|
Matériaux d'ancrage et de comblement
Dans ce chapitre nous inclurons le
polyméthylmétacrylate (PMMA) qui reste, malgré le
développement des ancrages dits biologiques, une option
thérapeutique majeure pour la fixation initiale et à long terme
des implants prothétiques. En effet, les résultats de la
prothèse totale de hanche ont été transformés
depuis que Charnley, sur les conseils du dentiste D Smith, a utilisé le
PMMA comme ciment de fixation des éléments prothétiques
dans l'os.
Ce « ciment chirurgical » assure une
adaptation morphologique des implants à l'os, une transmission et une
répartition des contraintes en procurant une stabilité
immédiate sans douleur et autorisant une reprise précoce de
l'appui. Outre le rôle majeur de fixation, les indications d'utilisation
du ciment se sont étendues, servant de matériau de comblement
dans les fractures pathologiques ou dans les pseudarthroses avec perte de
substance, matériau d'interposition dans les
désépiphysiodèses, ou matériau de support
médicamenteux dans les ostéites ou les tumeurs.
Composition
Il est présenté sous la forme d'une
poudre et d'un liquide. Les compositions globales et en additifs de
différents ciments acryliques.
ü La poudre est composée :
De particules de PMMA, de copolymères de
méthylmétacrylate et d'autres monomères (styrène).
Il s'agit de granules de 10 à 40 ìm de diamètre ;
D'un opacifiant radiologique (sulfate de baryum ou dioxyde de
zircone). Ils sont obligatoires et servent à observer l'évolution
de la fixation ;
De benzoïlperoxyde, qui est initiateur de la
polymérisation.
ü Le liquide est composé de :
Monomère de métacrylate de méthyle ;
N, N-diméthyl-p-toluidine (DMPT) : qui contrôle
la vitesse de réaction de polymérisation ; hydroquinone qui
est un antioxydant qui stabilise le monomère de MMA. Celui-ci sous
l'influence des rayons UV ou de l'oxygène.
Interrelation os-ciment
Il n'y a ni réaction chimique ni aucune
adhérence entre os et ciment. La tenue des implants est simplement
liée à la pénétration du ciment dans les
anfractuosités de l'os récepteur. Charnley a montré que la
nécrose osseuse après introduction de ciment pouvait atteindre
500 ìm, cette couche après un passage par du tissu fibreux
s'ossifiait en 1 an environ.
Propriétés
physiques
Propriétés
mécaniques
Les propriétés des ciments sont fonction d'un
nombre important de paramètres. Aussi, la comparaison des
résultats de la littérature devra prendre en compte de
façon très soigneuse les conditions d'expérimentations.
Les valeurs moyennes de l'ensemble des ciments sont
comparables :
ü module d'Young 2 000 MPa ;
ü résistance à la rupture en traction 25
MPa, en compression 80 MPa ;
ü élongation avant rupture 5 % ;
ü résistance à la fatigue (108 cycles) 14
MPa.
De nombreux facteurs sont susceptibles d'influencer les
propriétés physicochimiques du ciment, parmi ceux-ci :
Température ambiante : plus la température
ambiante est chaude, plus le temps entre la phase pâteuse et la
polymérisation est court ;
Rapport poudre/liquide : il fait changer le rapport
monomère/polymère sachant que plus la quantité de
monomère est grande plus la chaleur est dégagée ;
Moment où le ciment est placé dans l'os : la
viscosité quand elle est basse permet une bonne
pénétration dans les anfractuosités osseuses mais le
monomère que l'on sait toxique est relargué de façon
préférentielle pendant le mélange et la phase
exothermique. Il s'agit donc de trouver un moyen terme et le ciment doit
être introduit pendant la phase de « travail », moment
où la viscosité est suffisamment faible pour
pénétrer l'os, et le monomère de la phase de
mélange déjà relargué ;
Taille, épaisseur et poids. A poids égal une
boule (rapport surface/volume faible) dégagera plus de chaleur qu'une
feuille (rapport surface/volume important) ;
Conditions de préparation et d'implantation : dans des
conditions opératoires, la porosité des ciments acryliques est de
l'ordre de 8 %. Ces pores sont responsables d'une baisse des qualités
mécaniques par un effet de concentration de contraintes. Une diminution
de la porosité peut être obtenue par centrifugation du ciment. De
même, l'inclusion d'eau, de sang, de moelle osseuse dans le ciment
diminue les qualités mécaniques par lamination ;
Additifs : des antibiotiques peuvent être ajoutés
au ciment. Sous certaines réserves, les qualités
mécaniques ne sont pas ou peu modifiées par l'ajout
d'antibiotiques (1 g d'antibiotique pour 40 g de polymère diminuent de 4
% la résistance en compression). Toutefois, l'antibiotique doit
être mélangé de façon homogène sous forme de
poudre et non de liquide qui risquerait comme dans l'inclusion d'eau ou de sang
de réaliser une inclusion, source de phénomène de
concentration de contraintes. La diffusion de l'antibiotique est
essentiellement locale mais peut être prolongée (une concentration
bactéricide a été retrouvée jusqu'à 7 mois
dans de l'os cortical de chien), la diffusion sérique reste
négligeable. Le relargage maximal se fait dans les premiers jours.
L'activité antibactérienne dépend de la sensibilité
du germe, mais les doses locales d'antibiotiques sont importantes et ne
correspondent pas aux critères habituellement admis pour les
antibiogrammes.
Propriétés mécaniques des
interfaces
La résistance de l'interface os-ciment est
directement liée à l'importance de la surface en contact.
L'utilisation de ciment de basse viscosité améliore la
pénétration dans les pores de l'os et donc les qualités
mécaniques de l'interface.
De la même manière l'interface
métal-ciment ou polyéthylène-ciment est
améliorée par tous les traitements visant à augmenter les
surfaces en contact
| 
