Céramique classique et céramique composite dans notre quotidien articulaire…

35 ans d’utilisation clinique d’implants en céramique en orthopédie permettent aujourd’hui d’affirmer l’excellente bio-compatibilité et l’exceptionnelle résistance à l’usure du couple de friction alumine – alumine.

La dureté de ces matériaux ainsi que leurs propriétés  de lubrification expliquent l’extension finalement rapide des indications de ce couple de friction pour les prothèses totales de hanche, en Guadeloupe, même, chez des sujets actifs et musclés, souples.

La céramique d’alumine est en 2009 devenue, ici aussi, une référence avec pluieurs dizaines de hanche céramique posées parmi les  millions de composants implantés depuis 1995 dans le monde entier.

Depuis 6 ans, ce couple de frottement, agréé par la Food and Drug Administration (FDA) est posé aux Etats-Unis.

Depuis 35 ans, les progrès industriels sont donc décisifs en ce qui concerne la matière elle-même.

Quant aux designs des implants, ceux-ci s’améliorent aussi  grâce à la collaboration entre les chirurgiens et les céramistes aussi bien en matière de prothèse totale de hanche que dans des indications, encore marginales encore il y a 4 ans, comme l’arthroplastie de genou.

L’ Alumine Matrice Composite ou AMC ne faisait que reprendre les principes de renforcement des céramiques, mais présenterait une résistance mécanique supérieure à celle de l’alumine tout en conservant un taux d’usure aussi faible.

L’adjonction d’un faible pourcentage d’oxyde de zirconium dans une matrice d’alumine renforcerait celle-ci tout en gardant la stabilité structurelle, caractéristique des alumines.

Le premier principe en serait la capacité de transformation de phase.

Suite à l’apparition accidentelle d’une fissure, l’espace libéré entre les grains d’alumine permettrait aux grains d’oxydes de zirconium de passer de la phase tétragonale à la phase monoclinique.

Cette transformation s’accompagne d’une augmentation de volume qui empêche, par effet  » clou « , la fissure de se propager.

Renforcement de la matrice d’alumine par adjonction de particules d’oxyde de zirconium.

Déviation de la micro fissure grâce aux cristaux en forme de “barettes”

Le second principe de renforcement est obtenu par dissipation de l’énergie grâce à l’oxyde de strontium reparti de façon homogène dans la matrice d’alumine.

La forme particulière de ces cristaux en  » barrettes  » empêcherait la propagation des fissures par déviation.

L’AMC est une donc alumine renforcée et sa combinaison en couple de frottement de l’alumine classique avec l’AMC est possible.

Le couple Alumine-AMC que j’utilise en 2009 présenterait en terme d’usure des résultats comparable au couple Alumine Alumine que j’utilise depuis plus de 15 ans.

Toutefois, le coût de la matière première, des étapes de production et de la durée de production feraient de l’AMC une céramique plus onéreuse.

Céramique composite et arthroplasties de hanche

Têtes Fémorales et Inserts

La gamme de design des cônes morse serait étendue grâce aux possibilités mécaniques de ce  matériau.

Certaines applications  limitées dans le passé, telle l’usage d’une tête fémorale céramique sur une tige fémorale en cobalt chrome  serait possible grâce à la résistance mécanique améliorée du matériau.

Résistance à la fracture d’une tête fémorale de 28 mm 12/14 L de différentes céramiques

Les exigences de la FDA en matière de résistance à la fracture pour les têtes fémorales ( >46 KN) sont donc dépassées.

L’AMC permettrait de réduire l’épaisseur des inserts en céramique, mais est-ce bien prudent ?

Un insert en céramique plus fin permettrait certes d’utiliser une tête fémorale plus grosse sans devoir choisir une cupule métallique de diamètre supérieur…

Têtes fémorales de révision

Tête fémorale de révision

Je ne recommande pas l’utilisation d’une tête fémorale en céramique sur un cône endommagé car des pics de contraintes importants ainsi créés, fragiliserait cette tête en céramique.

Toutefois, grâce à ses propriétés mécaniques supérieures, l’AMC permettrait d’utiliser une tête en céramique spéciale sans réviser la tige fémorale…

De telles têtes de révision seraient combinées à un manchon métallique en titane qui autoriserait le remplacement (sans risque ?) d’une tête en céramique sur un cône déjà utilisé.

Trois tailles de têtes seraient utilisables avec 4 tailles de col, dans bien des systèmes modulaires proposés en 2009.

De telles têtes fémorales de révision ne seraient utilisables que sur des tiges auparavant validées par le céramiste…

Double mobilité… céramique

La cupule à double mobilité polyéthylène est volontiers utilisée en Europe et particulièrement en France, patrie de la bipolaire qui marche (SEM, Bréard, Paris).

Ce principe a tôt fait de démontrer cliniquement ses capacités à réduire le risque de luxation des la fin des années 60 : prothèse intermédiaire SEM (modèles « bipolar » anglo-saxons plus discutables).

Cependant les complications liées à l’usure de la pièce en polyéthylène (surtout le modèle provincial à PE mobile en convexité) SONT (très) problématiques.

La tripolaire entièrement en céramique présenterait les avantages d’une cupule à double mobilité pour sa résistance à la luxation, et les avantages du couple céramique céramique pour son faible taux d’usure.

Ce système tripolaire serait composé d’une tête de 22.2 mm, d’une pièce intermédiaire bipolaire de 22.2/32 mm et d’un insert de diamètre intérieur de 32mm.

Tous les composants seraient en céramique composite Biolox® Delta, sans « sandwich » en PE source de rupture probable..

Taux de fracture inconnu en 2009

Prothèse de genou de Jane Seymour Fonda (Santa Monica, California, patrie de l’aerobic)

L’introduction de l’AMC permettrait et PERMET la réalisation de composants spécifiques pour les prothèses totales de genou.

Dans un récent passé, l’utilisation de la céramique se limitait par à des composants épais avec des formes simples.

Des applications sont à l’étude concernant les implants de phalange, de cheville et pour le rachis…

Des travaux seraient en cours pour modifier et le traiter les surfaces des céramiques afin de rendre l’ostéo-intégration possible et de s’affranchir de l’interface métallique d’ancrage.

Conclusion

Au cours des trois dernières décennies la céramique confirme d’excellents résultats cliniques, son usage n’a pas cessé de s’élargir, englobant aujourd’hui non pas tant le marché américain que des indications sans cesse plus larges aux sujets actifs musclés, chez lesquels le risque de fracture existe..

Le couple alumine-alumine reste en 2009 toutefois considéré comme un référence, même en Guadeloupe…

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