Cobalt and Chromium Measurement in Pa

Cobalt and Chromium Measurement in Patients with Metal Hip Prostheses
Mesure du cobalt et du chrome chez les
patients avec des prosthèses de hanche
métalliques
Mathew P. Estey, Moderateur1, Eleftherios P. Diamandis, Moderateur1,*, Catherine Van Der
Straeten, Expert2, Stephen S. Tower, Expert3, Alister J. Hart, Expert4 et Thomas P. Moyer,
Expert5
Affiliations des auteurs
1
Hôpital Mount Sinai, Toronto, Ontario, Canada ;
St.-Martens-Latem, Belgique ;
3
Clinique orthopédique et des fractures d’Anchorage, Anchorage, AK, USA ;
4
Imperial College de Londres, Londres, GB ;
5
Département de médicine clinique et de pathologie, Clinique Mayo, Rochester, MN, USA.
* Adresse de correspondance pour cet auteur : Mount Sinai Hospital, 60 Murray St., 6th
Floor, Toronto, Ontario, M5G 1X5 Canada. Fax 416-586-8628 ; e-mail
[email protected].
2
Approximativement, 1 million de prothèses de hanche métal-sur-métal (MoM)6 ont été
implantées dans le monde afin de soulager la douleur, rétablir le fonctionnement de la hanche et
améliorer la qualité de vie globale. Ces implants contiennent des surfaces d'appuis du fémur et
du cotyle qui sont en général principalement composées de colbat (Co) et chrome (Cr). Bien que
la majorité des remplacements des hanches MoM ait été une réussite, de nombreux rapports
récents ont montré de nettes concentrations en Co et Cr dans le liquide synovial, le tissu
périprothétique, le sang, et même dans les tissus périphériques de certains patients avec des
prothèses de hanche MoM. Par conséquent, des inquiétudes ont été soulevées à propos des
conséquences physiologiques de la libération de métal provenant des prothèses de hanche MoM
dans le tissu périprothétique et la circulation systémique.
Les concentrations en Co et Cr dans le sérum le liquide articulaire des hanches correspondent au
degré d'usure de l'implant MoM et sont élevées chez les individus avec une accumulation de
débris de métal dans le tissu périprothétique. Par conséquent, certains scientifiques ont proposé
que les concentrations en Co et Cr soient mesurées régulièrement pendant la prise en charge des
patients avec des prothèses de hanche MoM. Dans cet article de Q&R, 4 experts donnent leurs
opinions sur l'usage des prothèses de hanche MoM, les conséquences biologiques néfastes de la
libération de métal et l'utilité clinique des mesures de Co et Cr. Ils discutent aussi de la
méthodologie qu'ils utilisent pour évaluer la concentration de ces ions métalliques et fournissent
un aperçu des nombreux défis associés à la mesure de Co et Cr.
Quels sont les avantages des prothèses de hanche MoM par rapport aux autres types
d'implants ?
Catherine Van Der Straeten : MoM a été réintroduit comme surface d'appui pour l'arthroplastie
de la hanche afin de résoudre le problème de l'ostéolyse induite par des particules secondaire à
l'usure de polyéthylène. Les études sur les simulateurs de hanche in vitro ont montré une usure
volumétrique bien moins importante et des particules beaucoup plus petites avec MoM
comparativement au métal-sur-polyéthylène (MoP). Cette découverte a été confirmée in vivo
avec un MoM d’un alliage riche en carbone de 28 mm et une arthroplastie totale de la hanche
(ATH) de 32 mm. L’utilisation de têtes fémorales de plus grand diamètre (≥ 36 mm) comme
solution à une luxation postopératoire est devenue possible avec des articulations de rechange
[MoM, céramique-sur-céramique (CoC)] avec une usure moins apparente par rapport à MoP. Des
têtes plus grandes ont effectivement réduit le taux de luxation.
L'arthroplastie du resurfaçage de hanche (ARH) MoM a été réintroduite pour répondre à une
survie inférieure et des résultats cliniques insatisfaisants avec l’ATH chez les patients actifs et
jeunes. La reconstruction anatomique de l'articulation a conduit à une meilleure fonction et des
niveaux d'activité plus élevés par rapport à l’ATH. Malgré les mauvais résultats avec certains
modèles d’ARH, des séries indépendantes et des registres d’arthroplastie ont montré une
meilleure survie des modèles de resufaçage de hanche, tels que le système Birmingham HIP
Resurfacing (BHR) (Smith & Nephew), comparativement à l’ATH, surtout chez les hommes
jeunes et actifs.
Stephen S. Tower : Malheureusement, on ne connait aucun avantage. Le concept a été revisité il
y a maintenant une décennie sur la base d’avantages théoriques par rapport aux hanches MoP de
l'époque.
Tout d'abord, il y avait moins d’usure. On savait que l'usure du plastique entraînait son
desserrement, et il existe un seuil d'usure volumétrique par an qui est associé à ce desserrement.
