Materiali Vetrosi e Ceramici

Sono utilizzati nei rivestimenti protesici e possono essere raggruppati in tre categorie: 1. Ceramiche policristalline (allumina, idrossiapatite HA, fluoroapatite FA); 2. Vetroceramiche (carvital, A/W);

3. Vetri biologicamente attivi ("Bioglass", "Biovetri").

Le prime sono da considerarsi inerti o bioattive anche se, in determinate condizioni, le apatiti FA e HA possono degradare e divenire bioriassorbibili.

Comportamento tipico dei vetri biologicamente attivi e di alcune vetroceramiche, invece, é la modificazione superficiale che s'innesca subito dopo l'impianto sino a formare un gel d'interfaccia ricco alla periferia di idrossiapatite e di fosfato di calcio. Tale gel ha la possibilità sia di diffondere dal vetro, sia di provenire dal tessuto osseo circostante, come dimostrato in vetri derivati da fosforo. L'idrossiapatite neo formata, strutturalmente e chimicamente equivalente a quella presente in fase minerale nel tessuto osseo, tende perciò ad unirsi in maniera epitassiale, all'idrossiapatite naturale. Per crescita epitassiale s'intende un processo tramite il quale due superfici aventi la stessa struttura cristallografica vengono a contatto e reagiscono generando dei legami. Se su di un substrato cresce uno strato dello stesso materiale, il processo non presenterà problemi di compatibilità o disadattamento, in quanto sia il substrato sia lo strato epitassiale risulteranno simili per orientamento, proprietà chimiche, parametri del reticolo e struttura cristallina.

55 L'interesse per questi materiali é dovuto al fatto che, variandone opportunamente la composizione e la cristallinità, è possibile modularne la reattività realizzando riporti inerti, bioattivi o bioriassorbibili. IN tal modo si ottengono, nei confronti dell'osso adiacente, effetti che favoriscono lo sviluppo di un'interfaccia ideale tra protesi e tessuto osseo.

Le insufficienti caratteristiche meccaniche di questi materiali ne limitano l'impiego. Sono in larga parte utilizzati sotto forma di rivestimenti di componenti metalliche, tenendo conto di alcuni concetti. Un rivestimento ideale dovrebbe:

- Mantenere le proprie caratteristiche biologiche anche dopo il processo di applicazione;

- Rimanere, se inerte, permanentemente adeso al substrato metallico;

- Nel caso sia bioattivo, mantenere aderenza al tessuto osseo e al substrato metallico, dopo aver subito

una parziale degradazione superficiale necessaria a sviluppare legami chimico-fisici con l'osso adiacente;

- Nel caso sia bioriassorbibile, degradare con velocità tale da favorire l'osteoconduzione senza liberare

detriti, evitando innescare reazioni macrofagiche significative.

A B C

Fig. 4: Reazione dell'organismo ad un impianto in lega di Ti rivestito di HA sulla superficie prossimale. A: La placca in lega di Ti è infissa nella metafisi distale del femore.

B: L'osteogenesi viene valutata al S.E.M. e risulta molto rigogliosa intorno ai granuli di HA. C: L'osso neoformato si insinua tra i cristalli di idrossiapatite, indicati dalla sigla c.i. nell'immagine.

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4. TIPOLOGIA, MATERIALI, STRUMENTARIO

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4.1 COTILE - VERSAFIT CUP

Col passare degli anni l'artroplastica d'anca ha dovuto adattarsi a pazienti sempre più attivi e che hanno una maggiore aspettativa di vita. La stabilità, la distribuzione dei carichi e degli stress, il rispetto delle caratteristiche anatomiche sono condizioni indispensabili per il successo di un impianto di cotile a press-fit. Il cotile in questione dà la possibilità di scegliere pre o intraoperatoriamente tra inserto in polietilene, fisso o mobile, e in ceramica.

La geometria ellittica e la forma della superficie contribuiscono alla stabilità primaria, mentre una fissazione secondaria è assicurata dal doppio strato di rivestimento in Titanio e idrossiapatite HA.

4.1.1 Materiali

Il cotile (Fig. 1) viene prodotto in acciaio ad alto tenore di azoto lucidato internamente a specchio oppure in lega di Ti. La superficie esterna è rivestita di uno strato più interno di 100 µm di Ti al plasma spray e di uno più esterno di 90 µm di HAP.

Gli inserti sono ceramici composti di Allumina - BIOLOX Delta- oppure in PE reticolato - HIGHCROSS - .

4.1.2 Panoramica

Esistono 10 misure di cotili che vanno da 46 mm a 64 mm, e variano a seconda degli accoppiamenti: - Cotile con inserto mobile: misure da 46 mm a 64 mm, con inserto da 28 mm di diametro;

- Cotile con inserto fisso in ceramica: misure da 46 mm a 52 mm con inserto da 32 mm di diametro, e da 54 mm a 64 mm con inserto da 36 mm di diametro;

- Cotile con inserto fisso in PE: misure da 46 mm a 52 mm con inserto da 28 mm di diametro, 54 mm e 56 mm inserto da 32 mm di diametro, e misure da 58 mm a 64 mm con inserto da 36 mm di diametro.

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4.1.3 Caratteristiche

Il cotile è monoblocco ed è lucidato internamente a specchio, senza fori per viti, se usato con inserti in PE. E' dotato, invece, di un meccanismo conico di serraggio, per gli inserti in ceramica o PE, e fori per le viti. Il cotile press-fit ha forma ellittica con macrostrutture equatoriali ed è rivestito d'idrossiapatite, sono queste le caratteristiche che assicurano un ancoraggio biomeccanico ottimale. Le macrostrutture, a forma di scanalature circolari ritentive che sporgono di 0.7 mm rispetto al diametro del cotile, aumentano la superficie di contatto tra l'impianto e l'osso del 30 - 40 % favorendo inoltre la ricrescita ossea grazie al doppio rivestimento che favorisce un'estesa osteogenesi.

Un bordo, quello superiore in figura 2, sporgente di 5° assicura una copertura supplementare a scopo antilussante. La forma ellittica, ottenuta dallo schiacciamento polare, permette un trasferimento omogeneo e graduale dei carichi, evitando sforzi puntuali e assicurando la stabilità primaria. Il cotile è a press-fit poiché l'interfaccia con l'acetabolo del paziente è rappresentata da un'interazione di tipo foro-albero nel quale il cotile inserito ha diametro maggiore rispetto alla dimensione del proprio alloggiamento.

Fig. 2: Evidenza relativa alla forma del cotile.

A: Lo schiacciamento polare conferisce forma ellittica al dispositivo. B: Bordo superiore sporgente di 5°.

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4.2 INSERTO

S'inserisce nel cotile ed ha il compito di creare il nuovo acetabolo ed assicurare il range-motion all'impianto protesico; in altre parole restituisce la capacità di riprodurre quanto più possibile l'insieme di movimenti permessi in precedenza dalla naturale configurazione articolare.