influenza farmacologica sulla osteointegrazione luigi sarcina s.c. ortopedia e traumatologia -...
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Influenza
farmacologica sulla
osteointegrazione
Luigi SarcinaLuigi Sarcina
S.C. Ortopedia e Traumatologia - Ospedale San Giovanni di DioDirettore: Alessandro Petrini
Evoluzione demografica
Artrosi…
Alterazione Alterazione quantitativa: quantitativa:
Riduzione della densità Riduzione della densità osseaossea
• Diminuita resistenza ai carichiDiminuita resistenza ai carichi • Ridotta elasticità Ridotta elasticità
• Diminuita capacità di assorbire leDiminuita capacità di assorbire le sollecitazioni meccanichesollecitazioni meccaniche
Qualità dell’osso
• Il framework trabecolare ridotto e disorganizzato nella sua disposizione tridimensionale
• L’osso corticale si riduce in spessore ed aumenta il diametro del canale midollare
Alterazione qualitativa: Alterazione qualitativa:
Alterazione dell’architettura Alterazione dell’architettura osseaossea
Qualità dell’osso
Doll e coll. nel 2003, hanno dimostrato che l’osteoblasta di un individuo anziano presenta:
• Alterazioni della citologia e del citoscheletro, • Riduzione della capacità sintetica della
fosfatasi alcalina, osteocalcina e collagene
• Riduzione della sintesi dei fattori di proliferazione
e differenziazione preosteoblastica;
• Riduzione delle cellule osteoprogenitrici e del numero
e dell’attività degli osteoblasti
Qualità dell’osso
Osteoporotic Fracture
Campaign
International society
for fracture repair
International society
for fracture repair1. Definire epidemiologia e
patogenesi delle fratture da
fragilità
2. Utilizzare impianti e dispositivi
dedicati alle fratture da fragilità
3. Intervenire nella prevenzione
secondaria
Nel mondo si stimano 1,66 milioni di fratture
di femore ogni anno
Attualmente la metà di queste fratture avviene
in Europa e nel Nord America
Fratture del
femore da fragilità
0
200
400
600
800
1000
1200
2000 2010 2020 2030 2040 2050
MenWomen
Incidenza delle fratture del femore prossimale
in Europa
•Trattamento : Osteosintesi con viti cannulate
•Complicanze :
Osteonecrosi 8% Pseudoartrosi 5%
Fratture mediali
composte
Fratture da fragilità
Osteosintesi
• Complicanze:
Pseudoartrosi 30%
Osteonecrosi 25-30%
Trattamento :
Fratture mediali
scomposte
Prote
si
Fratture da fragilità
Minore stabilità dei mezzi di sintesi
Minore tenuta delle viti
Minore resistenza all’interfaccia osso-impianto
Osteoporosi
Frattura da fragilita’
Una recente revisione della letteratura sulle complicanze in pazienti trattati per frattura del femore prossimale ha evidenziato un aumento della percentuale di cut-out, Ri-frattura o mobilizzazione dei mezzi di sintesi in pazienti con osteoporosi
Osteoporosi e guarigione
della frattura: studi
sull’uomo
Goldhahn J et al. Osteoporos Int 2008;19(6):761-772
Goldhahn J et al. Osteoporos Int 2008;19(6):761-772
Outcome
Categoria
p
Osteoporosi n/N (%)
No osteoporosi N/N (%)
Gradi singh 1-3 Gradi singh 4-6
Cut-out
PankovichDavis Yoshimine Kawaguchi
1/13 (7,7)12/24 (50,0)5/14 (35,7)3/44 (6,8)
0/55 (0,0)9/34 (26,5)0/20 (0,0)3/16 (19,8)
0,1910,0970,0070,328
Fallimento della fissazione
Pankovich Kim Nordin
8/13 (61,5)40/85 (47,1)5/23 (21,7)
1/55 (1,8)9/93 (9,7)5/37 (13,5)
<0,00
1<0,050,485
Ri-Frattura
Pankovich 2/13 (15,4) 0/55 (0,0) 0,034
Fallimento meccanico
Barrios 25/66 (59,5) 8/47 (21,1) <0,05
Osteoporosi e guarigione
della frattura
Vi sono dispositivi in Vi sono dispositivi in grado grado
di aumentare la di aumentare la stabilità estabilità e
l’integrazione l’integrazione dell’impianto ?dell’impianto ?
