Par tribológico cerâmica-cerâmica na artroplastia total do quadril

Embora a artroplastia total do quadril (ATQ) tenha proporcionado bons resultados há mais de quarenta anos, a escolha da superfície de apoio ideal ainda permanece controversa. A tribologia é definida como “o ramo da ciência e da tecnologia que lida com o estudo do atrito, desgaste e lubrificação” (Rieker, 2016) e, esta é fundamental para a função e sobrevivência a longo prazo dos implantes ortopédicos.

Cerâmica-Cerâmica

As cerâmicas de alumina e zircônia (óxido de zircônio [ZrO2]) têm sido historicamente utilizadas em ATQ. A alumina tem um coeficiente de atrito muito baixo, tornando-a uma escolha apropriada para superfícies articulares, como por exemplo a articulação do quadril. Além disso, a alumina é biocompatível e in vivo as propriedades do seu material não são afetadas pelo envelhecimento. Estudos in vitro demonstraram que esta articulação também oferece o benefício de reduzir significativamente o desgaste volumétrico (na faixa de 0,1 mm a 1 mm3/ano) (Clarkc et al., 2000; Hannouche et al., 2005; Oonishi et al., 2004).

Devido à natureza frágil dos componentes de alumina e às consequências catastróficas de uma possível fratura, o uso de superfícies articulares de alumina sobre alumina não foi difundido até o início dos anos 2000, quando o novo compósito cerâmico o Biolox Delta (CeramTec; Plochingen, Alemanha) foi lançado. Essa cerâmica é composta por 82% de alumina e 17% de zircônia (composição volumétrica) e tem o dobro da tenacidade (resistência à propagação de trincas) da alumina pura (Hannouche et al., 2005). Essa tenacidade mais alta reduz muito o risco de fratura in vivo. As taxas de fratura da cabeça femoral foram reduzidas de 0,021% – alumina sobre alumina – (Biolox Forte, Ceramtec; Plochingen, Alemanha) para 0,003% para Biolox Delta (Hannouche et al., 2005). Além disso, um estudo in vitro demonstrou que o Biolox Delta apresenta uma taxa de desgaste < 0,25 mm3/milhão de ciclos, mesmo sob condições de microseparação (Al-Hajjar et al., 2013).

Excelentes resultados clínicos a longo prazo foram relatados para o par tribológico cerâmica-cerâmica de alumina, com uma taxa de sobrevivência cumulativa de 99% no acompanhamento de dez anos (D’Antonio et al., 2012; Young-Kyun Lee et al., 2010), e com 84,4% de sobrevivência após 21 anos (Petsatodis et al., 2010). Bons resultados também foram relatados em pacientes jovens (< 30 anos), com ausência de osteólise, afrouxamento, fraturas ou rangidos com acompanhamento mínimo de 4,5 anos (Byun et al., 2012; Finkbone et al., 2012). Além disso, um estudo in vitro encontrou que a articulação cerâmica-cerâmica de grande diâmetro (até 48 mm) não resulta em taxas de desgaste mais altas em comparação a diâmetros pequenos (até 32 mm) (Byun et al., 2012). Portanto, as superfícies articulares cerâmica-cerâmica de última geração permitem uma diminuição na espessura dos componentes acetabulares. Devido a essas vantagens, seu uso tem sido apoiado em uma população de pacientes que necessitam de cabeças femorais de grande diâmetro (Smith et al., 2012).

Ruídos como cliques, rangidos, estalos, raspagens e rangidos foram relatados na literatura como eventos adversos após a implantação do par tribológico cerâmica-cerâmica, sendo os rangidos os mais comuns. A incidência relatada de rangidos varia entre 0,7–20,9% dos pacientes (Mai et al., 2010). Embora a patomecânica subjacente não seja completamente compreendida, os fatores causais mencionados na literatura são um design de componente abaixo do ideal, lubrificação insuficiente, desgaste por carga nas bordas ou microseparação e alinhamento inadequado dos componentes (Chevillotte et al., 2012). Ruídos audíveis podem levar à diminuição da satisfação do paciente e até mesmo à procedimentos de revisão (Mai et al., 2010).

