Les Prothèses de Hanche

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La hanche est une articulation portante entre bassin et fémur. C’est une énarthrose (articulation mobile aux surfaces sphériques, l’une étant convexe et l’autre concave). L’élément sphérique est formé par la tête du fémur qui s’adapte parfaitement au cotyle. C’est une bille qui s’emboite dans une cupule hémisphérique.


La prothèse de hanche remplace l’articulation de hanche (coxo-fémorale). Elle est constituée d’une cupule cotyloïdienne et d’une bille pour la tête fémorale.
Il existe de nombreuses options pour une prothèse totale de hanche (PTH), selon la technique de fixation de la prothèse dans l’os, selon les couples de frottement utilisés, selon la technique pour accéder à l’articulation de la hanche.
En fait , le choix d’un modèle de prothèse ou d’une voie d’abord est fonction des objectifs que l’on veut atteindre et est toujours un compromis entre plusieurs facteurs :

● Âge
● Qualité osseuse
● Activités
● Compétences musculaires

Je pratique la chirurgie mini-invasive par voie postérieure, utilisant les prothèses non cimentées et les couples dur- dur quand les conditions le permettent.

Histoire initiale des protheses de Hanche

La première tentative de remplacement de la hanche date de 1922. Les premières prothèses de hanche ont été posées, en France, par les frères Judet.
Quelques années plus tard, Mac Kee imagine qu’il faut changer les deux versants de l’articulation, usés pour les remplacer par une surface métallique fixée dans le cotyle et une tige fémorale métallique. Ces implants n’étaient pas cimentés.
Mais le grand promoteur reste sir John Charnley qui a développé le concept de la faible friction. Il a expérimenté que pour un même couple de frottement, plus la tête est petite, moins le frottement est important. Après quelques évolutions dans le choix des matériaux, sa prothèse, dont de nombreux dérivés existent encore aujourd’hui, couple une cupule en polyéthylène à une tige fémorale en alliage d’acier avec une tête ronde de 22 mm de diamètre.

La fixation de ces implants dans l’os est assuré par du ciment : polymethylmetacrylate.

Les différentes autres prothèses développées depuis ces années 1960 procèdent de ces concepts. Müllet développe une tige avec une tête plus grosse permettant une voie d’abord postérieur.

CONCEPT DES PROTHESES DE HANCHE

Mode de fixation des protheses de Hanche

La fixation cimentée est toujours très employée, notamment lorsque la qualité de l’os est médiocre, par exemple pour des fractures du col fémoral chez des personnes âgées, à l’os ostéoporotique. Les ciments actuels sont toujours un mélange :

● Une poudre est composée de billes de polymère de Polyméthylmétacrylate (PMMA) ou de copolymères de Méthylmétacrylate (MMA). La poudre contient également un initiateur nécessaire pour débuter la phase de polymérisation : le di-benzoyle péroxide (BPO), un radio-opacifiant permettant de visualiser le ciment sur les radiographies, et de façon optionnelle un antibiotique ou un colorant. Le radio-opacifiant, les antibiotiques et le colorant ne participent pas au processus de polymérisation.

Composition de la poudre : Polymère (polyméthylméthacrylate et/ou copolymères de méthylméthacrylate). Initiateur (peroxyde de benzoyle). Radio-opacifiant (dioxyde de Zirconium).

● Un liquide est le monomère (MMA) (fig. 5). Le monomère est nécessaire à la phase de polymérisation en raison d’un terrain réactif : appelé un double-lien polymérisable.

Quelques années après, certains ont développé des prothèses non cimentées. Ils reprochaient au ciment de mal vieillir et de se fragmenter, favorisant un descellement de la tige ou du cotyle. Le ciment constitue la structure la plus fragile entre métal, os et ciment. C’est le ciment qui absorbe les contraintes et du fait de sa moindre résistance, travaille en fatigue.

Des évolutions ont porté sur les revêtements pour favoriser la repousse osseuse et sur la forme des implants.

Une voie a été de copier les coraux et les madrépores (animal marin du groupe des coraux doté d’un squelette externe), à la suite de Judet et de Lord. La première difficulté a été la fixation de ses porosités sur la tige. Cela a été réglé avec les progrès de la métallurgie. Le deuxième problème, largement plus sévère maintenant, est l’inextractibilité de ces tiges.

