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IRCCS Ospedale San IRCCS Ospedale San Raffaele Milano Raffaele Milano U.O. Ortopedia e Traumatologia U.O. Ortopedia e Traumatologia *Scuola di Specializzazione di Ortopedia *Scuola di Specializzazione di Ortopedia Perugia Perugia Paolo Sirtori Paolo Sirtori , Rashwan Gogue*, Riccardo , Rashwan Gogue*, Riccardo Cecchinato Cecchinato e e Gianfranco Fraschini Gianfranco Fraschini RAZIONALE DEL TRATTAMENTO RAZIONALE DEL TRATTAMENTO FARMACOLOGICO DA ASSOCIARE FARMACOLOGICO DA ASSOCIARE AD UN IMPIANTO DA REVISIONE AD UN IMPIANTO DA REVISIONE

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IRCCS Ospedale SanIRCCS Ospedale San Raffaele MilanoRaffaele Milano U.O. Ortopedia e TraumatologiaU.O. Ortopedia e Traumatologia

*Scuola di Specializzazione di Ortopedia*Scuola di Specializzazione di OrtopediaPerugiaPerugia

Paolo SirtoriPaolo Sirtori, Rashwan Gogue*, Riccardo Cecchinato , Rashwan Gogue*, Riccardo Cecchinato

ee

Gianfranco FraschiniGianfranco Fraschini

RAZIONALE DEL TRATTAMENTO RAZIONALE DEL TRATTAMENTO FARMACOLOGICO DA ASSOCIARE FARMACOLOGICO DA ASSOCIARE

AD UN IMPIANTO DA REVISIONEAD UN IMPIANTO DA REVISIONE

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Malchau H, Herberts P, Ahnfelt L. Prognosis of total hip replacement in Sweden. Follow-up of 92,675 operations performed 1978-1990. Acta Orthop Scand 1993;64(5):497-506

Total Hip Arthroplasty FailureTotal Hip Arthroplasty Failure

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Total Hip Arthroplasty FailureTotal Hip Arthroplasty Failure

Prosthetic Dislocation (2%)

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Total Hip Arthroplasty FailureTotal Hip Arthroplasty Failure

Periprosthetic Fractures (< 2%)

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Total Hip Arthroplasty FailureTotal Hip Arthroplasty Failure

Infections (10%)

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Total Hip Arthroplasty FailureTotal Hip Arthroplasty Failure

Fatigue Breakage (<2%)

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Aseptic Loosening (79%)

Total Hip Arthroplasty FailureTotal Hip Arthroplasty Failure

Malchau H, Herberts P, Ahnfelt L. Prognosis of total hip replacement in Sweden. Follow-up of 92,675 operations performed 1978-1990. Acta Orthop Scand 1993;64(5):497-506

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FIRST ACETABULAR IMPLANT’S FIRST ACETABULAR IMPLANT’S SURVIVALSURVIVAL

(Baker 2009 - (Baker 2009 - Clin Orth Rel Resear)Clin Orth Rel Resear)

(69 pz(69 pz) )

•88.8% to 15 years88.8% to 15 years

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FIRST ACETABULAR IMPLANT’S FIRST ACETABULAR IMPLANT’S SURVIVALSURVIVAL

(Clarius 2009 – (Clarius 2009 – Int. Orthop.)Int. Orthop.)

(127 pz(127 pz) )

•75% to 17 years75% to 17 years

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FIRST ACETABULAR AND FEMORAL FIRST ACETABULAR AND FEMORAL UNCEMENTED IMPLANT’S SURVIVALUNCEMENTED IMPLANT’S SURVIVAL

YOUNG SUBJECTS (< 50 ANNI)YOUNG SUBJECTS (< 50 ANNI)

(Kearns 2006 - (Kearns 2006 - Clin Orth Rel Resea)Clin Orth Rel Resea)

(221 pz(221 pz) )

• 98.7% to 5 years98.7% to 5 years

• 84.6% to 10 years84.6% to 10 years

• 52.5% to 15 years52.5% to 15 years

ACETABULAR CUP ACETABULAR CUP

• 98.7% to 5 years98.7% to 5 years

• 84.6% to 10 years84.6% to 10 years

• 52.5% to 15 years52.5% to 15 years

FEMORAL STEMFEMORAL STEM

• 99.3% to 5 years99.3% to 5 years

• 98.9% to 10 years98.9% to 10 years

• 96.8% to 15 years96.8% to 15 years

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EARLY FAILURE IN TOTAL HIP EARLY FAILURE IN TOTAL HIP ARTHROPLASTYARTHROPLASTY