Dispositivi da utilizzare
• Polimetil-metacrilato (cemento)
• Cementi riassorbibili (Norian, Chronos
inject…)
• Rivestimenti bioattivi
1.Reazione esotermica
2.Possibile necrosi dei tessuti
3.Possibile osteolisi da detriti del
cemento
Polimetil
metacrilato
Cementi riassorbibili
Norian SRS
1. Cemento in apatite
carbonosa (calcio
inorganico e fosfati)
Norian; Cementi a
base di fosfato o
solfato di calcio
Calcibon
2. Iniettabili con
siringa
3. Solidificano in situ e
riproducono la fase
minerale dell’osso
4. Si rimodellano nel
tempo e vengono
sostituiti dall’osso
ChronOS
Inject
Calcibon,
Biobon
Impianti rivestiti in Impianti rivestiti in idrossiapatiteidrossiapatite
Rivestimenti
bioattivi
1. HA favorisce la crescita
ossea
2. Favorisce l’integrazione degli
impianti anche in presenza di
micromovimenti
3. Diminuisce la percentuale di
fallimento ?
• Efficacia a lungo termine dimostrata solo in animali da esperimento
• Incoraggianti risultati in campo clinico solo con follow-up clinico a breve termine
• Presumibile difficoltà nella rimozione degli impianti in caso di reintervento (perdita significativa di osso)
Moroni A, CORR 2004 Stern R, Injury Moroni A, CORR 2004 Stern R, Injury 20072007
Rivestimenti bioattivi
(idrossiapatite)
Stabilità dei mezzi di sintesiStabilità dei mezzi di sintesi
Guarigione della Guarigione della fratturafrattura
Terapia farmacologica
Implant fixation enhanced by
intermittent treatment with
parathyroid hormone
Skripitz, R.; Aspenberg, P JBJS 2001.
Stabilita’ dei mezzi di sintesi
Paratormone PTH
…
Bifosfonati (studi clinici)
L’alendronato aumenta le resistenza meccanica delle fichesL’alendronato aumenta le resistenza meccanica delle fiches
Stabilita’ dei mezzi di sintesi
Alendronate Inhibits Bone Resorption at the Bone-screw Interface.
Takahiro Miyaji et Al, Clin. Orthop. Rel. Res, 2004
Rats ( 50 μg/kg/die) vs 1 μg/kg/die
Stabilità degli impianti Stabilità degli impianti protesiciprotesici
Terapia farmacologica
Maggiore durata degli Maggiore durata degli impianti protesiciimpianti protesici
““..Osteolysis and aseptic ..Osteolysis and aseptic
loosening around THA is believed loosening around THA is believed
to be initiated a macrophage to be initiated a macrophage
response to prosthetic wear debris response to prosthetic wear debris
resulting in the release of various resulting in the release of various
inflammatory mediators. These inflammatory mediators. These
mediators cause a maturation and mediators cause a maturation and
stimulation of osteoclasts stimulation of osteoclasts
resulting in periprosthetic bone resulting in periprosthetic bone
resorption and component resorption and component
loosening..”loosening..”
Stabilita’ degli impianti
protesici
Schmalzried TP, Callaghan JJ: “Wear in total hip and knee replacement” J.B.J.S. 81/A,1, 115-136, 1999.
TIPO 1: Usura determinata da due superfici di carico TIPO 1: Usura determinata da due superfici di carico
create per avere movimento reciproco (testina ed create per avere movimento reciproco (testina ed
inserto in polietilene).inserto in polietilene).TIPO 2: Usura determinata dal movimento reciproco di TIPO 2: Usura determinata dal movimento reciproco di
una superficie di carico con una seconda non articolare una superficie di carico con una seconda non articolare
(testina e metal-back acetabolare per rottura del (testina e metal-back acetabolare per rottura del
polietilene).polietilene).TIPO 3: Usura determinata da due superfici di carico TIPO 3: Usura determinata da due superfici di carico create per avere movimento reciproco, ma con create per avere movimento reciproco, ma con l’interposizione di una terza particella originata dai detriti: l’interposizione di una terza particella originata dai detriti: ““Third body wearThird body wear” .” .TIPO 4: Usura determinata da due superfici entrambe non TIPO 4: Usura determinata da due superfici entrambe non create per avere movimento reciproco (polietilene e create per avere movimento reciproco (polietilene e metal-back).metal-back).
