Fixation par plaque osseuse et vis en magnésium biodégradable en chirurgie de la mâchoire (MgJawSurgery)

La fixation par plaque osseuse et vis est un système bien reconnu pour la fixation interne en chirurgie de la mâchoire, englobant la fixation des fractures, la chirurgie orthognathique et la reconstruction cranio-faciale. Au fil du développement, le titane et ses alliages sont devenus les matériaux prédominants pour la fixation interne, en raison de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles et de leur biocompatibilité. Cependant, le titane présente certains inconvénients, tels qu'une rigidité excessive par rapport à l'os, qui peut entraîner une protection contre les contraintes et une résorption osseuse ultérieure. De plus, la fixation par plaque et vis en titane est destinée à un soutien mécanique temporaire pendant la cicatrisation osseuse et peut nécessiter un retrait via une intervention chirurgicale secondaire après la cicatrisation osseuse, augmentant ainsi le fardeau des soins de santé. S'il est laissé in situ, le titane peut interférer avec l'imagerie par rayons X en raison des effets de durcissement du faisceau.

Dans le but de remédier aux limites de la fixation en titane, les chercheurs ont exploré le développement de matériaux alternatifs pour la fixation interne. Les systèmes biorésorbables utilisent des matériaux biodégradables pour la fixation des plaques osseuses et des vis, éliminant ainsi le besoin d'une intervention chirurgicale secondaire pour le retrait du matériel. Ces systèmes biodégradables évitent les problèmes à long terme associés à la protection contre les contraintes ou à la diffusion des rayons X. Les matériaux d'ostéosynthèse biodégradables disponibles dans le commerce comprennent des polymères de poids moléculaire élevé tels que le poly(acide lactique) (PLA), l'acide polyglycolique (PGA) et le copolymère poly(acide lactique-co-glycolique) (PLGA). Cependant, ces polymères biodégradables présentent une résistance mécanique insuffisante, nécessitant des dimensions accrues et conduisant à un volume volumineux pouvant gêner l'application. De plus, la biocompatibilité sous-optimale peut provoquer des réactions à des corps étrangers et entraver la cicatrisation osseuse normale. Enfin, contrôler les taux de biodégradation des polymères est un défi, car ils peuvent dépasser la cicatrisation osseuse normale et entraîner des complications postopératoires telles qu'un cal vicieux ou une pseudarthrose.

Ces dernières années, le magnésium est devenu un métal biodégradable prometteur pour la fixation interne, comme le démontrent de nombreuses études. Le magnésium présente des propriétés mécaniques plus étroitement liées à celles de l'os humain que les matériaux rigides en titane ou en acier inoxydable, atténuant ainsi efficacement les inconvénients de la protection contre les contraintes et de la diffusion des rayons X. In vivo, les plaques et les vis en magnésium se dissolvent progressivement, libérant des ions magnésium et de l'hydrogène gazeux. Les ions magnésium, essentiels au corps humain, peuvent être métabolisés sans nuire. L’accumulation d’hydrogène gazeux dans les tissus peut entraîner un gonflement ou un inconfort temporaire, qui disparaît généralement à mesure que le gaz se dissipe avec le temps. Plus important encore, le magnésium a démontré une bioactivité remarquable en favorisant la régénération osseuse, suscitant un regain d’intérêt pour la recherche biomécanique fondamentale. Sa bioactivité exceptionnelle a même été démontrée dans des situations cliniques difficiles. Par conséquent, les propriétés uniques et supérieures du magnésium en ont fait un implant biomédical prometteur de nouvelle génération pour la fixation interne chez l’homme.

L'application de matériaux à base de magnésium en chirurgie osseuse remonte à 1906, et des progrès récents ont conduit au développement de dispositifs de fixation interne biodégradables par des sociétés comme Synntellix AG (Allemagne) et U&I Corporation (Corée du Sud) [7]. Ces systèmes de fixation, notamment MAGNEZIX® (vis en alliage Mg-Y-Re-Zr) et RESOMET™ (vis en alliage Mg-Ca-Zn), ont montré des résultats prometteurs dans diverses études cliniques menées dans plusieurs pays, traitant des affections telles que l'hallux valgus, ostéonécrose de la tête fémorale et fractures du radius distal. Cependant, étant donné les risques potentiels des éléments d'alliage pour la santé des patients, des équipes de recherche chinoises se sont engagées dans le développement de magnésium de haute pureté à des fins de fixation interne.

