Les situations de tests

Différentes conditions de tests, correspondant à différentes situations cliniques et de lubrification, ont été appliquées aux implants.

1. Charge normale

Des implants non encore testés étaient positionnés dans le simulateur de hanche. Une charge physiologique normale était alors appliquée, correspondant à 2 fois le poids d’un corps d’une personne de 70 kg (environ 1370 N). La vitesse de rotation engendrée par le moteur était approximativement de 2 cycles par seconde.

2. Charge extrême

3. Stripe wear

Le stripe wear, ou usure en bande, est une étroite bande d’usure parfois retrouvée sur les têtes céramiques explantées. Le stripe wear peut être causé par différentes situations

cliniques¹⁶². Cependant la cause la plus fréquente semble être une compression de la tête

fémorale sur le rebord de l’insert céramique. Cliniquement, le stripe wear peut être causé par un défaut de positionnement des implants entraînant un hyper appui entre la tête et le

rebord de l’insert céramique⁶⁹. Plus récemment, il a été suggéré que la microséparation,

apparaissant durant la phase de balancement de la marche (swing phase), conduit à une surcharge du bord de l’insert à la reprise de l’appui du talon, conduisant à une usure en bande¹⁷².

Nous ne disposions pas de têtes céramiques présentant un stripe wear initial, car tous les implants dont nous disposions étaient neufs. Nous avons donc créé artificiellement des bandes de stripe wear sur des têtes céramiques à l’aide du simulateur de hanche, en nous basant sur les données de la littérature sur les causes de l’apparition de ces bandes d’usure^{69, 162, 172}.

Un insert céramique non utilisé était mis en place dans le métal-back, et une tête non utilisée mise en place sur le support de tête. Dans le simulateur, la tête était excentrée par rapport au cotyle, appuyant ainsi sur le rebord de l’insert, et une charge extrême lui était

appliquée (figure 62). Le système était alors mis en mouvement pour une 100^aine de

cycles environ. Une bande d’usure était ainsi formée, parallèle au mouvement de l’insert sur la tête prothétique. Cette bande était formée au sommet de la tête, là ou les forces étaient maximales (figure 63).

Figure 63 : Stripe wear sur la tête céramique, colorée au bleu de méthylène

Les têtes céramiques présentant les bandes de stripe wear et leurs inserts étaient ensuite testés dans le simulateur, avec un positionnement des implants optimal, comme dans les conditions décrites précédemment. Une charge « normale » correspondant au poids d’un corps d’une personne de 70 kg (1370 N) était alors appliquée sur la tête céramique.

4. Stripe wear et charge extrême

Des bandes de stripe wear étaient formées de la même manière que décrite précédemment. Les implants présentant ce stripe wear étaient alors testés dans le simulateur avec des forces de 2000 N (situation dite de charge extrême).

5. Transfert métallique

Sur certains implants céramiques explantés, des traces noires ont été observées à leur

surface^{85, 151}. Ces traces semblent correspondre à la présence de particules métalliques, en

particulier de titane, transférées à la surface des implants^{85, 151}.

Cliniquement, il existe de multiples situations pouvant entraîner ce transfert de particules. Certains dessins d’implants présentent par exemple un insert céramique protégé par un anneau de titane qui est en surélévation par rapport au rebord de l’insert. Cet anneau est censé protéger l’insert céramique des phénomènes d’impingement avec le col de la prothèse. Cependant, les phénomènes d’impingement peuvent apparaître entre cet anneau métallique et le col de la prothèse et entraîner la production de particules de titane. Ces

prothèse en lui-même peut entrer en conflit avec le bord de la cupule, entraînant un transfert de matériel métallique.

Nous avons donc cherché à reproduire cette situation afin de la tester dans le simulateur de hanche. Comme là encore, nous ne disposions pas de têtes céramiques explantées présentant de transfert métallique, nous avons dû reproduire in vitro un transfert métallique sur la surface d’implants non utilisés.

Ce transfert de particules métalliques a été effectué en frottant des têtes céramiques avec une pièce de titane (Ti-6AL 4V) (de composition identique au matériau utilisé pour la tige fémorale) jusqu’à ce que ce transfert métallique soit visible à l’œil nu sur la surface de la tête céramique. Ce transfert de particules métalliques était réalisé au sommet de la tête céramique, de la même façon que le stripe wear (figure 64).

Figure 64 : transfert de particules métalliques sur la tête céramique

6. Edge wear

L’edge wear ou usure du bord de l’insert est le résultat de la microséparation apparaissant

lors de la phase de balancement de la marche¹⁷². Cette microséparation entraîne un hyper

appui localisé sur le bord de l’insert pouvant conduire à une usure anormale de ce rebord, du fait de l’importance des contraintes appliquées localement.

Là encore, nous avons dû recréer artificiellement cette usure du rebord de l’insert, en frappant le rebord de l’insert avec une tête céramique environ 10 fois.

7. Edge wear et charge extrême

Les inserts céramiques étaient préparés de la même façon que décrite précédemment (figure 65). Lors des tests, une charge de 2000 N était appliquée sur les implants (situation de charge extrême décrite précédemment).

Figure 65 : Edge wear sur l’insert céramique

8. Microfractures

Les microfractures de têtes céramiques ont été évoquées comme cause de squeaking¹⁶⁵, le

bruit étant alors un signe annonciateur de rupture de céramique.

Nous avons cherché à tester des implants présentant des microfractures au niveau de têtes céramiques, afin de pouvoir confirmer ou non cette suggestion.

Les microfractures des têtes ont été réalisées artificiellement sur des têtes céramiques saines, en les frappant violemment avec un marteau, celles-ci étant protégées par une compresse. Des microfractures sont ainsi apparues à la surface des têtes céramiques. Les têtes céramiques ainsi préparées étaient positionnées dans le simulateur et testées dans des conditions de charge dite « normales ».