Les expériences sur les MoM en laboratoire et l’évaluation des explants MoM ont suggéré que
les MoM pouvaient avoir une usure volumétrique basse. Cela pourrait être vrai, mais nous avons
appris qu’avec Co et Cr, le nombre de particules d’usure pourrait être plus important que le
volume en lui-même. Étant donné que les MoM produisent des débris nanométriques ou
ioniques, ils produisent beaucoup plus de particules que les hanches MoP. Certains patients ont
immédiatement des problèmes en termes de sensibilité des tissus périprothétiques due aux débris
minimes produits dans une articulation fonctionnant bien. D'autres auront une réponse indolente
à la métallose brute qui devient un problème cinq ans après l'implantation et est
histologiquement similaire à ce qu'on observe avec les MoP implantés depuis >10 ans. Les
problèmes d'usure du plastique sont maintenant discutables en raison du développement de
polyéthylènes réticulés et stables à l'oxydation qui ne montrent aucune usure ou seulement une
usure minime à 10 ans. Les registres d’articulations totales montrent maintenant que les hanches
MoM de types modulaires ou de resurfaçage sont des MoP peu performantes.
Le second avantage était que MoM permettait le resurfaçage de hanche. Le concept du
resurfaçage de hanche n'a jamais été au niveau de la technologie contemporaine des MoP. On
pensait que la conservation de l’os fémoral était avantageuse pour l'éventuelle révision chez les
patients plus jeunes, et actifs. Cependant, les tiges fémorales présentes ne déçoivent que
rarement. Les cliniciens constatent que les resurfaçages de hanche nécessitent une révision plus
fréquente et plus rapide pour presque tous les groupes de patients. Les révisions des modèles
modulaires et de resurfaçage des MoM ont été plus problématiques que la révision opportune
d'une hanche MoP, principalement dus aux problèmes du tissu périprosthétique que les débris de
Co et Cr peuvent causer et aussi parce que la taille de l’articulation sera probablement réduite.
Cette combinaison peut entraîner une instabilité chez le patient ayant subi une révision.
Le troisième permet l’utilisation d’une « tête de taille anatomique ». On pensait que l'utilisation
d'une tête d'une taille quasi équivalente à celle de l'original permettait d’améliorer les
performances et la stabilité. Les données de niveau 1 n'ont pas confirmé une amélioration de la
performance et la stabilité est un avantage relatif qui est maintenant égalé par la technologie de
MoP.
Alister J. Hart : Le principal avantage est leur capacité à être utilisées en tant que resurfaçages
de hanche. D'autres avantages, comme des articulations de grand diamètre avec un taux d'usure
volumétrique bas qui sont accessibles en utilisant CoC, sont maintenant dépassés.
Thomas P. Moyer : Les prothèses de hanche MoM ont remplacé les implants de hanche avec
des articulations en plastique, car les articulations en plastique ne résistent pas à l'activité
vigoureuse et étaient sujettes à la dislocation. Des surfaces d’articulations améliorées, telles que
CoC et MoM, ont été mises sur le marché en vue d’une utilisation chez les personnes plus jeunes
et actives et en anticipant que l'usure ne serait plus une préoccupation majeure. Les prothèses de
hanche MoM présentent l'avantage d’avoir une résistance améliorée et une usure réduite, et étant
donné que de plus larges têtes peuvent être incorporées, il y a une réduction des risques de
luxation, une amélioration de la mobilité, et une amélioration de la qualité de vie.
Quel est le mécanisme impliqué dans la libération de métal des prothèses de la hanche MoM ?
Y'a-t-il des facteurs qui augmentent la probabilité de libération de métal ?
Catherine Van Der Straeten : Des études tribologiques et cliniques ont décrit un schéma
d'usure caractéristique de l’ARH MoM initialement caractérisé par une période de rodage d'usure
accrue avec formation de débris métalliques (particules et ions), suivie état stable de faible usure.
La durée de la période de rodage varie, mais on pense qu’elle est de plus d'un million de cycles et
dure normalement entre 9 et 12 mois pour le resurfaçage de patients les plus jeunes et actifs. La
« plaque » comme on la nomme, c’est-à-dire l'aire de la surface où l'usure et la friction se
produisent dans la phase de rodage, est susceptible d'augmenter avec le temps. Cependant, tant
qu'elle reste dans le cotyle, une lubrification du film fluide peut se produire avec une articulation
sans usure et idéale au fil du temps. L'état d'équilibre est suivi par une phase « d’assise » avec
une usure réduite une diminution des concentrations en ions métalliques systématiques.
Toutefois, en cas de collision ou de chargement de bord provoqué par un mauvais
positionnement du composant acétabulaire (principalement trop d'inclinaison), la plaque usée va
s'étendre en dehors de la zone de couverture du cotyle (usure « d’emballement ») avec une
production continue ou croissante d’une grande quantité de débris métalliques (particules et
ions).
Des ions métalliques sont également produits par la corrosion des surfaces métalliques et des
particules. Des études sur la tribocorrosion ont montré la formation d'un film de protection
passive sur les surfaces articulaires après l'usure initiale, ce qui empêche une corrosion
supplémentaire au cours de la phase « d’assise ». À partir de là, les ions sont principalement
formés par corrosion des débris particulaires générés au cours de la phase de rodage.
Récemment, une usure accrue des surfaces des pièces coniques et des tourillons a été démontrée
avec des ATH MoM de grand diamètre (≥ 36 mm), ce qui conduit à de grandes quantités de
débris métalliques et à ce qu’on appelle la métallose.