(Dobzyniak M. G. 2006 – Clin Orthop Rel Res)(Dobzyniak M. G. 2006 – Clin Orthop Rel Res)

(824 pz(824 pz) )

35 % of revision were performed during the 35 % of revision were performed during the first 5 yearsfirst 5 years

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CAUSES OF FAILURES in THACAUSES OF FAILURES in THA

• Absence of primary stabilityAbsence of primary stability

• Implant instability Implant instability

• InfectionsInfections

• Painful THA/ discrepancy in leg Painful THA/ discrepancy in leg lengthening lengthening

• Periprosthetic fractures Periprosthetic fractures

• Aseptic bone looseningAseptic bone loosening

HARRIS 2006 - Clin Orth Rel ResearHARRIS 2006 - Clin Orth Rel Resear

HOPLIN 2008 – RadioGraphics HOPLIN 2008 – RadioGraphics

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MOST FREQUENT CAUSE MOST FREQUENT CAUSE

OF FAILURES IN THAOF FAILURES IN THA

Aseptic Bone LooseningAseptic Bone Loosening

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Aseptic Bone LooseningAseptic Bone Loosening

Multifactorial etiologyMultifactorial etiology

• Aging and systemic bone lossAging and systemic bone loss

• Adaptive bone remodeling or stress shieldingAdaptive bone remodeling or stress shielding

• Individual cellular response to wear debriesIndividual cellular response to wear debries

• Bone metabolic status Bone metabolic status

FAILURES IN THAFAILURES IN THA

SUNDFELDT 2006 – Acta OrthopaedicaSUNDFELDT 2006 – Acta Orthopaedica

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Aseptic Bone LooseningAseptic Bone Loosening

• Absence of osteo-integrationAbsence of osteo-integration

• Lost of osteo-integrationLost of osteo-integration

FAILURES IN THAFAILURES IN THA

Multifactorial events those lead to mid and long term Multifactorial events those lead to mid and long term failures, secondary to……. failures, secondary to…….

Aseptic Bone LooseningAseptic Bone Loosening

FAILURES IN THAFAILURES IN THA

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La qualità dell’ossoin una revisione

è più scadente!?!

Come è fallito il primo impiantofallirà anche la

revisione?!!

Quali fattori devoconsiderare per

affrontare bene unarevisione?!!

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Extrinsic FactorsExtrinsic Factors

•Implant typology Implant typology

•Bone graftBone graft

•CoatingCoating

Revision for Aseptic Bone LooseningRevision for Aseptic Bone Loosening

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• Bone Metabolic AlterationsBone Metabolic Alterations

• Osteoporosis/Osteopenia Osteoporosis/Osteopenia

• Genetic PredisposalGenetic Predisposal

Intrinsic FactorsIntrinsic Factors

Revision for Aseptic Bone LooseningRevision for Aseptic Bone Loosening

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ORA TI MOSTROI FATTORI

ESTRINSECIPREFERISCO BERE

LA MIA BIRRA

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Optimal stability of revision socket deviceOptimal stability of revision socket device

Good distal encourage Good distal encourage with obturatoris hookwith obturatoris hook

Good proximal encourage Good proximal encourage with wings and screwswith wings and screws

Good osteo-conductive Good osteo-conductive surfacesurface

THA REVISION – EXTRINSIC FACTORSTHA REVISION – EXTRINSIC FACTORS

IMPLANT TYPOLOGYIMPLANT TYPOLOGY

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Trabecular Metal Modular Augmentation

THA REVISIONTHA REVISION

IMPLANT TYPOLOGYIMPLANT TYPOLOGY

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THA REVISION – EXTRINSIC FACTORSTHA REVISION – EXTRINSIC FACTORS

IMPLANT TYPOLOGYIMPLANT TYPOLOGY

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Bone Allograft integrationBone Allograft integration

Bone AllograftBone Allograft

Morsellised Chips – Morsellised Chips – Optimal Shape Optimal Shape (2x2x4 mm)(2x2x4 mm)

THA REVISION - EXTRINSIC FACTORSTHA REVISION - EXTRINSIC FACTORS

BONE GRAFTSBONE GRAFTS

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Hypothetical use of osteoinductive Hypothetical use of osteoinductive factors like PRP or stem cells.factors like PRP or stem cells.