Une deuxième voie a été de dessiner des implants dont la fixation primaire était complète, notamment grâce à un dessin quadrangulaire, qui assure le blocage dans la région métaphysaire. Le concept européen et surtout français a été de dessiner des prothèses remplissantes dans la métaphyse et fines dans la diaphyse, pour améliorer la transmission des contraintes de pression entre la tige métallique et l’os et conserver un stock osseux diaphysaire.

MATERIAUX DES PROTHESES

Il y a d’une part, les matériaux utilisés pour les tiges fémorales et les armatures métalliques cotyloïdiennes pour favoriser leur fixation osseuse.

Tiges Femorales

Les implants métalliques destinés à être cimentés sont maintenant tous en alliage d’acier. Le titane a un rôle défavorable sur la fixation cimentée. Idéalement, un pivot destiné à être cimenté doit être en alliage d’acier inoxydable, avec une surface lisse et avec une rugosité de surface inférieure à 1,26 µm.

Pour les implants non cimentés, les surfaces métalliques des implants ont été revêtues d’une couche d’hydroxyapatite ou d’un titane poreux pour favoriser la repousse osseuse et augmenter la tenue de l’implant dans l’os.

Implants Cotyloïdiens

La fixation sans ciment est régulièrement obtenue avec des cupules impactées à force dans l’os, majoritairement en alliage de titane, de forme hémisphérique comportant un traitement de surface variable (microbilles, treillis, macrostructures, avec ou sans hydroxyapatite).

Couples de frottements :

Le polyéthylène

Le polyéthylène est un matériau encore très utilisé en raison de son faible coût et de sa facilité de fabrication. En effet, la fixation cimentée du polyéthylène directement dans l’os est immédiatement efficace et permet une reprise immédiate d’activité sans craindre, en théorie, un ancrage insuffisant d’un implant non cimenté. Cependant, même idéalement fixé par du ciment au pelvis et avec une épaisseur suffisante, le polyéthylène est soumis à des phénomènes d’usure, d’autant plus précoces que le sujet est plus actif. Pour améliorer la résistance à l’usure d’un couple comportant du polyéthylène, certains associent une tête en céramique d’alumine, à la place de la tête en métal des premiers modèles de prothèse. L’usure du polyéthylène serait moindre pour un couple polyéthylène/céramique que pour un couple métal/ polyéthylène.

Des efforts ont été menés pour améliorer la résistance à moyen et long terme du polyéhtylène. Après plusieurs déceptions successives, la réticulation du polyéthylène lors de sa fabrication apporterait une réponse à cette usure La réticulation est produite par irradiation, en atmosphère chaude du polyéthylène. Ces polyéthylènes réticulés existent sur le marché depuis plus de 5 ans et les premiers résultats sont encourageants. Le coût de fabrication est cependant plus augmenté.

La céramique

Le couple céramique–céramique d’alumine est probablement le couple le plus satisfaisant actuellement, en tout cas au plan du raisonnement intellectuel. Il a d’excellentes qualités tribologiques : usure très faible, parfaite tolérance biologique des débris d’usure. Il a cependant deux inconvénients non négligeables:

● La fixation de l’alumine dans le cotyle impose une structure métallique. Le cimentage d’une cupule en alumine a été toujours un échec à bref échéance.

● les fractures de la céramique, actuellement évaluées à 2/1000 avec les nouveaux procédés de fabrication mais plus important avec les anciennes céramiques ou lorsque la céramique est fixée par l’intermédiaire d’un noyau de polyéthylène. Les fragments de céramique cassés, visualisables habituellement sur des clichés radiologiques simples, peuvent entraîner, par leur dureté, des dégâts considérables des éléments métalliques de la tige fémorale ou de l’embase cotyloïdienne. Il faut effectuer une très large synovectomie pour éliminer le plus de particules possibles et impérativement changer le couple de frottement. L’excellente résistance à l’usure de la céramique d’alumine est un argument son usage chez les personnes jeunes, à condition d’avoir une épaisseur suffisante de céramique dans l’anneau cotyloïdien (d’où un diamètre minimum en deçà duquel ce couple de frottement n’est pas recommandé) et un diamètre suffisant de tête fémorale pour limiter les risques plus élevés de fracture des petits diamètres (inférieur à 28mm) et limiter les effets cames.