Stephen S. Tower : Un facteur est l'usure in vivo des surfaces articulaires. In vitro, cette usure
était considérée comme étant minime en raison de la lubrification hydrodynamique et de « l'autopolissage » de n'importe quel dégât de surface. L'analyse de l'explant a montré que cela n’existait
pas in vivo. Tous ces explants montrent au moins une certaine usure dimensionnelle minimale
des surfaces provenant d’un contact direct ou d’aspérités. Certains explants montrent une usure
marquée, habituellement dans une section de la coque, cohérente avec un phénomène de
chargement de bord (edge-loading) « d’usure d’emballement ou d’échappement ».Certains
marques et modèles d'implants MoM sont plus sujets à ce phénomène que d'autres. Certains
patients peuvent être exposés à un risque plus élevé en raison de l'anatomie, du sexe et du niveau
d'activité.
Un deuxième facteur est la corrosion superficielle des surfaces articulaires, et un troisième est
l'usure de contact et la corrosion caverneuse de jonctions modulaires. Les débris d'usure produits
par ce mécanisme peuvent être biologiquement plus actifs que l'usure de la surface des
articulations. Les ions produits peuvent être importants. Plusieurs études de MoM modulaires et
de resurfaçage de la même conception montrent que les concentrations en métaux ont tendance à
être plus élevées dans le groupe modulaire.
Alister J. Hart : Le mécanisme est un résultat de la conception d'implant (par exemple, angle de
l’arc articulaire du cotyle, dégagement), du positionnement chirurgical (par exemple, angle
d'inclinaison du cotyle, angle de version du cotyle, décalage fémoral horizontal), et des facteurs
liés au patient (par exemple, anatomie inhabituelle, niveau d'activité).
Thomas P. Moyer : La jonction du cotyle acétabulaire et de la tête fémorale est exposée à une
pression énorme pendant le mouvement. Cette articulation porte tout le poids du corps. L’usure
des implants métalliques est due au mouvement continu à la surface MoM, à l’impact, à la
contrainte de bord et à un mauvais angle d'abduction acétabulaire. Ces événements provoquent la
libération des microparticules de métal, qui peuvent s'intégrer dans les tissus mous autour de
l'implant. Les particules métalliques subissent également une corrosion, ce qui entraîne l’entrée
et la circulation d’ions métalliques dans le sang.
Quels sont les effets biologiques indésirables locaux et systémiques des débris métalliques des
prothèses de hanche MoM ? À quel point ces effets indésirables sont-ils courants ?
Catherine Van Der Straeten : Des réactions immunologiques par rapport aux débris
métalliques et aux ions métalliques sont maintenant bien reconnues. Ces réactions se manifestent
comme collections liquidiennes inflammatoires ou comme des masses de tissus mous non
infectieuses kystiques solides autour de la hanche ou des lésions ostéolytiques. Les réactions
immunologiques peuvent être sous-divisées en deux catégories. Une catégorie, que nous
appelons « réactivité au métal », est une réponse immunitaire innée qui se manifeste par une
réaction d’un corps étranger non spécifique. Il s'agit d'une réponse immunologique normale à
une grande quantité de débris métalliques, qui est la réaction indésirable locale la plus courante,
et se produit toujours avec une usure accrue. Avec des ARH bien positionnés et fonctionnant
bien, elles sont rares, mais surviennent plus fréquemment avec des ATH MoM de grand diamètre
en raison de l'usure renforcée de la pièce conique/du tourillon.
Une deuxième catégorie, que nous appelons «allergie aux métaux » est une réponse immunitaire
adaptative qui se manifeste par une hypersensibilité retardée de type IV, une réponse anormale
rare à une petite quantité de débris métallique qui se produit chez les personnes ayant une
prédisposition génétique allergique.
Récemment, plusieurs cas de manifestations systémiques de la toxicité du Co provenant des
MoM ont été nommés « cobaltisme arthroprothétique ». Ce syndrome peut comprendre diverses
manifestations neurologiques centrales et périphériques, des maux de tête, des troubles visuels,
une atrophie du nerf optique, une perte d'audition, des vertiges, des troubles du goût, une
hypothyroïdie, et une cardiomyopathie. À notre connaissance, le cobaltisme provenant
d’implants de la hanche MoM est rare.
La génotoxicité et la cancérogenèse sont d'autres préoccupations, mais celles-ci n'ont pas été
étayées par des études épidémiologiques. En fait, le des articulations du Royaume-Uni et du Pays
de Galles a démontré une mortalité significativement plus faible avec les ARH MoM par rapport
à tout autre type d’ATH, même après ajustement pour l'âge et d'autres facteurs.
Stephen S. Tower : Une exposition systémique excessive au CO (cobaltisme arthroprothétique)
peut avoir des effets indésirables psychiques, neurologiques, cardiovasculaires, et endocriniens.
Je pense que ces problèmes sous une forme subtile sont sans doute épidémiques chez les patients
avec des hanches MoM défectueuses et endémiques chez les patients avec une arthroplastie
fonctionnant apparemment bien. Les implants MoM ne présentent apparemment pas plus de
risques de cancer en général, mais il peut y avoir une augmentation de 2 à 3 des risques de
tumeurs hématopoïétiques, notamment de lymphome. Les concentrations en Co et Cr combinées
sont en corrélation avec la génotoxicité dans les lymphocytes. Les concentrations en Cr dans le
sang augmentent au même rythme que le Co, et il semble que certains ions seront dans un état de
valence plus inquiétant de +6.
