Influenza

farmacologica sulla

osteointegrazione

Luigi SarcinaLuigi Sarcina

S.C. Ortopedia e Traumatologia - Ospedale San Giovanni di DioDirettore: Alessandro Petrini

Evoluzione demografica

Artrosi…

Alterazione Alterazione quantitativa: quantitativa:

Riduzione della densità Riduzione della densità osseaossea

• Diminuita resistenza ai carichiDiminuita resistenza ai carichi • Ridotta elasticità Ridotta elasticità

• Diminuita capacità di assorbire leDiminuita capacità di assorbire le sollecitazioni meccanichesollecitazioni meccaniche

Qualità dell’osso

• Il framework trabecolare ridotto e disorganizzato nella sua disposizione tridimensionale

• L’osso corticale si riduce in spessore ed aumenta il diametro del canale midollare

Alterazione qualitativa: Alterazione qualitativa:

Alterazione dell’architettura Alterazione dell’architettura osseaossea

Qualità dell’osso

Doll e coll. nel 2003, hanno dimostrato che l’osteoblasta di un individuo anziano presenta:

• Alterazioni della citologia e del citoscheletro, • Riduzione della capacità sintetica della

fosfatasi alcalina, osteocalcina e collagene

• Riduzione della sintesi dei fattori di proliferazione

e differenziazione preosteoblastica;

• Riduzione delle cellule osteoprogenitrici e del numero

e dell’attività degli osteoblasti

Qualità dell’osso

Osteoporotic Fracture

Campaign

International society

for fracture repair

International society

for fracture repair1. Definire epidemiologia e

patogenesi delle fratture da

fragilità

2. Utilizzare impianti e dispositivi

dedicati alle fratture da fragilità

3. Intervenire nella prevenzione

secondaria

Nel mondo si stimano 1,66 milioni di fratture

di femore ogni anno

Attualmente la metà di queste fratture avviene

in Europa e nel Nord America

Fratture del

femore da fragilità

0

200

400

600

800

1000

1200

2000 2010 2020 2030 2040 2050

MenWomen

Incidenza delle fratture del femore prossimale

in Europa

•Trattamento : Osteosintesi con viti cannulate

•Complicanze :

Osteonecrosi 8% Pseudoartrosi 5%

Fratture mediali

composte

Fratture da fragilità

Osteosintesi

• Complicanze:

Pseudoartrosi 30%

Osteonecrosi 25-30%

Trattamento :

Fratture mediali

scomposte

Prote

si

Fratture da fragilità

Minore stabilità dei mezzi di sintesi

Minore tenuta delle viti

Minore resistenza all’interfaccia osso-impianto

Osteoporosi

Frattura da fragilita’

Una recente revisione della letteratura sulle complicanze in pazienti trattati per frattura del femore prossimale ha evidenziato un aumento della percentuale di cut-out, Ri-frattura o mobilizzazione dei mezzi di sintesi in pazienti con osteoporosi

Osteoporosi e guarigione

della frattura: studi

sull’uomo

Goldhahn J et al. Osteoporos Int 2008;19(6):761-772

Goldhahn J et al. Osteoporos Int 2008;19(6):761-772

Outcome

Categoria

p

Osteoporosi n/N (%)

No osteoporosi N/N (%)

Gradi singh 1-3 Gradi singh 4-6

Cut-out

PankovichDavis Yoshimine Kawaguchi

1/13 (7,7)12/24 (50,0)5/14 (35,7)3/44 (6,8)

0/55 (0,0)9/34 (26,5)0/20 (0,0)3/16 (19,8)

0,1910,0970,0070,328

Fallimento della fissazione

Pankovich Kim Nordin

8/13 (61,5)40/85 (47,1)5/23 (21,7)

1/55 (1,8)9/93 (9,7)5/37 (13,5)

<0,00

1<0,050,485

Ri-Frattura

Pankovich 2/13 (15,4) 0/55 (0,0) 0,034

Fallimento meccanico

Barrios 25/66 (59,5) 8/47 (21,1) <0,05

Osteoporosi e guarigione

della frattura

Vi sono dispositivi in Vi sono dispositivi in grado grado

di aumentare la di aumentare la stabilità estabilità e

l’integrazione l’integrazione dell’impianto ?dell’impianto ?

Dispositivi da utilizzare

• Polimetil-metacrilato (cemento)

• Cementi riassorbibili (Norian, Chronos

inject…)

• Rivestimenti bioattivi

1.Reazione esotermica

2.Possibile necrosi dei tessuti

3.Possibile osteolisi da detriti del

cemento

Polimetil

metacrilato

Cementi riassorbibili

Norian SRS

1. Cemento in apatite

carbonosa (calcio

inorganico e fosfati)

Norian; Cementi a

base di fosfato o

solfato di calcio

Calcibon

2. Iniettabili con

siringa

3. Solidificano in situ e

riproducono la fase

minerale dell’osso

4. Si rimodellano nel

tempo e vengono

sostituiti dall’osso

ChronOS

Inject

Calcibon,

Biobon

Impianti rivestiti in Impianti rivestiti in idrossiapatiteidrossiapatite

Rivestimenti

bioattivi

1. HA favorisce la crescita

ossea

2. Favorisce l’integrazione degli

impianti anche in presenza di

micromovimenti

3. Diminuisce la percentuale di

fallimento ?

