Influenza farmacologica sulla osteointegrazione Luigi Sarcina S.C. Ortopedia e Traumatologia - Ospedale San Giovanni di Dio Direttore: Alessandro Petrini 1

Evoluzione demografica

Artrosi…

Diminuita resistenza ai carichi Qualità dell’osso Alterazione quantitativa: Riduzione della densità ossea Diminuita resistenza ai carichi Ridotta elasticità Diminuita capacità di assorbire le sollecitazioni meccaniche

Alterazione qualitativa: Alterazione dell’architettura ossea Qualità dell’osso Alterazione qualitativa: Alterazione dell’architettura ossea Il framework trabecolare ridotto e disorganizzato nella sua disposizione tridimensionale L’osso corticale si riduce in spessore ed aumenta il diametro del canale midollare

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 6

Osteoporotic Fracture Campaign International society for fracture repair Osteoporotic Fracture Campaign

International society for fracture repair Definire epidemiologia e patogenesi delle fratture da fragilità Utilizzare impianti e dispositivi dedicati alle fratture da fragilità Intervenire nella prevenzione secondaria

Fratture del femore da fragilità 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

Incidenza delle fratture del femore prossimale in Europa

Fratture mediali composte Fratture da fragilità Fratture mediali composte Trattamento : Osteosintesi con viti cannulate Complicanze : Osteonecrosi 8% Pseudoartrosi 5% 11

Protesi Fratture da fragilità Fratture mediali scomposte Trattamento : Osteosintesi Complicanze: Pseudoartrosi 30% Osteonecrosi 25-30% Protesi 12

Osteoporosi Frattura da fragilita’ Minore stabilità dei mezzi di sintesi Minore tenuta delle viti Minore resistenza all’interfaccia osso-impianto

Osteoporosi e guarigione della frattura: studi sull’uomo 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 Goldhahn J et al. Osteoporos Int 2008;19(6):761-772 14

Osteoporosi e guarigione della frattura Outcome Categoria p Osteoporosi n/N (%) No osteoporosi N/N (%) Gradi singh 1-3 Gradi singh 4-6 Cut-out Pankovich Davis 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) 0,191 0,097 0,007 0,328 Fallimento della fissazione 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) <0,001 <0,05 0,485 Ri-Frattura 2/13 (15,4) 0,034 Fallimento meccanico Barrios 25/66 (59,5) 8/47 (21,1) Goldhahn J et al. Osteoporos Int 2008;19(6):761-772 15

Dispositivi da utilizzare Vi sono dispositivi in grado di aumentare la stabilità e l’integrazione dell’impianto ? Polimetil-metacrilato (cemento) Cementi riassorbibili (Norian, Chronos inject…) Rivestimenti bioattivi

Polimetil metacrilato Reazione esotermica Possibile necrosi dei tessuti Possibile osteolisi da detriti del cemento

Cementi riassorbibili ChronOS Inject Cemento in apatite carbonosa (calcio inorganico e fosfati) Norian; Cementi a base di fosfato o solfato di calcio Calcibon Iniettabili con siringa Solidificano in situ e riproducono la fase minerale dell’osso Si rimodellano nel tempo e vengono sostituiti dall’osso Norian SRS Calcibon, Biobon

Impianti rivestiti in idrossiapatite Rivestimenti bioattivi Impianti rivestiti in idrossiapatite HA favorisce la crescita ossea Favorisce l’integrazione degli impianti anche in presenza di micromovimenti Diminuisce la percentuale di fallimento ?

Rivestimenti bioattivi (idrossiapatite) 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 2007

Stabilità dei mezzi di sintesi Guarigione della frattura Terapia farmacologica Stabilità dei mezzi di sintesi Guarigione della frattura

Stabilita’ dei mezzi di sintesi Paratormone PTH Implant fixation enhanced by intermittent treatment with parathyroid hormone Skripitz, R.; Aspenberg, P JBJS 2001.

Stabilita’ dei mezzi di sintesi Bifosfonati (studi clinici) … 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 L’alendronato aumenta le resistenza meccanica delle fiches

Stabilità degli impianti protesici Terapia farmacologica Stabilità degli impianti protesici Maggiore durata degli impianti protesici

Stabilita’ degli impianti protesici “..Osteolysis and aseptic loosening around THA is believed to be initiated a macrophage response to prosthetic wear debris resulting in the release of various inflammatory mediators. These mediators cause a maturation and stimulation of osteoclasts resulting in periprosthetic bone resorption and component loosening..”

Stabilita’ degli impianti protesici TIPO 1: Usura determinata da due superfici di carico create per avere movimento reciproco (testina ed inserto in polietilene). TIPO 2: Usura determinata dal movimento reciproco di una superficie di carico con una seconda non articolare (testina e metal-back acetabolare per rottura del polietilene). TIPO 3: Usura determinata da due superfici di carico create per avere movimento reciproco, ma con l’interposizione di una terza particella originata dai detriti: “Third body wear” . TIPO 4: Usura determinata da due superfici entrambe non create per avere movimento reciproco (polietilene e metal-back). Schmalzried TP, Callaghan JJ: “Wear in total hip and knee replacement” J.B.J.S. 81/A,1, 115-136, 1999.

Stabilita’ degli impianti protesici Inhibition of Osteolysis by bisphosphonates in Canine Total Hip Arthroplasty (THA) Model Harry E. Rubash ALN 5mg/die per 24 settimane Alendronate prevents periprosthetic bone loss- 2 years results.(Charnley) A.Leung et Al., 1999 49 pz (46-81y) 10mg ALN + 500mg Ca/die per 2 anni DXA: BMD=1,4±0,76% (ALN) -0,4±1,75% (Placebo) 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 10mg ALN ± 500mg Ca/die per 6 mesi DXA: BMD= -9,9% (Ca) vs -2,6% (ALN+Ca) 27

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 19 pz 10mg ALN + 500mg Ca/die per 1 anno DXA: BMD= -14,3%-23,6% (Ca) ; 0,48-5,5% (ALN+Ca) Alendronate prevents femoral periprosthetic bone loss following THA : prospective randomized double blind study. (PPF Stem) Mohammad Arabmotlagh , 2006 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) 28

Stabilita’ degli impianti protesici Effect of Risedronate on bone metabolism after THA: A prospective randomized study Plamen Kinov et Al., Acta Orthop. Belg.,2006 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 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 29

Stabilita’ degli impianti protesici 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 DXA: BMD periprotesica; The bisphosphonate ibandronate accelerates osseointegration of hydroxyapatite-coated cementless implants in an animal model C. Eberhardt et Al., J.Orthop. Sci.,2006 88 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 Local Bisphosphonate Treatment Increases Fixation of Hydroxyapatite-Coated Implants inserted with Bone Compaction T. Jakobsen et Al..J.Orthop. Res.,2008 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 30

Stabilita’ degli impianti protesici 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.,2007 50 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 Strontium-containing hydroxyapatite bioactive bone cement in revision hip arthroplasty G.X. Ni, et Al.,2006 Confronto tra PMMA e cemento (Sr-HA) in THR in modelli animali; Maggiore osteointegrazione nel gruppo Sr-HA 31

Conclusioni 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 32

Grazie per la cortese attenzione! 33