La réponse à la métallose varie selon les individus. Les pires réactions d’après mon expérience se
produisent au début, elles sont intenses et les patients peuvent ne pas avoir d’augmentation des
concentrations en métaux. En étudiant l' histopathologie d'une série de hanches MoM
défectueuses, on voit une variabilité individuelle avec des combinaisons de nécrose,
inflammation chronique et réaction histiocytaire. Les patients avec une métallose brute peuvent
présenter une de ces caractéristiques avec des schémas différents. Les patients présentant des
symptômes locaux indolents semblent avoir une réponse histiocytaire avec une certaine nécrose,
similaires aux patients souffrant de défaillances de hanches MoP avec du plastique « ancienne
génération ». Les patients sensibles aux métaux avec une image aiguë d'inflammation chronique
(lésions associées une vascularite lymphocytaire aseptique, ALVAL : aseptc lymphocytic
vacsulitis-associated lesions) semblent être plus communs. La plupart des patients avec une
grande charge de métal montrent un schéma d'histopathologie mixte avec tous les éléments. Le
taux d'occurrence est un sujet de controverse. Par histopathologie, la plupart des patients
présentent une forme de réaction tissulaire, et par imagerie, nombreux sont ceux qui ont des
masses de collections liquidiennes, mais pas de symptômes. Je pense que les taux actuels de
révision sous-estiment le problème. J'ai suivi les patients ayant subi une chirurgie de révision
présentant des symptômes indolents qui montraient une importante perte de tissu local (os en
particulier ) qui a rendu la chirurgie de révision difficile. En ce qui concerne l'incidence de
véritables réactions d'hypersensibilité aiguë, je crains qu'elles ne soient pas aussi rares qu'on le
croyait.
Alister J. Hart : L'effet local est probablement une synovite induite par le Co. Les effets
systémiques sont incertains et nécessitent des études à long terme pour de possibles effets
cancéreux et des études d'examen détaillé sur la vulnérabilité des tissus (thyroïde, nerfs
périphériques, nerfs crâniens et myocarde).
Thomas P. Moyer : Si l'usure de la surface de MoM génère des microparticules, ces particules
vont s’intégrer dans les tissus entourant l'implant, ce qui entraîne une nécrose tissulaire. Le tissu
dégradé et les débris métalliques peuvent devenir encapsulés pour former une poche remplie de
liquide appelée pseudotumeur. Ces événements se présentent avec des symptômes de douleur,
une luxation spontanée, une paralysie et une masse palpable. Ces résultats définissent une
réaction indésirable aux débris métalliques (ARMD : adverse reaction to metallic debris).
Plusieurs grandes études de population suggèrent que l'incidence d’ARMD est de 1 %-2 %. Les
évènements indésirables systémiques signalés sur un petit nombre de patients sont des
symptômes neurologiques tels que la dyspnée, la fatigue, les maux de tête, les vertiges et une
diminution de la cognition. Ces observations systémiques n'ont pas été confirmées comme étant
associées à l’ARMD dans des études de cas témoins à grande échelle, et il n'y a pas de données
décrivant l'incidence des événements systémiques.
Dans quel(s) liquide(s) biologique recommanderiez-vous de mesurer les concentrations en Co
et Cr ?
Catherine Van Der Straeten : Pour évaluer les concentrations en ions métalliques chez les
patients avec une prothèse de hanche MoM, diverses matrices, telles que le sang total, le sérum,
l'urine et le liquide de la hanche, peuvent être utilisées. Les analyses de sang total ou de sérum
sont préférables, étant donné que la concentration en ions métalliques dans les échantillons
d'urine est variable et dépend de l'hydratation du patient. Les concentrations urinaires sur vingtquatre heures sont plus fiables, mais un prélèvement d'urine pendant 24 h est pesant et souvent
incomplet. Bien qu'il existe une bonne corrélation entre les valeurs du sang et d’urine sur 24 h, le
sang est certainement l’échantillon de choix pour une utilisation quotidienne, soit du sang total,
soit du sérum. Il n'y a pas de consensus sur la matrice (sang total ou sérum) qui est supérieure, et
les deux matrices sont utilisées dans la pratique clinique quotidienne.
Les concentrations de liquide de la hanche peuvent également être instructives quand les
concentrations sériques ou de sang total ne sont pas concluantes.
Stephen S. Tower : Il est essentiel de comprendre que les concentrations en ions dans les
différents fluides fournissent des informations générales et spécifiques. Pour le dépistage et le
suivi, je pense que le Co du sang total est le mieux. Il est préférable d'utiliser de manière
cohérente un type de fluide pour surveiller un patient. Bien que les concentrations en Co et Cr
dans divers fluides et fractions de sang soient généralement en corrélation les uns avec les autres,
il existe une variabilité intra- et inter-individuelle importante. Le Co ou Cr dans le sang et l'urine
sont quelque peu en corrélation, et je ne pense pas que les deux métaux doivent être analysés
pour des raisons de surveillance. Le Co a tendance à être éliminé rapidement, avec une réduction
d'environ 5 fois dans les 2 mois qui suivent la révision d'un MoM défectueux. Par conséquent, le
Co pourrait être le meilleur indicateur pour la fonction d’appui à une date fixée. Le Cr a tendance
à se lier périprothétiquement, il est donc éliminé plus lentement. À des fins générales de
dépistage et de suivi, je préfère le Co de sang total comme test standard. Le Co sérique pourrait
être la meilleure mesure de la fonction d’appui actuelle et la fraction de globules rouges est une
bonne mesure à la fois pour la fonction d’appui au fil du temps et pour la sensibilité individuelle
à cobaltisme. Le cobaltisme symptomatique est probablement lié à des concentrations en Co
intracellulaires.
