Étude biomécanique du coupe de frottement céramique-céramique dans les prothèses totales de hanche sans ciment

Biomechanical strudy of ceramic on ceramic cementless total hip arthroplasty

• Auteur / Autrice : Christophe Chevillotte
• Direction : Laurence Chèze, Olivier Guyen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 20/09/2012
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs
• Jury : Président / Présidente : Jean-Paul Carret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Geringer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Trouilloud, Stéphane Boisgard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Ostéo-intégration

Céramique industrielle

Prothèses de hanche

Mots clés libres

Prothèses totales de hanche

Céramique

Squeaking

Couple de friction

Sans ciment

Total hip arthroplasty

Ceramic

Squeaking

Friction torque

Cementless

Résumé

Le but du travail réalisé dans cette thèse était d’approfondir les connaissances en matière d’utilisation du couple de frottement céramique-céramique dans l’implantologie moderne de hanche sans ciment. L’étude clinique de 100 prothèses totales de hanche sans ciment avec un recul de 9 ans a permis de montrer la fiabilité du couple de frottement céramique en terme d’usure, de biocompatibilité et d’ostéointégration. Par la suite, la comparaison de la méthode d’implantation de ces implants (impaction du métal-back avec ou sans adjonction de vis supplémentaires) a montré que la rigidité de la céramique n’était pas incompatible avec une impaction simple du métal-back, pour des patients qui ne présentent pas de fragilité osseuse. Nous avons ensuite étudié plus particulièrement une complication de la céramique, le grincement ou squeaking. Une étude in vitro du phénomène, a permis de reproduire ce phénomène dans des conditions de lubrification optimale, avec la présence d’un troisième corps métallique entre les surfaces de frottement, suggérant l’importance des problèmes de lubrification dans la genèse du phénomène. L’analyse d’explant a conforté notre hypothèse, mettant en évidence l’importance du dessin des implants afin d’éviter les conflits prothétiques pouvant générer des particules métalliques. Enfin, l’analyse sur le long terme du phénomène de squeaking a montré son faible impact sur la survie des implants et sur la qualité de vie des patients. Ce travail, qui a associé des analyses cliniques et biomécaniques nous conforte dans l’utilisation de la céramique comme couple de frottement dans les prothèses totales de hanche sans ciment, insiste sur l’importance du dessin et du positionnement des implants pour éviter les complications qui peuvent survenir et permet de mieux connaître le problème du squeaking et ses conséquences

The aim of the study done in this thesis was to enhance the knowledge in the use of ceramic on ceramic bearing for cementless total hip arthroplasty. A clinical study of 100 cementless total hip arthroplasty at 9 years of follow-up showed the reliability of ceramic in terms of wear, biocompatibility and osseointegration. Subsequently, the comparison of the method for implantation of the implants (press-fit with or without additional screws fixations) showed that the stiffness of ceramic was not inconsistent with a simple impaction, for patients who do not present bone fragility. We then studied a particular complication of ceramic bearing, the squeaking noise. An in vitro study of this phenomenon, allowed us to reproduce squeaking in lubricated conditions, with the presence of a third metal body between the frictions surfaces, suggesting the importance on lubrication damages in the genesis of this phenomenon. Analysis of explants has confirmed our hypothesis, highlighting the importance of implant design, to avoid impingement, potentially generating metal particles. Finally, the long-term analysis of squeaking phenomenon showed its low impact on implant survival and patient’s quality of life. This work, which involved clinical and biomechanical analysis, confirms the interest for the use of ceramics bearings in total hip arthroplasty, emphasizes the importance of implant design and implant positioning, to avoid complications, and helps for a better understanding with the problem of squeaking and its consequences