Nivel sérico de cobalto y cromo después de la artroplastia total de cadera con articulación de cerámica sobre metal (CoM)

La osteólisis periprotésica se asocia con el aflojamiento aséptico de un reemplazo total de cadera (THR). Se entiende que es una respuesta biológica a las partículas de desgaste, y se cree que los residuos de polietileno son la causa principal de la falla a largo plazo.

Ahora que los pacientes de reemplazo total de cadera (THR, por sus siglas en inglés) son más jóvenes, más activos, más jóvenes y anticipan una longevidad mucho mayor, la reducción del desgaste de los cojinetes se vuelve cada vez más importante. En comparación con la incidencia de desgaste y osteólisis con cojinetes de metal y polietileno, los resultados históricos de cojinetes alternativos como metal sobre metal (MOM) y cerámica sobre cerámica (COC) generalmente mostraron tasas de desgaste mucho más bajas y la osteólisis aparentemente era bastante rara. . Las tasas de desgaste de laboratorio para cojinetes metal-metal generalmente han caído en el rango de 1 a 7 mm3/millón de ciclos (Mc) y de 0,1 a 1 mm3/Mc para las fases de rodaje y estado estacionario, respectivamente.

Las superficies de apoyo de cerámica sobre cerámica y metal sobre metal se emplean a menudo para el reemplazo total de cadera debido a su resistencia al desgaste. Las superficies de contacto alternativas, como cerámica sobre cerámica y metal sobre metal, eliminan el desgaste del polietileno. Se ha demostrado que las articulaciones de metal sobre metal explantadas hechas de aleación de cobalto-cromo-molibdeno (Co-Cr-Mo) tienen índices extremadamente bajos de desgaste lineal, y los cojinetes de cerámica sobre cerámica aún menos. Una articulación de cerámica sobre cerámica se implantó por primera vez en 1970 en Francia. Los informes a largo plazo han mostrado excelentes resultados clínicos.

Los cojinetes de cerámica sobre cerámica tienen la ventaja de un bajo desgaste y una alta biocompatibilidad. Las partículas de cerámica de alúmina son esencialmente insolubles en medios orgánicos y, por lo tanto, la ionización no es importante. Sin embargo, tienen algunos límites: la fragilidad es una de las principales preocupaciones de la cerámica, lo que podría dar lugar a tasas de fracaso clínicamente relevantes (0,004 % de fractura de la cabeza y 0,22 % de fractura del revestimiento). Aunque las articulaciones de metal sobre metal (MOM) se han visto como una posible solución a los problemas asociados con la osteólisis inducida por UHMWPE, los iones metálicos presentes en el suero y sus posibles efectos tóxicos tanto a nivel local como sistémico son motivo de preocupación.

Se cree que una tasa de desgaste baja es fundamental para prolongar la vida útil del implante de una articulación protésica, y se ha estimado que los volúmenes de desgaste producidos por las articulaciones MOM son entre 40 y 100 veces menores que los cojinetes de metal sobre polietileno. Se sabe que el desgaste de las prótesis MOM depende en gran medida de los materiales, el diseño tribológico y la técnica de acabado. Los estudios clínicos de prótesis de cadera MOM de primera y segunda generación recuperadas han mostrado penetraciones lineales de aproximadamente 5 μm/año. Esto equivale a un volumen de desgaste de aproximadamente 1 mm3/año, dos órdenes de magnitud inferior a las copas acetabulares de polietileno convencionales.

La observación de que un pequeño número de pacientes con prótesis MOM de primera generación presentaban buenos resultados clínicos y radiográficos después de 20 años in vivo, llevó al desarrollo de prótesis de cadera MOM de segunda generación, y en 1988 se introdujo en la práctica clínica la prótesis Metasul. Este constaba de una cabeza femoral de aleación de cromo cobalto articulada sobre una copa acetabular de aleación de cromo cobalto. Hasta la fecha se han implantado más de 200.000 combinaciones Metasul. El rendimiento clínico a corto plazo ha sido alentador; con bajas tasas de desgaste y pocas prótesis que requieran revisión. Sin embargo, el rendimiento clínico a largo plazo aún se desconoce.