Les mesures faites sur 24 h des concentrations urinaires de ces métaux chez les patients ayant
une fonction rénale normale peuvent être une bonne mesure pour démontrer à quel point
l'articulation s’use. S'il y a homéostasie, alors la quantité de métal dans un échantillon d'urine sur
24 h doit se rapprocher de l'usure de l’appui sur une journée. Les valeurs d'urine ont tendance à
être 2-3 fois supérieures aux valeurs sériques, de sorte que chez les patients ayant une fonction
rénale normale, un moyen moins coûteux de détermination [spectrométrie à four de graphite ou
chimique plutôt que spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS)] peut être
applicable. Le problème est que si le patient présente une mauvaise fonction rénale, les
concentrations en ions dans l'urine peuvent être faibles par rapport celles dans le sang. On s’est
inquiété que les patients avec des concentrations élevées en métaux pourraient présenter un
risque accru de cancer de la vessie. Si cela est confirmé, alors la cytologie urinaire peut être
appropriée chez les patients avec des concentrations en métaux élevées connues dans le sang et
l'urine. Chez les patients atteints de neurocobaltisme symptomatique, je pense qu'il est
raisonnable de vérifier le Co du liquide céphalo-rachidien au moment de la chirurgie de révision,
car une anesthésie rachidienne est avantageuse pour la chirurgie de la hanche, et le résultat
pourrait être utile pour le patient et le médecin.
Alister J. Hart : J’analyserais le sang total et seulement chez les patients présentant des
symptômes de dysfonctionnement/douleur de la hanche.
Thomas P. Moyer : La plupart des études de corrélation des concentrations en Co et Cr avec une
détérioration de l'implant MoM ont été effectuées dans le sérum ou le liquide synovial articulaire
aspiré. Une forte association entre le sérum et les concentrations en Co et Cr dans le liquide
synovial et l'usure de MoM a été clairement démontrée. Habituellement, les patients avec une
usure de MoM mesurable ont des concentrations sériques en Co et Cr 20 fois plus élevées que les
patients ne présentant aucun signe d’ARMD. Étant donné que le liquide synovial nécessite une
biopsie à aiguille guidée par échographie et puisque la plupart des médecins pratiquant ces
biopsies ne sont pas conscients de la possible contamination de l'échantillon, le sérum est
l'échantillon préféré pour l'évaluation.
Y at-il des seuils acceptés qui définissent des concentrations élevées en Cr et Co chez les
patients avec des prothèses de hanche MoM ? Quelles mesures devraient être considérées
lorsqu’un patient présente une augmentation des concentrations en ions métalliques ?
Catherine Van Der Straeten : Nous avons mené une étude visant à définir les limites
supérieures acceptables de Co et Cr sériques. Les patients avec des ARH MoM fonctionnant bien
avaient des concentrations en ions métalliques faibles, avec des limites supérieures acceptables
de Cr et Co de 4,6 µg/L et 4,0 µg/L respectivement pour des ARH MoM unilatérales et de 7,4
µg/L et 5,0 µg/L respectivement pour des ARH MoM bilatérales. Les limites supérieures de
sécurité établies ont une spécificité de diagnostic élevée, mais une sensibilité de diagnostic
faible. Bien que de faibles concentrations puissent être observées avec des ARH
symptomatiques, la constatation de l'augmentation des concentrations permet la détection
précoce d’une usure accrue et, si nécessaire, une révision en temps utile avant qu’une forte
destruction ait lieu. L'interprétation correcte des concentrations systémiques en ions métalliques
implique l'exclusion d'autres sources d'ions métalliques.
Pour fournir des directives pratiques pour le suivi des ARH MoM, nous avons développé un
algorithme. Un patient est d'abord classé comme symptomatique ou asymptomatique en fonction
des symptômes cliniques subjectifs et objectifs. Une évaluation radiographique caractérise
ensuite l'état de risque de l’ARH, suivie par l'interprétation des concentrations en ions
métalliques. Après l'exclusion d'autres sources possibles d'ions métalliques (autres implants
métalliques, médicaments ou compléments alimentaires) ou d'une insuffisance rénale (avec
diminution de l'excrétion des ions métalliques) et une fois que la phase de rodage de l'usure de la
surface initiale (jusqu'à 12 mois) est terminée, les concentrations en Cr et Co sériques de patients
avec une ARH MoM peuvent être sous-divisées en 4 catégories. Les concentrations < 4 µg/L
sont des valeurs à l'équilibre normales. En l'absence de symptômes cliniques et radiologiques, un
schéma de suivi de routine est également effectué (1, 2, 3, 5, 7 et 10 ans après l'opération). Des
concentrations entre 4 et 10 µg/L sont des augmentations modérées, et des investigations
supplémentaires, y compris l'imagerie en coupe transversale (échographie, imagerie par
résonance magnétique et/ou tomodensitométrie), sont préconisées. Si aucune anomalie n'est
observée et que le patient est asymptomatique, un suivi clinique étroit et une réévaluation des
concentrations en ions métalliques sont conseillés. Dans le cas d’une ARH bilatérale, les limites
supérieures acceptables sont un peu plus élevées (Cr et Co : 7,4 µg/L et 5,0 µg/L
respectivement). Des concentrations comprises entre 10 et 20 µg/L sont un signe certain d'une
augmentation de l'usure. Des investigations de diagnostic approfondies, y compris l'imagerie en
coupe transversale, sont préconisées et doivent être répétées jusqu'à ce que la cause de
l'augmentation des concentrations soit trouvée. Les mesures des ions métalliques doivent être
répétées même si aucune anomalie n’est trouvée. Des concentrations > 20 µg/L sont inquiétantes,
parce qu'elles sont un signe d'usure élevée, même en l'absence de symptômes cliniques ou
radiologiques autour de la hanche, et justifient une étude approfondie. Des concentrations en Co
> 20 µg/L peuvent être associées à une toxicité systémique. Une révision doit être considérée,
même en l'absence de problèmes cliniques.