Le métal–métal

Les implants à couple métal–métal (en gros ou petits diamètres) sont réapparus à la fin des années 1980 (Wagner) après analysé les causes d’échecs des premiers exemplaires posés dans les années 1950 et 1960 à la suite de Mac Kee et Farrar. Les causes retenues d’échecs sont une mauvaise conception de l’alliage avec des rayures des surfaces, des concentrations en carbone insuffisantes et un appariement entre cupule et tête insuffisant. Maintenant, ces couples sont constitués d’un alliage de chrome et de cobalt avec un taux élevé de carbone pour une meilleure résistance à l’usure. La qualité de l’usinage est essentielle avec l’obligation de produire des pièces ayant un coefficient de rugosité faible.

Les prothèses utilisant un couple de frottement métal–métal disposent d’une excellente résistance à l’usure, supérieure à celle d’un couple céramique polyéthylène in vivo, amenant à privilégier leur usage chez les sujets les plus actifs. Le couple métal–métal ne pose pas de problème de fixation lorsque l’on utilise une cupule sans ciment et il peut être fixé par du ciment dans une armature métallique en cas de déformation de l’acétabulum ou de chirurgie de reprise chez un sujet jeune pouvant ainsi bénéficier d’un couple résistant à l’usure.

Les échecs actuels rapportés sont certainement liés à des alliages impropres et des techniques d’usinage insuffisante.

Ce couple métal-métal a alors deux inconvénients :

● Une hypersensibilité aux métaux, par réaction immuno-allergique retardée de type IV, responsable d’ostéolyse et de descellement des implants, parfois dans un contexte pseudo-infection. Cette réaction apparait dans les premières années de pose.

● Des particules métalliques sont libérées, même si l’usure avec ce couple est faible. Une inconnue reste la tolérance de l’organisme à la production d’ions par l’interface de friction. Ceux-ci sont éliminés par les urines, ce qui contre-indique ce couple chez les insuffisants rénaux, mais permettent une surveillance par des dosages sanguins et urinaires du chrome et du cobalt. Un risque de carcinogénèse est évoqué, mais il n’a jamais été démontré. De même, en fonctionnement normal, le taux d’ion produit est extrêmement faible et pas plus important que la quantité produite par une prothèse de genou cimentée classique, comportant un couple de frottement métal–polyéthylène.

Prothèse de hanche ayant un couple de frottement de gros diamètre

L’arrivée du couple métal/ métal a permis de développer des composants fémoraux de gros diamètre, proche du diamètre de la tête fémorale normale qui procure une proprioception de l’articulation, bien meilleure, proche de celle de la hanche normale. Le risque de luxation est réduit et l’augmentation des débattements obtenus avec ces grosses têtes diminue les effets cames entre col et rebord de cupule cotyloïdienne. Ce concept de grosse tête métal/métal est disponible sans aucune restriction de taille.

Les céramiques n’ont pas encore atteint ce stade de perfectionnement. Les diamètres disponibles actuellement en routine vont de 28 à 36. Quelques fabricants développent des têtes de plus gros diamètre, mais il persiste une inconnue sur la fixation de la cupule cotyloïdienne dans le bassin. Il y a des impératifs de taille minimale aussi pour ces céramiques.

La double mobilité

Conçue par Gilles Bousquet en 1975, elle se développe depuis que la fixation des cupules métal-back est fiable. Elle réduit considérablement le risque de luxation post- opératoire. Ce type de cupule est indiqué :

● chez les patients ayant un risque élevé de luxation : âge élevé (> 80 ans), pathologies neurologiques, alcoolisme, faible trophicité musculaire, reprise de prothèse, pathologie tumorale.

L’inconvénient de cette double mobilité est la présence du polyéthylène avec une usure se développant à deux localisations :

● entre la tête et le noyau en polyéthylène

● entre le noyau en polyéthylène et l’embase métallique.

Même si les études ne montrent pas plus d’usure qu’avec un couple polyéthylène fixe/ alumine, il y a une usure du polyéthylène, qui impose une utilisation raisonnée de ce système chez les patients jeunes. Il est préférable de savoir opérer avec des modèles sans double mobilité, permettant d’utiliser, chez les patients jeunes, les couples de frottements dur- dur que d’utiliser ces modèles à double mobilité pour compenser des erreurs d’orientation.

TECHNIQUES OPERATOIRES

L’évolution actuelle est de réduire la taille des incisions. Elles sont passées de 20 cm il y a quelques années à une dizaine et parfois moins avec les techniques mini- invasives. Certaines contraintes techniques limitent l’utilisation de ces incisions :

● le modèle de prothèse (certains implants cotyloïdiens ou certaines tiges fémorales ne sont pas compatibles avec ces voies) ;

● le matière matériel ancillaire. Les outils nécessaires à la mise en place des implants par ces voies mini-invasives doivent être adaptés à la diminution de l’espace de travail. Tous les ancillaires n’ont pas été redessinés pour être compatibles.