Morsellised chips to fill the cavity; They Morsellised chips to fill the cavity; They posses osteoconductive and limited posses osteoconductive and limited

osteoinductive properties.osteoinductive properties.

THA REVISION - EXTRINSIC FACTORSTHA REVISION - EXTRINSIC FACTORS

BONE GRAFTSBONE GRAFTS

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Synthetic bone graft substitutesSynthetic bone graft substitutes

Bone substitutes Bone substitutes calcium/phosphate + Mgcalcium/phosphate + Mg

Osteoconductive Osteoconductive capabiilitycapabiility

Macro e micro porosityMacro e micro porosity

THA REVISION - EXTRINSIC FACTORSTHA REVISION - EXTRINSIC FACTORS

BONE GRAFTSBONE GRAFTS

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ORA TI MOSTROI FATTORI INTRINSECI

NON HO ANCORATERMINATO DI BERE

LA BIRRA

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Deficienza

ipovitaminosi

normale

43%43%

21%21%

36%36%

Vitamin D active metabolite: 25 OH DVitamin D active metabolite: 25 OH D33

Hypo and Deficiency of Vitamin DHypo and Deficiency of Vitamin D33

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Bone Metabolic AlterationsBone Metabolic Alterations

(n=62)(n=62)

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Iper PTHsecondario

Iper PTHnormo Ca

Iper PTHprimitivo

Normali

4%4%

84%84%

5%5%

7%7%

Parathyroid Hormones: PTH vs CaParathyroid Hormones: PTH vs Ca++++

HyperparathyroidismHyperparathyroidism

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Bone Metabolic AlterationsBone Metabolic Alterations

(n=62)(n=62)

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elevato

normale

elevato

normale66%66%

44%44% Index of osteoblast activity Index of osteoblast activity BGPBGP

65%65%35%35%Index of osteoclast activity Index of osteoclast activity D-PyrD-Pyr

Higth bone turnover and Higth bone turnover and uncopling of bone remodelinguncopling of bone remodeling

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Bone Metabolic AlterationsBone Metabolic Alterations

(n=62)(n=62)

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Osteoporosi

Normale82%82%

18%18%Vertebral BMDVertebral BMD

Osteoporosi

Normale75%75%

25%25%

Femoral BMD (neck)Femoral BMD (neck)

Osteoporosis has been releved in interesting Osteoporosis has been releved in interesting amount of subjects, with prevalence in femoral site.amount of subjects, with prevalence in femoral site.

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

OsteoporosisOsteoporosis

(n=62)(n=62)

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• Polymorphism in Polymorphism in metalloproteases MMP-1 and metalloproteases MMP-1 and interleuchin IL-6interleuchin IL-6

• Gender-dependent role of the Gender-dependent role of the T393C polymorphism in aseptic T393C polymorphism in aseptic looseningloosening

• ““Calcium Sensing ReceptorCalcium Sensing Receptor”” unspecific alterationsunspecific alterations

1) Malik MHA; Ann Rhem Dis 20072) Godoy Santos AL; J Arthroplasty 20093) Bachmann HS; J Orthopaedic Research 20084) Gallo J; BMC Medical Genetics 2009

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Genetic PredisposalGenetic Predisposal

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PARATHYROIDSPARATHYROIDS regulation in PTH secretionregulation in PTH secretionTHYROID regulation in Calcitonin secretionKIDNEY riduced the phosphaturic activity of PTHBONEBONE inibizione osteoclasticainibizione osteoclastica

Calcium-Sensing Receptor (CaSR)Calcium-Sensing Receptor (CaSR)

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Genetic PredisposalGenetic Predisposal

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P<0.005

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Genetic PredisposalGenetic PredisposalPTH suppression test (CaSR) in hip fracture subjectsPTH suppression test (CaSR) in hip fracture subjects