De nombreuses études cliniques humaines utilisant du magnésium de haute pureté ont été menées avec succès en Chine. En 2015, Yu et al. ont utilisé des vis en magnésium de haute pureté pour la fixation de greffons osseux vascularisés chez de jeunes adultes présentant des fractures déplacées du col fémoral. Sur une période de suivi de 16 mois, les patients ont obtenu des résultats satisfaisants pour le score de Harris de la hanche, un indice fonctionnel, et ont présenté une incidence plus faible de complications telles que la nécrose avasculaire et la pseudarthrose. En 2016, Zhao et al. mis en œuvre des vis en magnésium de haute pureté dans un essai clinique pour fixer des greffons osseux vascularisés dans l'ostéonécrose de la tête fémorale. Au cours d'une période de suivi de 12 mois, les patients traités avec des vis en magnésium ont démontré des résultats satisfaisants plus élevés en termes de scores fonctionnels et un déplacement réduit du greffon osseux. Les taux sériques de magnésium sont restés dans les limites physiologiques normales et les effets indésirables potentiels induits par les produits de dégradation du magnésium étaient absents. En 2019, Chen et al. a utilisé des vis en magnésium de haute pureté pour fixer des greffons osseux vascularisés en cas de nécrose de la tête fémorale induite par un traumatisme dans un rapport de cas. Des résultats satisfaisants ont été obtenus en termes de récupération fonctionnelle et les vis en magnésium se sont progressivement dégradées sur plus de deux ans sans effets secondaires notables.

Malgré son potentiel, la fixation à base de magnésium est confrontée à des défis en orthopédie en raison de sa résistance mécanique relativement faible lorsqu'elle est utilisée dans des zones d'appui, et aucun essai clinique n'a été mené jusqu'à présent dans de tels cas. Théoriquement, la fixation au niveau de l'articulation de la hanche doit résister à des forces supérieures à 2 000 N, soit trois fois le poids du corps, qui peuvent augmenter lors de la mobilisation fonctionnelle. Les chercheurs ont exploré des stratégies de revêtement pour ralentir la dégradation in vivo du magnésium, étendant ainsi le support mécanique nécessaire à une cicatrisation orthopédique adéquate. Ils étudient également des techniques métallurgiques pour améliorer la résistance mécanique des dispositifs de fixation au magnésium. À l’inverse, les chirurgies de la mâchoire peuvent bénéficier d’une fixation à base de magnésium en raison de leurs exigences de charge de force comparativement plus faibles que celles des membres ou de la colonne vertébrale. Les forces normales pour la mandibule sont d'environ 400 N, qui diminuent à 115 N après une semaine et 250 N six semaines après la réduction interne. Par conséquent, la fixation du magnésium est prometteuse pour une application réussie en chirurgie de la mâchoire.

Néanmoins, en raison du nombre limité de recherches cliniques dans ce domaine, des efforts considérables sont nécessaires pour bien comprendre les avantages des matériaux à base de magnésium en chirurgie de la mâchoire et pour établir de nouveaux protocoles chirurgicaux pour leur mise en œuvre. Cette étude vise à étudier l'application du magnésium pour la fixation osseuse en chirurgie de la mâchoire et à évaluer de manière globale les résultats chirurgicaux. L'étude contribuera à une meilleure compréhension de l'utilisation du magnésium comme fixation interne dans la chirurgie de la mâchoire et devrait ouvrir la voie à de nouveaux protocoles chirurgicaux utilisant une fixation biodégradable. En fin de compte, cela pourrait conduire à de meilleurs résultats pour les patients et à une réduction du fardeau des soins de santé.