Pour parler de « mini-invasif », il faut plus considérer les lésions musculaires et/ou capsulo-ligamentaires que la longueur de la cicatrice, paramètre purement cosmétique. Le principe de ces voies mini-invasives n’est pas de diminuer l’incision cutanée dans un objectif esthétique, même si cet aspect de la technique n’est pas à négliger, mais surtout de diminuer l’importance des sections musculaires et capsulaires, permettant une récupération fonctionnelle plus rapide et une stabilité de l’articulation plus précoce. Ces techniques mini-invasives nécessitent une sureté technique, obtenue par une expérience prolongée et une maîtrise de la chirurgie de la hanche car les complications sont possibles :

● complications per-opératoires comme des fractures fémorales, des lésions cutanées ou musculaires

● postopératoires dominées par les malpositions exposant aux luxations et à l’effet came et aux dysfonctionnements des couples de frottements.

Il existe en fait des difficultés aux voies d’abord réduites : obésité, antécédents de chirurgie multiples ou d’ostéotomie, dysplasie sévère, révision d’implants.

Il existe en fait de nombreuses techniques chirurgicales pour pénétrer dans l’articulation de la hanche. Il ne faut jamais perdre de vue que le but d’une voie d’abord est avant tout clinique.

Il faut conserver à l’esprit un principe essentiel : la personne opérée doit aller bien.

Les différentes voies chirurgicales n’ont jamais été comparées entre elles, ce qui laisse à chacun la possibilité de dire que la sienne est la meilleure.

Il faut observer l’évolution dans le temps des différentes techniques pour savoir lesquelles ont un réel intérêt pour le patient et celles qui ne sont que des outils marketing pour attirer le client.

La voie Postero-Laterale : la plus utilisee, la plus universelle

La cicatrice est postéro externe, oblique au niveau de la fesse. Il s’agit donc de la cicatrice la plus facile à cacher, la plus esthétique. C’est la voie la plus universelle, on peut tout faire par cet abord chirurgical, du plus simple au plus compliqué. C’est aussi la voie des ré-interventions, la voie du traitement des complications comme la fracture du fémur ou du bassin.

Son seul inconvénient est un risque de luxation, augmenté.

Ce risque est réduit par une technique chirurgicale rigoureuse, par l’utilisation de prothèses à grosse tête ou à double rotation.

Les voies mini-invasives ont été développées pour diminuer le risque de luxation.

La voie Antéro-Externe de Hardinge

La cicatrice est antéro-externe de 15 cm environ. Le principe est de faire passer la voie d’abord par un chemin trans musculaire à travers la partie antérieure du muscle moyen fessier. Ce muscle est le muscle le plus important de la stabilité de la hanche.

Les risques de cette voie : Il peut se produire des douleurs liées à l’abord trans musculaire. Une boiterie par insuffisance musculaire peut se prolonger plusieurs mois. Il peut être plus difficile de gérer par cette voie des complications fémorales per-opératoires.

L’avantage de cette voie est la diminution du risque de luxation.

Des techniques mini-invasives ont été décrites aussi, à partir de cette voie, pour minimiser les inconvénients de l’incision du muscle moyen fessier.

Les voies Anterieures sur table orthopédique

Cette voie très ancienne tombait progressivement dans l’oubli, jusqu’à l’apparition de techniques mini-invasives, avec table orthopédique, et responsable d’un nouvel essort.

Une table orthopédique est une table de traction, le pied est pris dans une chaussure spéciale qui permet de tracter la hanche et de la décoapter. Le déroulement de l’intervention est tributaire de la bonne manipulation de la table orthopédique, par la panseuse. Il est nécessaire de tourner tout le squelette genou de 90°, c’est à dire que la pointe du pied regarde vers le sol, alors qu’on est allongé sur le dos.

En cas de complications per opératoire, il est difficile ou impossible de gérer certaines complications.

La chirurgie de reprise de prothèse est difficile ou impossible par cet abord chirurgical.

Son avantage est la diminution du risque de luxation.

La voie Externe par Trochanterotomie

N’est quasiment plus pratiquée sauf pour les reprises