Secondary Hyperparthyroidism due to hyocalcemia

Secondary Hyperparthyroidism due to unspecific alterations in

CaSR

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Factors should be Factors should be considered inconsidered in

revision surgery of THArevision surgery of THA

Extrinsic FactorsExtrinsic Factors

• Implant typology Implant typology • Bone graftBone graft• CoatingCoating

• Bone Mineral Metabolism Bone Mineral Metabolism Alterations;Alterations;

• OsteoporosisOsteoporosis

Intrinsic FactorsIntrinsic Factors

Genetic FactorsGenetic Factors

• Polymorphism in metalloprotease MMP-1Polymorphism in metalloprotease MMP-1

• Gender-dependent T393C polymorphism Gender-dependent T393C polymorphism

• Calcium Sensing Receptor unspecific alterationsCalcium Sensing Receptor unspecific alterations

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Fattori intrinseci coinvolti nel fallimento di Fattori intrinseci coinvolti nel fallimento di una revisione di artroprotesi di ancauna revisione di artroprotesi di anca

Riassorbimento Riassorbimento periprotesicoperiprotesico

Microparticelle di materiale Microparticelle di materiale proveniente dall’usura delle proveniente dall’usura delle

componenti protesichecomponenti protesiche

Stress meccanico Stress meccanico dell’impianto sulla struttura dell’impianto sulla struttura

ossea accettanteossea accettante

AttivazioneAttivazione OCOC

Iperparatiroidismo Iperparatiroidismo Deficienza di Vit DDeficienza di Vit D

Inibizione Inibizione OBOB

Difetto diDifetto diintegrazioneintegrazione

protesicaprotesica

OsteoporosiOsteoporosi DiminuitoDiminuito““Bone Stock”Bone Stock”

Fallimento dellaFallimento dellaREVISIONEREVISIONE

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Domani farò una Domani farò una revisione di ancarevisione di anca

Ricordati di valutareil metabolismo mineralee di trattare il paziente

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Biochemical Index of Bone MetabolismBiochemical Index of Bone Metabolism• Calcio ionico serico (Ca2+ )

• Vitamina D (25OHD)

• Paratormone (PTH)

Biochemical Index of Bone RemodelingBiochemical Index of Bone Remodeling• Osteocalcina (BGP)

• Lisilpiridinolina urinaria (D-Pyr)

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Evaluation of Bone Metabolic AlterationsEvaluation of Bone Metabolic Alterations

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MOC - DXA scanMOC - DXA scan

Lumbar siteLumbar site

Femoral siteFemoral site

THA REVISIONS (Intrinsic Factors)THA REVISIONS (Intrinsic Factors)

Evaluation of Bone Mineral DensityEvaluation of Bone Mineral Density

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macrophagemacrophage

MesenchymalMesenchymalstem cellstem cell

HematopoeticHematopoeticstem cellstem cell

Stromal cellStromal cell

AdipocyteAdipocyte

Pre-osteoblastPre-osteoblast

Pre-osteoclastPre-osteoclast

OsteoclastOsteoclastLining cellLining cell

OsteocyteOsteocyte

OsteoblastOsteoblast

AAttivarettivare

DDeprimereeprimere

MModulareodulare

il rimodellamento osseoil rimodellamento osseo

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macrophagemacrophage

MesenchymalMesenchymalstem cellstem cell

HematopoeticHematopoeticstem cellstem cell

Stromal cellStromal cell

AdipocyteAdipocyte

Pre-osteoblastPre-osteoblast

Pre-osteoclastPre-osteoclast

OsteoclastOsteoclastLining cellLining cell

OsteocyteOsteocyte

OsteoblastOsteoblast

1) ATTIVARE1) ATTIVARE

1,25 (OH)1,25 (OH)22 - Vitamin D - Vitamin D

Promotes Promotes differentiation of differentiation of osteoblast and osteoblast and osteoclast precursorsosteoclast precursors

(+)(+)

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macrophagemacrophage

MesenchymalMesenchymalstem cellstem cell

HematopoeticHematopoeticstem cellstem cell

Stromal cellStromal cell

AdipocyteAdipocyte

Pre-osteoblastPre-osteoblast

Pre-osteoclastPre-osteoclast

OsteoclastOsteoclastLining cellLining cell

OsteocyteOsteocyte

OsteoblastOsteoblast

BisphosphonatesBisphosphonates

(-)(-)

