Protesi dell'anca

GENERALITA’

Parliamo di impianti ortopedici: protesi articolari (anca, ginocchio, spalla, gomito) o

apparati di fissazione ossea (fissatori). Quando andiamo a sostituire un’articolazione,

di solito, questo in linea generale, l’approccio è sempre quello di cercare di mantenere

il più possibile il proprio organo o la propria articolazione. Esistono dei protocolli (delle

soglie) che vengono studiate, ovvero il livello di infiammazione quanto è alto ecc. Un

medico ogni volta che prende una decisione deve rispettare questi protocolli,

ovviamente grazie ad esame diagnostici. Analizzando gli interventi di protesizzazione

ortopedica nel mondo, sappiamo che abbiamo più di 1 milione di interventi ogni anno;

in Cina vengono eseguite circa 200.000 operazione, mentre in UK circa 160.000; in

Svezia, su circa 20000 operazioni, il 20% hanno richiesto una ri-operazione; questo

potrebbe essere legato allo stile di vita degli svedesi. Il ruolo dell’ingegnere entra

anche in questi aspetti (sviluppare protesi più idonee). In Italia abbiamo una buona

percentuale nonostante sia un paese relativamente piccolo. L’Italia ha un buon

mercato di sviluppo delle protesi, ma i principali produttori di protesi sono Zimmer

Biomet, MicroPort Orthopedics.

sviluppo di una protesi

Per quanto riguarda lo , abbiamo due aspetti: uno costruttivo

(informazioni dimensionali, come: lunghezza, dimensione, porosità, gradienti) e uno

legato ai materiali (materiali metallici, ceramici, compositi); due aspetti strettamente

connessi tra loro. Creare un gradiente vuol dire creare una differenza di qualcosa come

requisiti

ad esempio la porosità. Una protesi articolare ideale deve garantire alcuni ,

quali: garantire il corretto spazio fra gli arti, consentire il movimento e la stabilità

articolare, avere un design semplice e pratico, fornire una fissazione a lungo termine

(15-20 anni), essere resistente alla degenerazione (degenerazione delle ossa o usura

del materiale), essere compatibile con l’anatomia del corpo umano, avere un processo

di produzione e sterilizzazione semplice (non posso utilizzare una sterilizzazione

chimica perché sarebbe troppo aggressiva), facilitare gli esercizi riabilitativi. Ad oggi,

non sono ancora soddisfatti tutti questi elementi.

Quando utilizzare le protesi d’anca?

L’impianto di una protesi deve essere effettuato nel momento in cui il dolore limiterà a

tal punto lo svolgimento delle normali attività quotidiane da non trovare sollievo

neppure riposando o quando i movimenti dell’articolazione sono fortemente ridotti.

principali patologie ossee e articolari

Alcuni esempi di : artrosi, tumori, traumi

rischi di frattura

(rotture), disfunzioni motorie. I dell’articolazione coxo-femorale (anca)

sono dettati da: età del paziente, sesso, sito anatomico, condizioni mediche

preesistenti.

ANATOMIA DELL’ANCA (bacino).

L’anca è l’articolazione formata da femore e osso iliaco Una struttura

acetabolo

concava presente nell’osso iliaco, l’ , forma una sorta di tasca all’interno

della quale si inserisce la testa del femore. Ovviamente attorno ad entrambe le

strutture si trova la cartilagine, che fornisce una superficie liscia con la funzione di

attutire i colpi e scongiurare l’attrito fra le ossa, permettendo loro di scorrere

liberamente l’una sull’altra. L’articolazione è lubrificata dal liquido sinoviale, prodotto

dalle membrane che circondano la cartilagine. Nell’anca sono presenti anche diversi

legamenti resistenti che prevengono la lussazione dell’articolazione (ad esempio

quello femorale, quello all’interno dell’acetabolo); inoltre, i muscoli, mantengono le

movimenti

ossa unite. I consentiti dell’anca sono vari, i più importanti sono flessione,

estensione, rotazione, adduzione.

LA PROTESI D’ANCA

Andiamo ad analizzare i componenti delle protesi d’anca:

Guscio acetabolare

- : è la componente protesica che si fissa nella cavità

acetabolare, dopo ovviamente una adeguata preparazione;

Coppa acetabolare

- : all’interno di questa ruota la testa femorale, permettendo

il movimento della articolazione;

La testa

- : si applica sullo stelo ed ha il delicato compito di consentire tutti i

movimenti che normalmente svolge l’articolazione;

- Lo stelo : viene posizionato all’interno del canale femorale, dopo averlo

accuratamente sagomato per poterlo adattare alla forma della protesi e serve

come struttura di sopporto per quella che sarà la nuova articolazione.

trasferire il carico

Nella progettazione della protesi d’anca è necessario

dall’acetabolo al femore inserendo in quest’ultimo uno stelo metallico .

Idealmente, la regione dello stelo di un impianto d’anca dovrebbe essere in pieno

contatto con l’osso corticale femorale circostante per ottenere una fissazione stabile in

una sostituzione articolare totale. Questo è uno dei fenomeni più difficili da superare,

stress shielding

che viene chiamato (lassità proteica). La conseguenza potrebbe

essere che potrebbe andare deformata facilmente la protesi. Lo stress shielding

dipende dalla distribuzione delle rigidezze sia del femore che dello stelo.

Come avviene l’innesto di una protesi?