Alister J. Hart : Les données pour le seuil de l’Agence réglementation des produits
médicamenteux et de santé de 7 µg/L de Co ou Cr dans le sang total chez un patient avec une
hanche unilatérale MoM, aucun autre implant orthopédique et une fonction rénale normale
proviennent du Centre de récupération d’implant de Londres (London Implant Retrieval Centre).
Cependant, ce seuil est probablement uniquement utile comme moyen de stratifier le risque de
problèmes de hanche locaux attribuables à une hanche MoM, plutôt que comme outil de
dépistage ou comme niveau d'action. La faible sensibilité de diagnostic de la valeur de 7 µg/L est
la principale raison de son insuffisance comme outil de dépistage. Cette sensibilité de diagnostic
peut être améliorée en abaissant la concentration du seuil, mais ceci réduirait la spécificité de
diagnostic.
Thomas P. Moyer : Les êtres humains non exposés, les personnes sans implants métalliques ou
expositions à des métaux, ont des valeurs de Co et Cr sériques <1,0 µg/L. Les patients ayant des
implants de hanche en bon état de fonctionnement, pas de douleur articulaire induite et aucune
pseudotumeur ont généralement une valeur de Co <5 µg/L et une valeur de Cr <10 µg/L. Une
augmentation des concentrations en Co et Cr sériques après l'implantation est courante, pour
atteindre un état d'équilibre environ 3 ans après l'implantation. Les patients atteints d’ARMD
auront une valeur de Co > 10 µg/L et une valeur de Cr > 15 µg/L, et le rapport Co: Cr est
généralement de 1:1 (± 30 %). Des valeurs de Co et Cr du liquide synovial > 5000 µg/L sont
associés à une ARMD.
Les patients souffrant de douleurs articulaires avec une hanche MoM devraient être évalués pour
un descellement de l’implant et une infection. Les patients souffrant de douleurs devraient subir
une évaluation radiographique avec radiographies du bassin antéro-postérieur et latérales, un
hémogramme avec différentiel, vitesse de sédimentation, et protéine C-réactive comme base de
référence pour identifier l'infection. Une fois l'infection écartée et l’ARMD suspectée, les
concentrations en Co et Cr sériques doivent être mesurées, et une échographie ou une imagerie
par résonance magnétique de la hanche avec suppression de métal doit être effectuée pour
identifier une pseudotumeur. La seule option de traitement actif pour l’ARMD est le resurfaçage
ou le remplacement de l'implant. Certains médecins ont traité des patients avec une thérapie de
chélation, mais il n'existe aucune preuve dans la littérature médicale évaluée par les pairs que la
thérapie de chélation est indiquée ou efficace.
Quelle est la méthodologie utilisée par votre établissement pour mesurer Co et Cr ? Quelles
sont les précautions prises pour éviter la contamination des échantillons ?
Catherine Van Der Straeten : Les concentrations en Co et Cr sont mesurées par ICP-MS.
D’autres méthodes de mesure analytique, telles que la spectrométrie d'absorption atomique à four
de graphite (GFAAS), peuvent être utilisées, mais l’ICP-MS est connue pour avoir des limites de
détection plus basses et la possibilité pour la détermination de plusieurs éléments simultanément.
L'un des principaux défis techniques des tests d'ions métalliques biologiques est le risque de
contamination par les aiguilles, les tubes de prélèvement ou les contenants, et des protocoles
rigoureux sont donc mis en place pour chaque étape du processus. Dans notre établissement, les
échantillons sanguins sont toujours prélevés à l'aide d'un cathéter intraveineux (Becton
Dickinson Insyte-W™). Une fois que le cathéter est introduit, l'aiguille métallique est retirée, et
les 5 premiers mL de sang sont écartés pour éviter toute contamination métallique à partir de
l'aiguille. Une deuxième fraction de 5 ml de sang est prélevée dans des tubes de 6 ml Terumo
Venosafe® (numéro de catalogue VF- 106SAHL) pour le sérum ou le plasma (stocker le tube à 4
°C avant l'analyse) et dans des tubes d’éléments traces Becton Dickinson Diagnostics (BD
Vacutainer® K2EDTA) de 6 mL (numéro de catalogue 368381) pour le sang total. Pour l'urine,
des échantillons sur 24 h sont prélevés dans des contenants de 3 L Sarstedt (n° 77.578.). Une
fraction d'urine de 5 ml est prélevée pour l'analyse et le stockage de sauvegarde. Pour chaque
échantillon de sang ou d'urine, une analyse est effectuée sur une aliquote de 400 µL. La fraction
restante est stockée au congélateur à -15 °C.