Inhibits osteoclast functionInhibits osteoclast function

2) DEPRIMERE2) DEPRIMERE

(-)(-)

Inhibits pre-osteoclastInhibits pre-osteoclast

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macrophagemacrophage

MesenchymalMesenchymalstem cellstem cell

HematopoeticHematopoeticstem cellstem cell

Stromal cellStromal cell

AdipocyteAdipocyte

Pre-osteoblastPre-osteoblast

Pre-osteoclastPre-osteoclast

OsteoclastOsteoclastLining cellLining cell

OsteocyteOsteocyte

OsteoblastOsteoblast

(-)(-)

Inhibits osteoclast functionInhibits osteoclast function

MODULAREMODULARE

Strontium-RStrontium-R

(+)(+)

Increases expression Increases expression of RANK-L + OPGof RANK-L + OPG

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Ranelato di Ranelato di StronzioStronzio

OsteoblastaOsteoblasta OsteoclastaOsteoclastaCaSrRanCaSrRan CaSrRanCaSrRan

Espressione di OPG & RANKL2

(4) Hurtel et al, J Biol Chem 2009 (5) Hurtel et al, submitted

(1) Chattopadyay et al, Biochem Pharmacol 2007(2) Brennan et al, Br J Pharmacol 2009(3) Fromingué et al, JCMM 2009

Replicazione1 RANKL expression2

Apoptosi4

Differenziazione5Sopravvivenza3

Lo Stronzio è un modulatore del turnover osseo Lo Stronzio è un modulatore del turnover osseo

a vantaggio della attività osteoblasticaa vantaggio della attività osteoblastica

Lo Stronzio è un modulatore del turnover osseo Lo Stronzio è un modulatore del turnover osseo

a vantaggio della attività osteoblasticaa vantaggio della attività osteoblastica

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AAttivazione del rimodellamento osseo con: 1,25(OH)ttivazione del rimodellamento osseo con: 1,25(OH)22 DD33

Depressione della attività osteoclastica con: DIFOSFONATI

Modulazione del rimodellamento osseo sbilanciandolo a favore della attività osteoblastica con: R. di STRONZIO

TRATTAMENTO FARMACOLOGICO DA TRATTAMENTO FARMACOLOGICO DA ASSOCIARE AD UN IMPIANTO DA REVISIONE ASSOCIARE AD UN IMPIANTO DA REVISIONE

(ADM)(ADM)

TRATTAMENTO FARMACOLOGICO DA TRATTAMENTO FARMACOLOGICO DA ASSOCIARE AD UN IMPIANTO DA REVISIONE ASSOCIARE AD UN IMPIANTO DA REVISIONE

(ADM)(ADM)

ALLO SCOPO DI FACILITARE LA ALLO SCOPO DI FACILITARE LA OSTEOINTEGRAZIONE DEL NUOVO IMPIANTOOSTEOINTEGRAZIONE DEL NUOVO IMPIANTO

ALLO SCOPO DI FACILITARE LA ALLO SCOPO DI FACILITARE LA OSTEOINTEGRAZIONE DEL NUOVO IMPIANTOOSTEOINTEGRAZIONE DEL NUOVO IMPIANTO

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AAttivazione: ROCALTROL 0.5 ttivazione: ROCALTROL 0.5 µg/die per 30 gg.µg/die per 30 gg.

Depressione: ALENDRONATO/RISENDRONATO (70 o 35 mg/ sett) per 6 mesi.

Modulazione: RANELATO di STRONZIO 2g/die per 6 mesi

MODALITA’ DI TRATTAMENTO MODALITA’ DI TRATTAMENTO

(ADM)(ADM)

MODALITA’ DI TRATTAMENTO MODALITA’ DI TRATTAMENTO

(ADM)(ADM)

NB: mantenere adeguato apporto del metabolita 25OHD durante la fase D e MNB: mantenere adeguato apporto del metabolita 25OHD durante la fase D e MNB: mantenere adeguato apporto del metabolita 25OHD durante la fase D e MNB: mantenere adeguato apporto del metabolita 25OHD durante la fase D e M

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Grazie Grazie