Unità Operativa Complessa di Ortopedia Direttore: Dott. Roberto Magri Azienda Ospedaliera di Rilievo Nazionale e di Alta Specializzazione V. MONALDI - NAPOLI Unità Operativa Complessa di Ortopedia Direttore: Dott. Roberto Magri

(Principi di Biomeccanica) Femore Prossimale e Stelo Anatomico (Principi di Biomeccanica) R. MAGRI Comunicazione 87° Congresso SIOT – Venezia 20-24 Ottobre 2002 Ringraziamenti: R. RAMBALDI (Milano) M. ASSOM (Torino) F. TRUCCHI (Torino) F.DETTONI (Torino)

La durata dell’impianto femorale è legata a filosofie diverse: Stelo anatomico Stelo aggressivo Stelo ibrido Fattori tribologici Relazione 2 corso PPCmo Napoli 26 Giugno 2003

LA BIOMECCANICA RIVESTE UN RUOLO IMPORTANTE IN TUTTI I CASI

Fondamentali sono i parametri che influenzano la biomeccanica dello stelo femorale Posizione del Centro di Rotazione (CRF) Angolo cervico-diafisario (CCD) Off-set della testa femorale Lever arm

Ma in un’anca patologica la alterazione non è soltanto ossea

Fattori determinanti la decisione di una sostituzione protesica 1. Dolore 2. Limitazione funzionale 3. Zoppia

Obiettivi dell’impianto protesico 1. Ricreare una funzione coxo-femorale parafisiologica ed indolore 2. Ripristinare o mantenere l’isometria degli arti inferiori

Ripristinare la lunghezza degli arti La lunghezza in sé di un arto non è né eumetrica né dismetrica; l’arto ha semplicemente una sua metria propria (lunghezza secondo il sistema metrico) espressa da un numero in centimetri. Un’uguale lunghezza di arti omologhi (superiori o inferiori) si dirà isometria; una differente lunghezza si dirà eterometria (non dismetria)

SCOPO DI UN IMPIANTO PROTESICO Riprodurre per quanto possibile l’anatomia Correggere per quanto possibile i difetti

DIFFICOLTÀ Progettazione dei materiali Riproduzione dell’anatomia Tecnica dell’impianto

Angolo cervico-diafisario RICERCA DEI RIFERIMENTI Centro di rotazione Offset Angolo cervico-diafisario Antiversione (Elitorsione)

RIFERIMENTI Centro di rotazione Offset Angolo cervico-diafisario

CENTRO DI ROTAZIONE Punto ideale in cui posizionare il centro di rotazione della testa femorale protesica. E’ ovviamente in relazione alla zona d’impianto del cotile protesico: un cotile troppo affondato medializzerà il CRF, mentre lo lateralizzerà un cotile non sufficientemente affondato. Se il cotile protesico sarà posizionato troppo in alto o troppo in basso avremo rispettivamente un CRF craniale o caudale

CRF E PATOLOGIA COXO-FEMORALE E’ semplice identificare il CRF nella coxartrosi primitiva come centro dell’acetabolo Più difficoltoso è individuarlo nella DCA ove va ricercato nel paleocotile

CENTRO DI ROTAZIONE Semplice nell’artrosi Complesso nella DCA

Metodo di PAGNANO per la determinazione del CRF a) Altezza del bacino dalla bisischiatica alla porzione più craniale dell’ala iliaca. b) Linea inter-teardrop. c) Segmento perpendicolare a (b) tracciato 5 mm lateralmente al teardrop, pari al 20% di (a). d) Parallela all’inter-teardrop che interseca (c) a 90°. Il punto medio della ipotenusa del triangolo rettangolo costituito da C e D rappresenta il CRF ideale.