• Efficacia a lungo termine dimostrata solo in animali da esperimento

• Incoraggianti risultati in campo clinico solo con follow-up clinico a breve termine

• Presumibile difficoltà nella rimozione degli impianti in caso di reintervento (perdita significativa di osso)

Moroni A, CORR 2004 Stern R, Injury Moroni A, CORR 2004 Stern R, Injury 20072007

Rivestimenti bioattivi

(idrossiapatite)

Stabilità dei mezzi di sintesiStabilità dei mezzi di sintesi

Guarigione della Guarigione della fratturafrattura

Terapia farmacologica

Implant fixation enhanced by

intermittent treatment with

parathyroid hormone

Skripitz, R.; Aspenberg, P JBJS 2001.

Stabilita’ dei mezzi di sintesi

Paratormone PTH

…

Bifosfonati (studi clinici)

L’alendronato aumenta le resistenza meccanica delle fichesL’alendronato aumenta le resistenza meccanica delle fiches

Stabilita’ dei mezzi di sintesi

Alendronate Inhibits Bone Resorption at the Bone-screw Interface.

Takahiro Miyaji et Al, Clin. Orthop. Rel. Res, 2004

Rats ( 50 μg/kg/die) vs 1 μg/kg/die

Stabilità degli impianti Stabilità degli impianti protesiciprotesici

Terapia farmacologica

Maggiore durata degli Maggiore durata degli impianti protesiciimpianti protesici

““..Osteolysis and aseptic ..Osteolysis and aseptic

loosening around THA is believed loosening around THA is believed

to be initiated a macrophage to be initiated a macrophage

response to prosthetic wear debris response to prosthetic wear debris

resulting in the release of various resulting in the release of various

inflammatory mediators. These inflammatory mediators. These

mediators cause a maturation and mediators cause a maturation and

stimulation of osteoclasts stimulation of osteoclasts

resulting in periprosthetic bone resulting in periprosthetic bone

resorption and component resorption and component

loosening..”loosening..”

Stabilita’ degli impianti

protesici

Schmalzried TP, Callaghan JJ: “Wear in total hip and knee replacement” J.B.J.S. 81/A,1, 115-136, 1999.

TIPO 1: Usura determinata da due superfici di carico TIPO 1: Usura determinata da due superfici di carico

create per avere movimento reciproco (testina ed create per avere movimento reciproco (testina ed

inserto in polietilene).inserto in polietilene).TIPO 2: Usura determinata dal movimento reciproco di TIPO 2: Usura determinata dal movimento reciproco di

una superficie di carico con una seconda non articolare una superficie di carico con una seconda non articolare

(testina e metal-back acetabolare per rottura del (testina e metal-back acetabolare per rottura del

polietilene).polietilene).TIPO 3: Usura determinata da due superfici di carico TIPO 3: Usura determinata da due superfici di carico create per avere movimento reciproco, ma con create per avere movimento reciproco, ma con l’interposizione di una terza particella originata dai detriti: l’interposizione di una terza particella originata dai detriti: ““Third body wearThird body wear” .” .TIPO 4: Usura determinata da due superfici entrambe non TIPO 4: Usura determinata da due superfici entrambe non create per avere movimento reciproco (polietilene e create per avere movimento reciproco (polietilene e metal-back).metal-back).

Stabilita’ degli impianti

protesici

Alendronate prevents periprosthetic bone loss- 2 years results.(Charnley)

A.Leung et Al., 1999

Inhibition of Osteolysis by bisphosphonates in Canine Total Hip Arthroplasty (THA) Model

Harry E. Rubash

Alendronate reduces periprosthetic bone loss after uncemented primary totally THA: A prospective

randomized study. (Omnifit Stryker Howmedica)Petri K. Venesmaa et Al.,J.B.M.R., 2001

ALN 5mg/die per 24 settimane

49 pz (46-81y) 10mg ALN + 500mg Ca/die per 2 anni

DXA: BMD=1,4±0,76% (ALN) -0,4±1,75% (Placebo)

10mg ALN ± 500mg Ca/die per 6

mesi DXA: BMD= -9,9% (Ca) vs -2,6%

(ALN+Ca)

Stabilita’ degli impianti

protesici

Effect of Alendronate on periprosthetic bone loss after TKA: A one years randomized controlled trial

of 19 patients.(Duracon-Howmedica; Nexgen-Zimmer; AGC-Biomet)

