes sont trop importantes pour la céramique Suivi : - Suivi radiologique : positionnement - cicatrisation Se reporter à la notice du fabricant 13

: CAS CLINIQUES EN ORTHOPEDIE : CAS CLINIQUES EN ORTHOPEDIE Pr. Carret, Octobre 2001 (Hôpital Édouard Heriot, Lyon) REPRISE DE PTH Pré-op. Post-op. Pr. Carret, Janvier 2003 (HEH) Mme ARAG 07/2002 (pré-op.) RUPTURE LCP + OSTEOTOMIE TIBIALE DE VALGISATION PAR ADD. INT. 03/2003 (2 mois) 03/2003 (2 mois) «Au niveau du cotyle : comblement des trous des plots qui sont importants (2 cm) par des cubes» 01/2003 (post-op) Pose Strong Blocs concassés Début d ostéointégration : CAS CLINIQUES EN CHIRURGIE DENTAIRE : CAS CLINIQUES EN IMTOLOGIE DENTAIRE Dr H. Godefroy, 2002 ODONTOLOGIE Douleur et mobilité autour de la 45 Diagnostique : inflammation étendue autour de la 45. Passage de la sonde le long de la racine. 08/08/2003 : prescription antibiotique Zithromax pendant 3 jours 25/08/2003 : curetage puis implantation Granulés 0,5 mm Pas de suture, pas de ciment. 08/08/2003 : Pré-op. 25/08/2003 : Post-op. Pose Strong 05/12/2003 : 4 mois Blocs concassés 15/12/2003 (4 mois) : «dent fixe, pas d inflammation gengivale, la sonde ne pénètre plus le long de la racine» Pose Granulés 0,5 mm Fermeture Dr H. Godefroy, 2002 RELEVEMENT DE LA CRETE ALVEOLAIRE EN 1 TEMPS À 6 mois : «bonne consolidation de l os et stabilité de l implant» 14

Substitut osseux synthétique Premières recherches : Sep. 1998 Premières implantations cliniques : Octobre 2001 (Hôpital Édouard Heriot, Lyon) Publications : - BIGNON et al. «Effect of ball milling on the processing of bone substitutes with calcium phosphate powders» Journal of Biomedical Material Reasearch, applied biomaterials 63 (2002) 619-626. - CHOUTEAU et al. «Culture cellulaire d ostéoblastes et de fibroblastes sur substitut osseux poreux en phosphate de calcium» : Revue de chirurgie orthopédique89 (2003) 44-52. - BIGNON et al. «Effect of micro and macroporosity of bone substitutes on their mechanical properties and cellular response» : Journal of material science : materials in medecine 14 (2003) 1089-1097 15