CRF sec. PAGNANO d c b

Metodo di PIERCHON per la determinazione del CRF a) Linea inter-teardrop. b) Linea che unisce i punti caudali delle sacro-iliache. c) Altezza tra (a) e (b). d) Distanza inter-teardrop. L’altezza del CRF nell’uomo sarà: C x 0,2 e la distanza latero-mediale del CRF dal teardrop sarà: D x 0,3. Nella donna: C x 0,18 e D x 0,25

CRF sec. PIERCHON b c d a

ANGOLO CERVICO-DIAFISARIO NORMALE: 125°

CCD Valore medio 125° (115-140) Esprime il grado di lateralizzazione del femore, influisce sulla lunghezza dell’off-set e del braccio di leva degli abduttori

OFF-SET testa femorale Distanza perpendicolare tra asse del femore e centro di rotazione della testa (CRF). Quantifica il grado di lateralizzazione del femore e influenza il braccio di leva degli abduttori (lever arm). Valore medio 44 mm (36-56)

OFFSET Asse della diafisi Centro di rotazione

RICERCA DEI RIFERIMENTI Antiversione

ANTIVERSIONE Normale 15°

LEVER ARM Distanza tra CRF e perpendicolare alla linea tangente al gran trocantere. Valore medio 48 mm (34-71). Funzione del CCD e dell’OFF-SET, oltre che dell’antiversione. Esprime la tensione degli abduttori e quindi il momento della forza muscolare che controbilancia il peso corporeo (principi di Pauwels). Esprime anche la tensione degli extrarotatori.

OFF-SET e LEVER ARM

OFF-SET e LEVER ARM Funzione della lunghezza del collo e dell’angolo CCD. Collo corto e valgo medializzano l’impianto

OFF-SET e LEVER ARM Esprimono il grado di lateralizzazione “dell’anca” Influenzano l’asse meccanico dell’arto inferiore Diminuiscono le sollecitazioni meccaniche a livello soprattutto del comparto esterno del ginocchio.

OFF-SET e LEVER ARM Se insufficienti determinano zoppia poiché avvicinano le inserzioni dei pelvi-trocanterici. Se eccessivi determinano difficoltà alla riduzione, una prevalenza degli extrarotatori, una dislocazione postero-mediale del gran trocantere.

OFF-SET e CRF

OFF-SET e CRF Fondamentali elementi di influenza sulla lunghezza degli arti inferiori oltre che sulla lateralizzazione o medializzazione dell’impianto protesico

ASSE MECCANICO DELL’ARTO INFERIORE Centro di rotazione femorale Spine tibiali Centro della tibio-tarsica

ASSE MECCANICO DELL’ARTO INFERIORE INCLINATO DI 3°-6° RISPETTO ALL’ASSE VERTICALE 3°-6°

LA SOMMA DELLE FORZE E DEI MOMENTI DEVE ESSERE NULLA EQUILIBRIO STATICO LA SOMMA DELLE FORZE E DEI MOMENTI DEVE ESSERE NULLA

Equilibrio delle forze applicate

ANCA PATOLOGICA DISPLASICA Riduzione dell’off-set e della lunghezza del lever arm Extrarotazione e risalimento della testa Spostamento posteriore del gran trocantere Detensione degli abduttori e degli extrarotatori Medializzazione del femore Alterazione dell’antiversione

Rispettare i parametri biologici = Rispettare i vettori delle forze di carico

RISPETTO DEL CENTRO DI ROTAZIONE FEMORALE

MANCATO RISPETTO DEL CENTRO DI ROTAZIONE FEMORALE Eterometria Compenso

ETEROMETRIA DEGLI ARTI In appoggio sull’arto più lungo esteso l’arto più corto compensa con l’equinismo del piede In appoggio sull’arto più corto esteso, l’arto più lungo compensa con la flessione del ginocchio

CONSEGUENZE DELLA CRANIALIZZAZIONE: Riduzione relativa della lunghezza dell’arto CONSEGUENZE DELLA CAUDALIZZAZIONE: Aumento relativo della lunghezza dell’arto

MANCATO RISPETTO DEL CENTRO DI ROTAZIONE FEMORALE . . Più il centro di rotazione diventa prossimale, più si riduce il momento dei muscoli trocanterici spinta in varo sul femore compenso in valgo sul ginocchio