Aunque las prótesis de cadera MOM producen índices de desgaste significativamente más bajos que los pares convencionales de UHMWPE sobre metal, y menores índices de desgaste que las prótesis de cadera de UHMWPE sobre metal altamente reticulado, existen preocupaciones asociadas con estos cojinetes. Se ha informado que las partículas de desgaste están en el rango de tamaño de nanómetros, un orden de magnitud más pequeño que las partículas de UHMWPE. Por lo tanto, a pesar de un menor volumen de desgaste que los cojinetes de UHMWPE, se estima que el número de partículas producidas es mayor, posiblemente entre uno y diez millones de partículas por paso. Estas pequeñas partículas tienen el potencial de distribuirse por todo el cuerpo a través del sistema linfático, y las partículas se encuentran en los ganglios linfáticos, el hígado, el bazo y la médula ósea. Dado que las prótesis de cadera MOM están indicadas para pacientes más jóvenes y activos, estas partículas estarán presentes en estos sitios durante un largo período de tiempo, posiblemente de 30 a 40 años.

Se ha expresado preocupación por la respuesta biológica a las partículas metálicas liberadas por los acoplamientos metal sobre metal. Los niveles de iones de cobalto y cromo se han medido en la sangre y el suero en pacientes con THR exitosa, pero falta información sobre la posible liberación de aluminio de las articulaciones de cerámica sobre cerámica.

Una mejor comprensión de la influencia de la metalurgia y la tribología en el desgaste del componente y una tecnología de fabricación mejorada han permitido la reintroducción de las articulaciones de metal sobre metal en el reemplazo total de cadera. Se han informado excelentes resultados clínicos tempranos con la nueva generación de componentes de metal sobre metal. Los estudios de recuperación de cojinetes de metal sobre metal anteriores e implantes contemporáneos han mostrado una baja tasa de desgaste. Estas superficies de apoyo duras son especialmente prometedoras para pacientes jóvenes y activos. Aunque los cojinetes de metal sobre metal producen significativamente menos desechos de desgaste que las superficies de cojinetes de metal sobre polietileno, los desechos generados hacen que el cuerpo quede expuesto a iones metálicos durante períodos prolongados. Existen preocupaciones sobre la hipersensibilidad a los metales, la osteólisis, la mutación cromosómica, la carcinogenicidad y la exposición fetal a niveles elevados de iones. Estos asuntos requieren más investigación, particularmente la exposición a largo plazo en pacientes más jóvenes y el reconocimiento de que algunos pacientes pueden tener niveles de iones inusualmente altos. A partir de estudios tribológicos, pruebas de simulación conjunta y ensayos clínicos, se ha propuesto que se puede reducir el grado de desgaste mediante el uso de componentes de mayor diámetro con un alto contenido de carbono en la aleación (0,2 %), holgura bien ajustada para los componentes. , mejor esfericidad del implante y menor rugosidad superficial.

Si bien la investigación ha demostrado que las altas concentraciones de partículas de desgaste de metal de tamaño nanométrico son citotóxicas para los fibroblastos y macrófagos humanos in vitro, también existen preocupaciones sobre la liberación de iones metálicos de estas pequeñas partículas y el efecto potencial que estos iones tienen sobre las células y tejidos Se han informado concentraciones elevadas de iones tanto en la sangre como en la orina de pacientes con componentes de implantes metálicos. Además, contrariamente a lo que podría esperarse, no hay evidencia concluyente de que los niveles de iones caigan in vivo después del período de asentamiento de las prótesis MOM, durante el cual el desgaste de las prótesis es mayor. Los iones de cobalto y cromo tienen una alta toxicidad, y existen preocupaciones muy reales sobre los efectos de las dosis subletales de iones metálicos, que se ha demostrado que causan daños en el ADN. Este daño toma la forma de aberraciones cromosómicas y translocaciones cromosómicas. Durante largos períodos de exposición, la preocupación es que esto conduzca al desarrollo de ciertos tipos de cáncer, como la leucemia y el linfoma. En modelos animales, los niveles elevados de cobalto, cromo y níquel se han correlacionado con mayores tasas de carcinoma. Sin embargo, los informes en la literatura sobre neoplasias malignas que se desarrollan después de una cirugía de reemplazo total de cadera o rodilla son extremadamente raros. De los ocho estudios epidemiológicos sobre el riesgo relativo de cáncer después de la TJR, solo un estudio analizó específicamente los implantes MOM. Este estudio no encontró un mayor riesgo de desarrollo de cáncer en los sujetos que recibieron prótesis de cadera MOM en comparación con los que recibieron prótesis de cadera de metal sobre polietileno. Sin embargo, todos los estudios hasta la fecha han tenido un poder estadístico sustancialmente insuficiente en términos del número de pacientes necesarios para mostrar una diferencia entre los dos tipos de prótesis.