Stephen S. Tower : Je n'ai jamais eu de difficulté à obtenir des concentrations en Co et Cr utiles
sur du sérum, du sang total, de l'urine, du liquide céphalo-rachidien, du liquide périprothétique et
du tissu périprothétique. Je n'ai pas encore eu une valeur de retour qui semblait fausse. Mon
hôpital et les autres laboratoires d’Anchorage envoient leurs échantillons à un laboratoire de
référence. Il faut généralement quelques semaines avant de recevoir les résultats. Les
phlébotomistes semblent connaître la procédure et la façon d'utiliser le tube correct de
prélèvement sous vide (tube des éléments traces) et de tirer plusieurs blancs en premier lieu afin
de rincer l'aiguille. La surveillance des éléments traces dans le sang et l'urine est réalisée pour
des raisons d'hygiène industrielle depuis des décennies. Pour l'industrie et les chirurgiens
associés à l'industrie, le fait de continuer à dire que les tests sont difficiles à organiser,
potentiellement faux et difficiles à interpréter semble être malhonnête. Quand j'ai commencé à
vérifier les concentrations il y a 10 ans, la méthode était souvent la GFAAS, maintenant c’est
presque toujours l’ICP-MS. Bien que l’ICP-MS ait des limites de détection plus basses, les
valeurs du four de graphite étaient analytiquement suffisamment sensibles en général pour moi,
parce que les patients que je suivais avaient des concentrations de toute évidence élevées.
Certaines de ces déterminations d'urine reviennent encore avec une mesure effectuée par la
technique à four de graphite. Il serait préférable pour les laboratoires de standardiser leurs
méthodologie et valeurs standard. En termes de valeurs normales, je crois que la moyenne
médiane pour les sujets non exposés ± 2 écarts types devrait être référencée, ainsi que l'indice
d'exposition biologique (IEB) avec une explication de ce que l’IEB est.
Alister J. Hart : Nous utilisons des méthodes utilisant l’ICP-MS haute résolution qui suivent le
système de contrôle qualité interlaboratoire le plus robuste (le service d’assurance qualité des
éléments traces) dans le monde. Nous utilisons les 10 premiers ml de sang, prélevé avec une
aiguille en acier inoxydable, pour d’autres tests, tels que la protéine C-réactive. Nous utilisons
aussi des tubes de prélèvement d’éléments traces du sang.
Thomas P. Moyer : L’ICP-MS est la méthode la plus appropriée pour l’analyse d’un volume
élevé de Co et Cr. La GFAAS a une sensibilité analytique appropriée, mais est exigeante en
main-d'œuvre et lente. Les questions préanalytiques sont d'une importance majeure pour obtenir
un d'un résultat précis. Co et Cr sont présents en tant que stabilisants et agents colorants dans de
nombreux produits en caoutchouc, y compris les bouchons colorés sur certains tubes de
prélèvement de sang sous vide. Co et Cr sont présents dans les joints d'étanchéité des pistons en
caoutchouc noirs présents dans la plupart des seringues jetables. Le piston bleu royal Monoject®
(Covidien) est le seul tube de prélèvement de sang sous vide approuvé par l’agence américaine
de produits alimentaires et médicamenteux (FDA) approprié par l'analyse de Cr et Co. Le liquide
synovial recueilli avec une seringue en plastique avec un joint d'étanchéité de piston en
caoutchouc noir sera contaminé par du Co et Cr. HSW est le seul fabricant de seringues
approuvées par la FDA pour une utilisation chez les êtres humains qui ne comprennent pas de
joints noirs de piston en caoutchouc. Appelez votre radiologue local, et demandez-lui quelle
seringue est utilisée pour le prélèvement de liquide synovial. Invariablement, la réponse sera une
seringue avec un joint d'étanchéité en caoutchouc noir. Ces prélèvements produiront des valeurs
trompeuses de Co et Cr.
Selon vous, Co et Cr devraient-ils être mesurés quotidiennement pendant la prise en charge
des patients avec des prothèses de hanche MoM ?
Catherine Van Der Straeten : Oui, comme indiqué ci-dessus, les mesures des ions métalliques
font partie du suivi de routine des ATH et ARH. Cependant, les concentrations en ions
métalliques ne peuvent pas être utilisées en tant que paramètre unique et doivent être interprétées
en tant que complément de l'évaluation clinique et radiographique et, si nécessaire, de l'imagerie
en coupe transversale.
Stephen S. Tower : Chez tous les patients avec des hanches MoM, le Co de sang total doit être
mesuré à l'inclusion (préimplantation) et à 6 mois et annuellement après l'implantation. Un
audiogramme de base, une batterie de tests cognitifs et d’évaluation post-commotion immédiate
(ImPACT), la pression artérielle, la fréquence cardiaque au repos et l'échocardiographie
devraient également être effectués. Ces mesures de la fonction psychique, neurologique et
cardio-vasculaire doivent être répétées chaque année chez tous les patients présentant une
cobaltémie et tous les six mois chez les patients avec un Co dans le sang total > 10 µg/L.
Alister J. Hart : Non, car cela n’est pas pratique comme un outil de dépistage. Cela peut être
justifié pour certains groupes de patients à risque élevé de problèmes (comme les femmes avec
des hanches DePuy ASR™ XL de grand diamètre ou celles avec des angles d'inclinaison> 70
degrés).