Quando un impianto viene inserito nel corpo, avviene un’interazione biologica

bidirezionale, ovvero il corpo influenza il materiale dell’impianto e viceversa. La scelta

dell’impianto adatto al paziente (incluso materiale e struttura dell’impianto) è un

fattore chiave per il successo a lungo termine della procedura. Infatti, oltre a non

avere effetti dannosi sul tessuto ospite, l’impianto selezionato deve anche essere in

grado di suscitare una risposta benefica dell’ospite per il suo funzionamento ottimale.

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Quando parliamo delle protesi di questi impianti dobbiamo andare a considerare i

rischi corrosione;

che portano questi impianti, come la corrosione del sangue, che

presenta al suo interno alcune sostanze che possono andare a corrodere il nostro

tossicità la perdita di funzionalità

impianto. La corrosione ha due effetti, quali la e

dell’impianto; la tossicità ovviamente è molto pericolosa perché c’è la contaminazione

sia dei tessuti circostanti che dell’intero organismo. Il normale uso della protesi

comporta la ciclica usura dell’articolazione della testa metallica o ceramica nella

cavità rivestita del materiale polimerico. Ma che vuol dire usura del materiale? Vuol

dire che io vado a consumare e se consumo il materiale, succedono due cose: perdo la

funzionalità),

posizione (perdo l’asse e quindi la ma anche il rilascio di detriti

all’interno dell’organismo.

Materiali utilizzati nella protesi d’anca

gusci acetabolari

I sono principalmente costituiti da materiale metallico. A seconda

dell’accoppiamento che danno, può essere inserito un materiale polimerico. I gusci

devono essere molto leggeri e hanno la funzione di collegarsi all’acetabolo; l’alta

diffusione di polietilene a ultra-peso molecolare (uno strato polimerico) serve per

ridurre la rigidezza dell’accoppiamento metallo-metallo. All’interno del guscio troviamo

coppe acetabolari;

le i vari materiali che possono essere utilizzati per la realizzazione

delle coppe acetabolari sono: metalli, ceramiche e polietilene a ultra-peso molecolare

(fra i 2 e i 6 milioni). Parlando dei possibili accoppiamenti in uso possiamo trovare

metallo-metallo, ceramica-ceramica, ceramica-UHMWPE, metallo-UHMWPE. La novità

più significativa è connessa all’uso di UHMWPE reticolato. Il tipo di accoppiamento è

importante per i fenomeni di attrito e i fenomeni di usura. L’uso di UHMWPE ha

comportato alcuni vantaggi come: elevata resistenza all’urto e alla corrosione, ottima

biocompatibilità, basso coefficiente d’attrito; lo svantaggio principale è la relativa

teste femorali,

suscettibilità a fenomeni di usura. Per quanto riguarda le troviamo

l’utilizzo di metalli e ceramici. Attualmente le testine più impiegate hanno diametro

pari a 28 o 32 mm, ma esistono anche diametri inferiori o superiori. Abbiamo

dimensioni superiori quando la testina è realizzata solidamente con lo stelo (parliamo

in questo caso di protesi monolitica). Anche in questo caso gli accoppiamenti sono con

lo strato polimerico, questo soprattutto per una questione di costi, ma anche per

ottenere fenomeni di usura lineari. stelo.

I materiali metallici vengono utilizzati maggiormente per lo Storicamente si è

sempre usato platino, argento e acciaio inossidabile, successivamente sostituiti da

titanio, biomateriali e leghe di cobalto-cromo. È molto importante l’acciaio innovativo

ad alto azoto ISO 5832-9, infatti esso è quello da considerare di prima scelta per

applicazioni biomedicali. Questo perché le ottime proprietà di questo acciaio lo

possono rendere indicato per steli di protesi d’anca cementate come alternativa alle

molto più costose leghe di cobalto. Dato ovviamente il costo più elevato, questo

materiale non può essere competitivo rispetto al tradizionale ISO 5832-ID, che è

pertanto molto più usato. Estremamente interessante per le applicazioni biomedicali è

l’acciaio inossidabile innovativo a bassissimo nichel P-558 in quanto non contiene

praticamente nichel, elemento che può causare fenomeni allergici; inoltre, grazie alla

presenza di azoto e manganese, è dotato di alte caratteristiche meccaniche e grazie

alla sua durezza può essere considerato non suscettibile di corrosione localizzata nel

corpo umano. Continuiamo ad utilizzare materiali metallici perché sicuramente hanno

un basso costo, delle buone proprietà meccaniche e modellabili, e tutto sommato i

processi con i quali si ottengono sono considerati relativamente semplici. Come

svantaggi abbiamo sicuramente fenomeni di usura. I materiali ceramici non sono

molto utilizzati perché sono molto fragili e quindi c’è un’elevata probabilità di rottura;

inoltre, la tecnologia di produzione è complessa e molto elevata. Come vantaggi dei

materiali ceramici abbiamo invece la loro inerzia chimica, il fatto che non si degradano

e nel tempo e hanno un’elevata resistenza all’abrasione.

Classificazione della protesi d’anca

protesi cementate protesi non cementate:

Possiamo avere o quando una protesi è

cementata vuol dire che fra la protesi e l’osso abbiamo uno strato di cemento, con le

protesi non cementate abbiamo direttamente un contatto fra protesi e stelo attraverso

opportuni trattamenti superficiali. Un problema delle protesi cem