UNIVERSITA’ DEGLI STUDI MILANO BICOCCAClinica Ortopedica e Scuola di Specialità in Ortopedia

Azienda Ospedaliera S. Gerardo - MonzaDir.: Prof. Giovanni ZATTI

G.Zatti

Le ceramiche

23 Settembre 2011

20202020

19601960

Impianti primariImpianti primari( >120’000 / ( >120’000 / aaaa in USA) in USA)

Ci attendiamo una crescita sostanziale delle revisioni protesiche nelle prossime decadi( Kurtz et al. JBJS 2007)

Chirurgia di Revisione

Perdita di massa ossea acetabolare e/o (femorale - PTA

tibiale - PTG)

Cause: - patologia di base

- motivi di fallimento

- manovre di rimozione dell’impianto e del cemento

Il problema della perdita ossea

Clinical Orthopaedics & Related Research: December 2003

Samuelson et al., 1988

Innesto osseo adeguato?

Vie della rigenerazione ossea

OSTEOINDUTTIVA OSTEOCONDUTTIVAOSTEOGENICHE

Formazione di osso producendo

tutte le componenti della matrice

Formazione di osso inducendo alla

proliferazione ed alla differenziazione le

cellule presenti in situ

Formazione di osso con utilizzo di supporto

3-D adeguato alle cellule residenti

AUTOGRAFT, OSTEOGENICHE CELLULE, MSCs

BMPs, PLATELET DERIVED and

DBM

HA, TCP, HA-TCP +

NON-AUTOGRAFT

Clin. Orthop. 2000, 371: 10-27

Innesto osseoUn innesto ideale dovrebbe possedere tre proprietà:

1- Osteogenesi

2- Osteoinduzione

3- Osteoconduzione

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

Innesto osseoL’osso Autologo:- è il gold standard- quantità limitata!!- donor site morbidity

L’osso di banca: - quantità limitata - caratteristiche che dipendono da età del donatore, dal livello di mineralizzazione,- alterazione delle capacità dovute al processo di sterilizzazione e di conservazione

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

Type Graft Osteo-conduction

Osteo-induction

Osteo-genesis

Advantages

Bone Autograft 3 2 2 “Gold standard”

Allograft 3 1 0 Availability in many forms

Biomaterials

DBM 1 2 0 Supplies osteoinductiveBMPs, bone graft extender

Collagen 2 0 0 Good as delivery Vehicle system

Ceramics TCP, HA 1 0 0 Biocompatible

Calcium phosphate cement

1 0 0 Some initial structural support

Possibili innesti

Injury. 2005 Nov;36 Suppl 3:S20-7

Ceramiche:

• hydroxyapatite (HA),

• β-tricalcium phosphate (β-TCP)

• bioactive glass

• coralli

L’idrossiapatite (HA):- sintetica o di derivazione animale - buona resistenza meccanica alla

compressione e meno alle forze di taglio

Il fosfato tricalcico (β-TCP) - è più riassorbibile dell’idrossiapatite - scarsa resistenza alle forze di carico

L’idrossiapatite (HA):- sintetica o di derivazione animale - buona resistenza meccanica alla

compressione e meno alle forze di taglio

Il fosfato tricalcico (β-TCP) - è più riassorbibile dell’idrossiapatite - scarsa resistenza alle forze di carico

Le ceramiche

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

- biocompatibilità delle ceramiche risiede nel fatto che, come l’osso, sono costituite da calcio e fosfato

- composizione chimica e strutturale molto simile alla fase minerale dell’osso

- materiale osteoconduttivo ideale deve essere biodegradabile: degradandosi lascia il posto all’osso ospite neoformato

- biocompatibilità delle ceramiche risiede nel fatto che, come l’osso, sono costituite da calcio e fosfato

- composizione chimica e strutturale molto simile alla fase minerale dell’osso

- materiale osteoconduttivo ideale deve essere biodegradabile: degradandosi lascia il posto all’osso ospite neoformato

Le ceramiche

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

HA, CP, TCP and β-TCP

Ceramiche:

HA, CP, TCP and β-TCP

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

Il riassorbimento delle ceramiche dipende:- composizione chimica

- porosità ( ottimale tra 100-400 µm, interconnesione e volume dei pori del 75-80%)

- grande porosità inducono più rapidamente l’osteoconduzione (fosfato tricalcico biodegrada entro 4-8 settimane dall’impianto - velocità di 10-20 volte > rispetto all’idrossiapatite )

Ceramiche:La commistione tra idrossiapatite e fosfato tricalcico in varia proporzione introduce il

concetto di:CERAMICHE BIFASICHE

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

Proprietà meccanicheproprie dell’idrossiapatite

Possibilità di riassorbimentoe di sostituzione con osso neoformato da parte dell’ospite