MANCATO RISPETTO DEL CENTRO DI ROTAZIONE FEMORALE . . . . Aumento dell’offset Riduzione dell’offset Più il centro di rotazione diventa prossimale, più aumenta l’offset, in quanto aumenta la lunghezza del collo necessaria a mantenere invariata la lunghezza dell’arto e viceversa

MANCATO RISPETTO DEL CENTRO DI ROTAZIONE FEMORALE . . Più il centro di rotazione diventa distale, più aumenta il momento dei muscoli trocanterici e la spinta in valgo del femore compenso in varo sul ginocchio

Lunghezza del collo protesico Angolo cervico diafisario RISPETTO DELL’OFFSET Lunghezza del collo protesico Angolo cervico diafisario

RIDUZIONE DELL’OFFSET Riduzione del momento dei muscoli trocanterici

AUMENTO DELL’OFFSET Aumento del momento dei muscoli trocanterici Spinta in abduzione sul femore Compensazione in varo sul ginocchio

Traslazione dell’asse meccanico AUMENTO DELL’OFFSET Traslazione dell’asse meccanico . . In varo

RIDUZIONE DELL’OFFSET Adduzione del femore Compensazione in valgo sul ginocchio

Traslazione dell’asse meccanico RIDUZIONE DELL’OFFSET Traslazione dell’asse meccanico . . In valgo

LA COMPENSAZIONE A LIVELLO DEL GINOCCHIO Tensore della fascia lata in valgo Avviene per azione di: Adduttori e zampa d’oca in varo

RISPETTO DELL’ANGOLO CERVICO-DIAFISARIO

RISPETTO DELL’ANGOLO CERVICO-DIAFISARIO MANCATO RISPETTO DELL’ANGOLO CERVICO-DIAFISARIO

RISPETTO DELL’ANTIVERSIONE

ANTIVERSIONE Stelo e cotile devono aver lo stesso grado di antiversione.

RISPETTO DELL’ANTIVERSIONE TECNICA DI IMPIANTO RISPETTO DELL’ANTIVERSIONE

. . MANCATO RISPETTO DELL’ANTIVERSIONE Sposterà l’asse meccanico dell’arto inferiore

MANCATO RISPETTO DELL’ANTIVERSIONE . .

Conseguenze di una alterata ANTIVERSIONE Se insufficiente l’antiversione del cotile: impingement anteriore. Se esagerata l’antiversione del cotile: impingement posteriore. Se insufficiente l’antiversione dello stelo: Se esagerata l’antiversione dello stelo:

Conseguenze di una alterata ANTIVERSIONE L’esagerata antiversione o retroversione intraruota o extraruota l’arto. L’intra o l’extrarotazione può essere mascherata nella deambulazione, ma risulta evidente nella flessione del ginocchio (gamba e coscia non risulteranno allineati sul piano sagittale).

Una protesi d’anca correttamente impiantata Sul piano frontale non dovrà essere: Né craniale né caudale rispetto al CRF Lateralizzata quanto necessario (off-set e lever arm corrretti)

CRF, OFF-SET e LEVER ARM ottimali Ripristinano l’isometria degli arti Ripristinano la corretta tensione degli abduttori Clinicamente: riduzione / scomparsa della zoppia, del dolore e della limitazione funzionale.

determineranno: CRF, OFF-SET e LEVER ARM non ottimali eterometria degli arti inferiori, riduzione dell’off-set, insufficienza del braccio di leva degli abduttori, decentramento della testa, instabilità in carico...

CRF, OFF-SET e LEVER ARM non ottimali … elementi negativi legati tra loro e determinanti un nuovo equilibrio a spese di sollecitazioni articolari meccanicamente sfavorevoli a livello dei segmenti sovra e sottostanti

CRF, OFF-SET e LEVER ARM non ottimali Causeranno un alterato equilibrio con modificazioni e deformazioni anatomiche che possono strutturarsi e divenire irriducibili

CRF, OFF-SET e LEVER ARM non ottimali Clinicamente il quadro che si potrà avere non è del tutto roseo: dolori, insufficienza motoria, zoppia, stancabilità etc.