Stabilita’ degli impianti
protesici
Alendronate prevents periprosthetic bone loss- 2 years results.(Charnley)
A.Leung et Al., 1999
Inhibition of Osteolysis by bisphosphonates in Canine Total Hip Arthroplasty (THA) Model
Harry E. Rubash
Alendronate reduces periprosthetic bone loss after uncemented primary totally THA: A prospective
randomized study. (Omnifit Stryker Howmedica)Petri K. Venesmaa et Al.,J.B.M.R., 2001
ALN 5mg/die per 24 settimane
49 pz (46-81y) 10mg ALN + 500mg Ca/die per 2 anni
DXA: BMD=1,4±0,76% (ALN) -0,4±1,75% (Placebo)
10mg ALN ± 500mg Ca/die per 6
mesi DXA: BMD= -9,9% (Ca) vs -2,6%
(ALN+Ca)
Stabilita’ degli impianti
protesici
Effect of Alendronate on periprosthetic bone loss after TKA: A one years randomized controlled trial
of 19 patients.(Duracon-Howmedica; Nexgen-Zimmer; AGC-Biomet)
T.A.Soininvaara et Al., 2002
Alendronate prevents femoral periprosthetic bone loss following THA : prospective randomized double
blind study. (PPF Stem)Mohammad Arabmotlagh ,
2006
19 pz 10mg ALN + 500mg Ca/die per 1 anno
DXA: BMD= -14,3%-23,6% (Ca) ; 0,48-5,5%
(ALN+Ca)
51 pz I 20mg ALN/die per 2 mesi + 10mg/die per 2 mesi
II 20mg ALN/die per 2 mesi + 10mg/die per 4
mesi III Placebo; DXA: BMD= - 10% (ALN) -26%
(Placebo)
Stabilita’ degli impianti
protesici
Effect of Risedronate on bone metabolism after THA: A prospective randomized study
Plamen Kinov et Al., Acta Orthop. Belg.,2006
Stabilita’ degli impianti
protesici
24 pz, THA ibride: 12 pz 35mg RSD/week per 6 mesi; 12 pz controlli
Markers sierici ed urinari (BAP, Osteocalcina, Desossipiridolina),DXA,
preop.,3-6 mesi f.u. Risultati: No ≠ al controllo RX, riduzione
dei markers ed DXA (BMD 1.01%) a 6 mesi
Risedronate reduces postoperative bone resorption after cementless THA
S. Yamasaki et Al. Osteoporos Int, 2007
43 pz, THA non cementate: 22 pz 2,5mg RSD/die per 6 mesi; 21 pz controlli
Markers sierici ed urinari (BAP, NTX type 1 collagen),DXA, preop.,3-6
mesi f.u. Risultati: No ≠ al controllo RX, riduzione dei markers,
DXA (BMD 11.9% vs 20.2% zona 7) a 6 mesi The effect of Risedronate on bone mineral density after THA D.F.Scott et
Al., Poster THA non cementate: 5mg RSD/die da 1 settimana preop. per 2 anni;
DXA, preop., 1 settimana, 6 settimane, 6 mesi, 1 anno, 2 anni
f.u. Risultati: No ≠ al controllo
RX, DXA (BMD 4.23% vs 11.93% ) a 2 anni
The effect of Risedronate on bone mineral density after THA D.F.Scott et
Al., Poster
Local Bisphosphonate Treatment Increases Fixation of Hydroxyapatite-Coated Implants inserted with Bone
Compaction T. Jakobsen et Al..J.Orthop. Res.,2008
Osteointegration of Cementless Implants with Different Biphosphonate Regimens
C. Eberhardt et Al., Clin. Orthop. Rel. Res.,2006
55 rats, 3 gruppi: G1 25 μg/kg/die IBN per 28 giorni; G2 28X25 μg/kg/one shot; G0
controlli Femural nail Ti sx
Ti rivestiti in HA dx
Stabilita’ degli impianti
protesici
DXA: BMD periprotesica;
The bisphosphonate ibandronate accelerates osseointegration of hydroxyapatite-coated cementless implants in an animal
model C. Eberhardt et Al., J.Orthop. Sci.,200688 rats, 4 gruppi: 1.0,2.5,5.0 μg/kg/die IBN per 42 giorni; G0 controlli
Risultati: 5 μg/kg/die aumenta del 60% l’osteointegrazione degli Impianti Ti+HA vs gruppo
di controllo
10 dogs: cilindri in Ti impiantati nelle tibie prossimali ;
Risultati: applicazione locale di IBN sugli impianti
aumenta la BMD periprotesica, la resistenza e la rigidità
dell’impianto
Local peroperative treatment with a bisphosphonate improves the fixation of total knee prostheses
A randomized double blind radiostereometric study of 50 pz M. Hilding et Al. Acta.
Orthop.,200750 pz, 1mg di IBN applicato alla superficie ossea tibiale un minuto prima della
cementazione; f.u.1 giorno/6,12,24 mesi; nessun allentamento asettico;
la maggior migrazione dell’impianto tibiale è stata
rilevata (RSA) nel f.u a 6 mesi
Stabilita’ degli impianti
protesici
Strontium-containing hydroxyapatite bioactive bone cement in revision hip arthroplasty
G.X. Ni, et Al.,2006Confronto tra PMMA e cemento (Sr-HA) in THR in modelli
animali; Maggiore osteointegrazione nel gruppo Sr-
HA
Nonostante siano stati
intrapresi molti studi,
non esiste ancora
un indice clinico
che valuti direttamente
l’effetto
della terapia farmacologica
a lungo termine nell’uomo
sulla
stabilità dei mezzi di sintesi e
degli impianti protesici !
Goldhahn J et al. Bone 2008;43:343-347
Conclusioni
Grazie per la
cortese
attenzione!