Thomas P. Moyer : L’évaluation de la concentration en Co et Cr sériques est recommandée
chaque année pendant les 3 premières années qui suivent l'implantation et rapidement chez tout
patient symptomatique, comme indiqué.
Compte tenu des problèmes associés aux débris métalliques, pensez-vous qu'il y aura une
baisse de l'utilisation des prothèses de hanche MoM en faveur des implants non métalliques ?
Catherine Van Der Straeten : Les ATH MoM de gros diamètre sont associées à un très mauvais
résultat et un nombre élevé de réactions indésirables secondaires à l’usure du tourillon/de la
pièce conique, et leur utilisation sera probablement abandonnée dans un avenir proche.
Malheureusement, certains pays (Suède, Danemark, Pays-Bas) ont décidé d'interdire toutes les
hanches MoM, y compris l’ARH, malgré de meilleurs résultats fonctionnels cliniques et de
survie des bonnes conceptions d’ARH par rapport aux ATH dans le groupe de patients jeunes et
actifs.
Stephen S. Tower : Cette baisse a déjà eu lieu. À son apogée, MoM représentait environ un tiers
des hanches implantées aux États-Unis. Maintenant, il est probablement <5 %, et c’est en grande
partie comme resurfaçage. Je crois que le resurfaçage peut disparaître également, car les
chirurgiens et les patients comprennent qu'il n'y a aucune preuve soutenant le resurfaçage sur
MoP avec une taille de tête de 32 ou 36 mm.
Alister J. Hart : Oui, ce déclin s'est déjà produit avec des effets spectaculaires, selon le Registre
national des articulations du Royaume-Uni.
Thomas P. Moyer : Ce n'est pas dans mon domaine d'expertise, mais il est clair que l'utilisation
de prothèses de hanche MoM est en baisse. Beaucoup de chirurgiens orthopédistes ont cessé
d'utiliser certains dispositifs d'implants MoM en faveur de hanches en céramique ou MoM qui ne
sont pas associées à une ARMD pour les patients plus jeunes, plus actifs. Pour les patients âgés,
moins actifs, des prothèses avec des articulations en plastique peuvent être un bon choix.
Remarques
6 Abréviations non standardisées :
MoM,
métal-sur-métal (prothèse) ;
Co,
Cobalt ;
Cr,
Chrome ;
MoP,
métal-sur-polyéthylène (prothèse) ;
ATH,
Arthroplastie totale de la hanche ;
CoC,
céramique-sur-céramique (prothèse) ;
ARH,
Arthroplastie de resurfaçage de la hanche ;
ARMD,
réaction indésirables aux débris métalliques (adverse reaction to metal debris) ;
ICP-MS,
spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif ;
GFAAS,
spectrométrie d’absorption atomique à four de graphite ;
IEB,
Indice d’exposition biologique ;
FDA,
Agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux ;
ImPACT,
Test cognitif et d’évaluation post-commotion cérébrale immédiate (Immediate PostConcussion assessment and Cognitive Testing).
Contributions des auteurs : Tous les auteurs ont confirmé qu'ils ont contribué au contenu
intellectuel de ce document et ont répondu aux 3 exigences suivantes : (a) contributions
significatives à la conception et au format, à l’acquisition de données, ou à l’analyse et
l’interprétation des données ; (b) élaboration ou révision de l'article et de son contenu
intellectuel ; et (c) approbation finale de l'article publié.
Divulgations des auteurs ou potentiels conflits d'intérêts : Lors de la soumission du
manuscrit, les auteurs ont rempli le formulaire de non-divulgation. Divulgations et/ou
potentiels conflits d'intérêts :
Recrutement ou Leadership : E.P. Diamandis, Clinical Chemistry, AACC ; T.P. Moyer,
Clinique Mayo.
Consultant ou fonction consultative : A.J. Hart, Joint Replacement Institute et DePuy.
Actionnariat : Non déclaré.
Honoraires : Non déclaré.
Financement de la recherche : A.J. Hart, Stryker, DePuy, Corin, Biomet, Zimmer, Mathys,
Smith & Nephew, et Joint Replacement Institute.
Témoignage d'expert : Non déclaré
Brevets : Non déclaré.
Reçu pour publication le 19 aout 2012.
Accepté pour publication le 23 aout 2012.
© 2013 The American Association for Clinical Chemistry
“This article has been translated with the permission of AACC. AACC is not responsible for the accuracy of the translation. The
views presented are those of the authors and not necessarily those of the AACC or the journal. Reprinted from Clin.Chem, 2013;
v. 59, p.880-886, by permission of AACC. Original copyright © 2013 American Association for Clinical Chemistry, Inc. When citing
this article, please refer to the original English publication source in the journal, Clinical Chemistry”
Cet article a été traduit avec la permission de l’AACC. L’AACC n’est pas responsable de la qualité de la traduction. Les opinions
formulées sont celles des auteurs et ne sont pas nécessairement celles de l’AACC ou du journal. Réimprimé de Clin.Chem, 2013;
v. 59, p. 880-886, avec la permission de l’AACC. Copyright original©2013 American Association for Clinical Chemistry, Inc.
Lorsque cet article est cité, la publication originale du journal en anglais doit servir de référence.