ginocchio omolaterale, anca controlaterale, COMPLESSITA’ DELLE RELAZIONI TRA IMPIANTO PROTESICO E ALTRE STRUTTURE rachide lombare, ginocchio omolaterale, anca controlaterale, ginocchio dell’arto controlaterale, collo piede, postura deambulazione

CONSEGUENZE DI UNA ETEROMETRIA Il bacino si inclinerà verso il lato più corto mentre il rachide lombare si appoggerà verso la parte opposta

CONSEGUENZE DI UNA ETEROMETRIA L’inclinazione del bacino su di un lato scopre parzialmente la testa del femore controlaterale con relativo sovraccarico sulla superficie “coperta” La coxalgia sarà in relazione a questa situazione anatomica e allo spostamento riflesso del carico sull’anca controlaterale alla patologica.

ASIMMETRIA DEL CARICO SUL GINOCCHIO L’asimmetria di carico sui due comparti del ginocchio sovraccarica uno di questi e ciò porta distensione legamentosa sull’altro versante lesioni condrali del comparto sovraccaricato compromissione irreversibile dello stesso comparto

CONSEGUENZE FEMORO-ROTULEE Non va dimenticata la patologia femoro-rotulea indotta o dalla flessione del ginocchio dell’arto più lungo o dalle alterazioni torsionali importanti derivanti da alterazione della antiversione del collo fomorale: una alterazione della rotazione tibiale può portare infine ad un conflitto femoro-rotuleo rilevante

sovraccarico d’utilizzo. A CARICO DELL’ANCA CONTROLATERALE Essa è spesso sollecitata eccessivamente per diminuzione delle superfici portanti e sovraccarico d’utilizzo.

A CARICO DEL PIEDE Sul piede l’alterazione più nota è l’equinismo di compenso dell’arto più corto esso sarà riducibile all’inizio, ma potrà strutturarsi col persistere dell’alterazione

LA ZOPPIA potrà persistere anche dopo l’intervento e non più legata al dolore, ma alla eterometria e/o alla insufficienza della azione di leva degli abduttori

RIFLESSIONI Ripristinare il CRF, l’ OFF-SET, l’antiversione del collo è fondamentale per ripristinare una giusta lunghezza della leva degli abduttori e degli arti inferiori

RIFLESSIONI Occorre tenere in debito conto le conseguenze che possono ripercuotersi sui segmenti scheletrici a monte e a valle dell’anca da protesizzare

RIFLESSIONI Lombalgia, gonalgia omolaterale e coxalgia controlaterale rappresentano sintomatologie frequenti e modificabili con l’impianto protesico

Impianto in varo o in valgo Alterazione angolo cervico-diafisario previsto Alterazione offset e isometria

Impianto in varo o in valgo Aree di sovraccarico Impianto in varo o in valgo Alterata trasmissione delle forze sulla interfaccia protesi-osso

Rispettare l’anatomia significa mantenere: CONCLUSIONI Rispettare l’anatomia significa mantenere: centro di rotazione angolo cervico-diafisario offset level arm in proporzioni tali da non alterare la lunghezza dell’arto inferiore...

Modificare l’ordine dei fattori può cambiare il risultato

Karl Popper riteneva che è più facile dimostrare che una teoria è falsa piuttosto che vera Ma una teoria non è un teorema matematico che può essere dimostrato da presupposti veri o falsi che siano Una teoria nasce per spiegare i fenomeni osservati in natura e può essere pertanto riprodotta nei laboratori scientifici La ricerca di clinica applicata e i risultati di laboratorio dimostrano che è possibile ricostruire l’anatomia dell’anca

Una protesi anatomica può facilitare il compito E’ comunque sempre difficile riprodurre l’anatomia normale

Occorre ricordare però che La fanatica ricerca di un bel risultato radiografico dell’impianto può a volte non corrispondere alle aspettative e a un buon risultato clinico sia per la cattiva sintomatologia dell’anca operata sia per la patologia dei segmenti adiacenti o controlaterali

La tolleranza è la più grande virtù

La protesi ideale è…l’anca sana ?

Grazie