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Referências bibliográficas                                                                                      

Al-Hajjar, M., Fisher, J., Williams, S., Tipper, J. L., & Jennings, L. M. (2013). Effect of femoral head size on the wear of metal on metal bearings in total hip replacements under adverse edge-loading conditions. Journal of Biomedical Materials Research – Part B Applied Biomaterials, 101 B(2), 213–222. https://doi.org/10.1002/jbm.b.32824

Byun, J. W., Yoon, T. R., Park, K. S., & Seon, J. K. (2012). Third-Generation Ceramic-On-Ceramic Total Hip Arthroplasty in Patients Younger Than 30 Years with Osteonecrosis of Femoral Head. Journal of Arthroplasty, 27(7), 1337–1343. https://doi.org/10.1016/j.arth.2011.07.004

Chevillotte, C., Trousdale, R. T., An, K. N., Padgett, D., & Wright, T. (2012). Retrieval analysis of squeaking ceramic implants: Are there related specific features? Orthopaedics and Traumatology: Surgery and Research, 98(3), 281–287. https://doi.org/10.1016/j.otsr.2011.12.003

Clarkc, I. C., Good, V., Williams, P., Schroeder, D., Anissian, L., Stark, A., Oonishi, H., Schuldics, J., & Gustafson, G. (2000). Ultra-low wear rates for rigid-on-rigid bearings in total hip replacements. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, 214(4), 331–347. https://doi.org/10.1243/0954411001535381

D’Antonio, J. A., Capello, W. N., & Naughton, M. (2012). Ceramic bearings for total hip arthroplasty have high survivorship at 10 years. Clinical Orthopaedics and Related Research, 470(2), 373–381. https://doi.org/10.1007/s11999-011-2076-7

Finkbone, P. R., Severson, E. P., Cabanela, M. E., & Trousdale, R. T. (2012). Ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty in patients younger than 20 years. Journal of Arthroplasty, 27(2), 213–219. https://doi.org/10.1016/j.arth.2011.05.022

Hannouche, D., Hamadouche, M., Nizard, R., Bizot, P., Meunier, A., & Sedel, L. (2005). Ceramics in total hip replacement. Clinical Orthopaedics and Related Research, 430, 62–71. https://doi.org/10.1097/01.blo.0000149996.91974.83

Mai, K., Verioti, C., Ezzet, K. A., Copp, S. N., Walker, R. H., & Colwell, C. W. (2010). Incidence of “Squeaking” after ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research, 468(2), 413–417. https://doi.org/10.1007/s11999-009-1083-4

Oonishi, H., Clarke, I. C., Good, V., Amino, H., & Ueno, M. (2004). Alumina hip joints characterized by run-in wear and steady-state wear to 14 million cycles in hip-simulator model. Journal of Biomedical Materials Research – Part A, 70(4), 523–532. https://doi.org/10.1002/jbm.a.30021

Petsatodis, G. E., Papadopoulos, P. P., Papavasiliou, K. A., Hatzokos, I. G., Agathangelidis, F. G., & Ghristodoulou, A. G. (2010). Primary Cementless Total Hip Arthroplasty with an Alumina Ceramic-on-Ceramic Bearing Results After a Minimum of Twenty Years of Follow-up.

Rieker, C. (2016). Tribology of total hip arthroplasty prostheses: what an orthopaedic surgeon should know. EFORT Open Reviews, 1(2), 34–44. https://doi.org/10.1302/2058-5241.1.000004

Smith, ( A J, Bsc, V., Blom, A. W., Smith, A., Smith, A. J., Dieppe, P., Vernon, K., Porter, M., & Blom, A. W. (2012). Failure rates of stemmed metal-on-metal hip replacements: analysis of data from the National Joint Registry of England and Wales. Lancet, 379, 1199–1204. https://doi.org/10.1016/S0140

Young-Kyun Lee, B., Ha, Y.-C., Joon Yoo, J., Koo, K.-H., Sup Yoon, K., & Joong Kim, H. (2010). Alumina-on-Alumina Total Hip Arthroplasty A Concise Follow-up, at a Minimum of Ten Years, of a Previous Report*. In BY THE JOURNAL OF BONE AND JOINT SURGERY.