• Sintetici: a base di fosfato di calcio

• Alta biocompatibilità

• Non c’è produzione di interfaccia di tessuti

molli → ottima osteointegrazione e rimodellamento

• Differenti tempi riassorbimento

• I migliori: alta porosità e bassa densità

• Ottimi scaffold per compositi

• Non infettivi

. Combinazione con altri sostituti ossei (osso autologo miscelato a sangue

midollare, emostatici e fattori di crescita)

Ceramiche:HA, CP, TCP and β-TCP

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

Ceramiche:

Ceramiche:

Ceramiche: Corallo •Struttra porosa simile a osso corticale e spongioso

• Il trattamento (ad alte temperature e alta umidità) converte il corallo in idrossiapatite cristallina

• Porosità tra i 200 e 500 μm

• Biocompatibile

• Bioriassorbibile

Caratteristiche

The Use of Ceramics as Bone Substitutes in Revision Hip Arthroplasty; Michael R. Whitehouse ; Materials 2009, 2, 1895-1907

Ceramiche solo osteoconduttive da sole

non bastano…

Quindi associazione di prodotti osteoconduttivi e

osteo- induttivi/- genicimateriali

Le ceramiche

Non esistono RCTStudi con pochi pazienti e follow up brevi

Promettente alternative ad innesti autologhi e

allogenici Evidente riduzione dei

costi (calcium phosphate ceramic)

Bone graft substitutes in hip revision surgery: A comprehensive overview; Andrew Beswick, Ashley W. Blom ; Injury, Int. J. Care Injured (2011)

Biopsia: zone necrotiche alternate e residui di HA-TCP e zone di osso neoformato

Bone graft substitutes in hip revision surgery: A comprehensive overview; Andrew Beswick, Ashley W. Blom ; Injury, Int. J. Care Injured (2011)

VANTAGGI del sintetico rispetto all’auto- allograft

• Più rapido riempimento del difetto = rapida riduzione del dolore 1

• Alta disponibilità dei materiali

• Assenza della donor site syndrome (infezione, sanguinamento, dolore) 2

• Riduzione dei costi sanitari a lungo termine

• Esclusione rischio infettivo (allograft)

1. Petruskevicius J, Nielsen S, Kaalund S, Knudsen P R and Overgaard S: No effect of Osteoset, a bone graft substitute, on bone healing in humans. A prospective randomized double-blind studyActa Orthop Scand 2002; 73 (5): 575–57

2. CHAPMAN M W, BUCHOLZ R and CORNELL C: Treatment of Acute Fractures with a Collagen-Calcium Phosphate Graft Material. A Randomized Clinical Trial*{{dagger}} J. Bone Joint Surg. Am. 79:495-502, 1997.

SVANTAGGI sintetico vs auto-allograft

• Non concesso il carico precoce sull’impianto 1

• Tempi di riassorbimento dell’innesto piuttosto lunghi (3-16 mesi a volte anni) 2

• Costi della singola operazione1. McConnell JR, Freeman BJ, Debnath UK, Grevitt MP, Prince HC, Webb JK: A prospective randomized comparison of coralline

hydroxyapatite with autograft in cervical interbody fusion. Spine 2003 Feb 15;28(4):317-23 2. L. Galois, D. Mainard, P. Cohen, F. Pfeffer, R. Traversari, J.P. Delagoutte: Comblement des pertes de substance osseuse par

le phosphate tricalcique en traumatologie. Ann Chir 2000 ; 125 : 972-81

Cosa fare?- Tecnica chirurgica

- Ulteriori studi

D. G – Donna 69 anni mobilizzazione asettica cotile destro PTA destra da 15 anni e sinistra da 10 anni

Rx pre-op

PREPARAZIONE:

Subito prima dell’impianto il concentrato di GF e la trombina attivata sono mischiati e insieme versati sul sostituto osseo (bcpc).

Revisione cotile – Osso sintetico + gel piastrinico

Rx post-op

Rx post- op 1 anno

L.G- Donna di 70 anni mobilizzazione asettica cotile - PTA sx in coxartrosi da 19 anni con lesione permanente del nervo sciatico

Rx pre-op

Post op

Revisione cotile - innesto osseo allogenico + sinteticoe gel piastrinico

Post-op 2 anni

P.R - Uomo di 54 anni - Frattura periprotesica e mobilizzazione cotile PTA sinistra da 17 anni in esiti di displasia

Rx pre-op

Rx post- op – sostituto osseo

Rx post - op 6 mesi

- Stabilità primaria?

- Buona ricostruzione del Bone Stock

- Materiale affidabile - Risultati dipendono strettamente dalla correttezza della procedura chirurgica

Conclusioni