Se detectan altos niveles de iones de cobalto y cromo en la sangre y la orina de pacientes con reemplazo de cadera de metal sobre metal (MOM), a pesar de que, incluso con estos elementos, se liberan como resultado del desgaste de las superficies de apoyo. Los efectos clínicos de los niveles elevados de iones metálicos incluyen reacciones tisulares locales, caracterizadas por aumentos en las células T y B en los tejidos que rodean la cadera, y están asociadas con falla prematura de la cadera. Sistémicamente, un informe sugiere un número reducido de células T positivas para CD8. La sensibilidad al metal también es un problema potencial. Los iones metálicos, ya sea que se produzcan como consecuencia del desgaste o de la corrosión, pueden iniciar una respuesta de hipersensibilidad. Puede ocurrir una respuesta tardía mediada por células, o una respuesta de hipersensibilidad de tipo tardío, en la que los linfocitos T liberan citocinas y se observa una mayor activación de los macrófagos, lo que puede dar lugar a una osteólisis periprotésica mediada por células T. Muchos metales pueden iniciar una respuesta de hipersensibilidad, el más común es el níquel seguido del cobalto y el cromo. Por lo tanto, con la elevación bien documentada de iones de cobalto y cromo en pacientes con implantes de cadera MOM, existe un riesgo teórico de desarrollar reacciones de hipersensibilidad. Recientemente se ha descrito una respuesta inmune asociada exclusivamente a las prótesis de cadera MOM de segunda generación. Los cambios histomorfológicos sugieren un tipo de reacción de hipersensibilidad a los implantes totalmente metálicos. La hipótesis de la hipersensibilidad se vio reforzada por la observación de que estos pacientes experimentaron un fracaso clínico temprano a los 11-60 meses (media de 29 meses) y el hecho de que los pacientes que recibieron una segunda prótesis MOM no experimentaron ningún alivio de los síntomas. Por el contrario, los pacientes que recibieron parejas de metal sobre polietileno o cerámica sobre polietileno informaron que sus síntomas desaparecieron por completo. En un grupo de control de pacientes con prótesis articulares que no contenían cobalto, cromo o níquel, estos signos de reacciones inmunológicas estaban ausentes. Los informes de este tipo de reacción son cada vez más comunes; sin embargo, se necesita más investigación en esta área. No se sabe si estos pacientes experimentan el fracaso de la prótesis debido a una sensibilidad al metal preexistente o si la sensibilidad al metal se desarrolla debido a un alto desgaste del cojinete y niveles elevados de iones metálicos. Teóricamente, habría una mayor probabilidad de desarrollar hipersensibilidad a niveles elevados de iones metálicos y, por lo tanto, un mayor riesgo de fracaso del implante.

Para reducir el efecto de estas limitaciones, como la rotura del inserto cerámico en el rodamiento COM y para reducir la liberación de iones en el rodamiento MOM, se ha propuesto un acoplamiento híbrido de cerámica sobre metal. La ventaja teórica de este nuevo acoplamiento podría llevar a los cirujanos ortopédicos a utilizarlo indistintamente.