T.A.Soininvaara et Al., 2002

Alendronate prevents femoral periprosthetic bone loss following THA : prospective randomized double

blind study. (PPF Stem)Mohammad Arabmotlagh ,

2006

19 pz 10mg ALN + 500mg Ca/die per 1 anno

DXA: BMD= -14,3%-23,6% (Ca) ; 0,48-5,5%

(ALN+Ca)

51 pz I 20mg ALN/die per 2 mesi + 10mg/die per 2 mesi

II 20mg ALN/die per 2 mesi + 10mg/die per 4

mesi III Placebo; DXA: BMD= - 10% (ALN) -26%

(Placebo)

Stabilita’ degli impianti

protesici

Effect of Risedronate on bone metabolism after THA: A prospective randomized study

Plamen Kinov et Al., Acta Orthop. Belg.,2006

Stabilita’ degli impianti

protesici

24 pz, THA ibride: 12 pz 35mg RSD/week per 6 mesi; 12 pz controlli

Markers sierici ed urinari (BAP, Osteocalcina, Desossipiridolina),DXA,

preop.,3-6 mesi f.u. Risultati: No ≠ al controllo RX, riduzione

dei markers ed DXA (BMD 1.01%) a 6 mesi

Risedronate reduces postoperative bone resorption after cementless THA

S. Yamasaki et Al. Osteoporos Int, 2007

43 pz, THA non cementate: 22 pz 2,5mg RSD/die per 6 mesi; 21 pz controlli

Markers sierici ed urinari (BAP, NTX type 1 collagen),DXA, preop.,3-6

mesi f.u. Risultati: No ≠ al controllo RX, riduzione dei markers,

DXA (BMD 11.9% vs 20.2% zona 7) a 6 mesi The effect of Risedronate on bone mineral density after THA D.F.Scott et

Al., Poster THA non cementate: 5mg RSD/die da 1 settimana preop. per 2 anni;

DXA, preop., 1 settimana, 6 settimane, 6 mesi, 1 anno, 2 anni

f.u. Risultati: No ≠ al controllo

RX, DXA (BMD 4.23% vs 11.93% ) a 2 anni

The effect of Risedronate on bone mineral density after THA D.F.Scott et

Al., Poster

Local Bisphosphonate Treatment Increases Fixation of Hydroxyapatite-Coated Implants inserted with Bone

Compaction T. Jakobsen et Al..J.Orthop. Res.,2008

Osteointegration of Cementless Implants with Different Biphosphonate Regimens

C. Eberhardt et Al., Clin. Orthop. Rel. Res.,2006

55 rats, 3 gruppi: G1 25 μg/kg/die IBN per 28 giorni; G2 28X25 μg/kg/one shot; G0

controlli Femural nail Ti sx

Ti rivestiti in HA dx

Stabilita’ degli impianti

protesici

DXA: BMD periprotesica;

The bisphosphonate ibandronate accelerates osseointegration of hydroxyapatite-coated cementless implants in an animal

model C. Eberhardt et Al., J.Orthop. Sci.,200688 rats, 4 gruppi: 1.0,2.5,5.0 μg/kg/die IBN per 42 giorni; G0 controlli

Risultati: 5 μg/kg/die aumenta del 60% l’osteointegrazione degli Impianti Ti+HA vs gruppo

di controllo

10 dogs: cilindri in Ti impiantati nelle tibie prossimali ;

Risultati: applicazione locale di IBN sugli impianti

aumenta la BMD periprotesica, la resistenza e la rigidità

dell’impianto

Local peroperative treatment with a bisphosphonate improves the fixation of total knee prostheses

A randomized double blind radiostereometric study of 50 pz M. Hilding et Al. Acta.

Orthop.,200750 pz, 1mg di IBN applicato alla superficie ossea tibiale un minuto prima della

cementazione; f.u.1 giorno/6,12,24 mesi; nessun allentamento asettico;

la maggior migrazione dell’impianto tibiale è stata

rilevata (RSA) nel f.u a 6 mesi

Stabilita’ degli impianti

protesici

Strontium-containing hydroxyapatite bioactive bone cement in revision hip arthroplasty

G.X. Ni, et Al.,2006Confronto tra PMMA e cemento (Sr-HA) in THR in modelli

animali; Maggiore osteointegrazione nel gruppo Sr-

HA

Nonostante siano stati

intrapresi molti studi,

non esiste ancora

un indice clinico

che valuti direttamente

l’effetto

della terapia farmacologica

a lungo termine nell’uomo

sulla

stabilità dei mezzi di sintesi e

degli impianti protesici !

Goldhahn J et al. Bone 2008;43:343-347

Conclusioni

Grazie per la

cortese

attenzione!