Nível Sérico de Cobalto e Cromo Após Cerâmica em Articulação Metálica Artroplastia Total de Quadril (CoM)

A osteólise periprotética está associada ao afrouxamento asséptico de uma artroplastia total do quadril (THR). Entende-se que seja uma resposta biológica às partículas de desgaste, com os detritos de polietileno sendo considerados a principal causa da falha de longo prazo.

Com os pacientes de substituição total do quadril (THR) agora sendo mais jovens, mais jovens ativos e antecipando uma longevidade muito maior, o desgaste reduzido do rolamento torna-se cada vez mais importante. Em comparação com a incidência de desgaste e osteólise com mancais de metal-polietileno, os resultados históricos de mancais alternativos como metal sobre metal (MOM) e cerâmica sobre cerâmica (COC) geralmente mostraram taxas de desgaste muito mais baixas e a osteólise foi aparentemente bastante rara . As taxas de desgaste de laboratório para mancais de metal-metal geralmente caem na faixa de 1-7 mm3/milhão de ciclos (Mc) e 0,1-1 mm3/Mc para as fases de amaciamento e estado estacionário, respectivamente.

Superfícies de apoio de cerâmica sobre cerâmica e metal sobre metal são frequentemente empregadas para artroplastia total do quadril devido à sua resistência ao desgaste. Superfícies de apoio alternativas, como cerâmica sobre cerâmica e metal sobre metal, eliminam o desgaste do polietileno. Articulações metal-metal explantadas feitas de liga de cobalto-cromo-molibdênio (Co-Cr-Mo) demonstraram ter taxas extremamente baixas de desgaste linear, e rolamentos de cerâmica-cerâmica ainda menos. Uma articulação cerâmica sobre cerâmica foi implantada pela primeira vez em 1970 na França. Relatórios de longo prazo mostraram excelentes resultados clínicos.

Os mancais de cerâmica sobre cerâmica têm a vantagem de baixo desgaste e alta biocompatibilidade. As partículas de cerâmica de alumina são essencialmente insolúveis em meios orgânicos e, portanto, a ionização não é importante. No entanto, eles têm alguns limites: a fragilidade é uma grande preocupação para a cerâmica, o que pode levar a taxas de falha clinicamente relevantes (0,004% de fratura da cabeça e 0,22% de fratura do revestimento). Embora as articulações Metal-metal (MOM) tenham sido vistas como uma solução potencial para os problemas associados à osteólise induzida por UHMWPE, os íons metálicos presentes no soro e seus potenciais efeitos tóxicos local e sistêmico são motivo de preocupação.

Acredita-se que uma baixa taxa de desgaste seja crítica para prolongar a vida útil do implante de uma articulação protética, e os volumes de desgaste produzidos pelas articulações MOM foram estimados em 40 a 100 vezes menores do que os rolamentos de metal sobre polietileno. Sabe-se que o desgaste das próteses MOM é altamente dependente dos materiais, desenho tribológico e técnica de acabamento. Estudos clínicos de próteses de quadril MOM de primeira e segunda geração recuperadas mostraram penetrações lineares de aproximadamente 5 μm/ano. Isso equivale a um volume de desgaste de aproximadamente 1 mm3/ano, duas ordens de grandeza menor do que os copos acetabulares de polietileno convencionais.

A observação de que um pequeno número de pacientes com próteses MOM de primeira geração exibia bons resultados clínicos e radiográficos após 20 anos in vivo levou ao desenvolvimento de próteses de quadril MOM de segunda geração e, em 1988, a prótese Metasul foi introduzida na prática clínica. Este é composto por uma cabeça femoral de liga de cromo-cobalto articulada em uma cúpula acetabular de liga de cromo-cobalto. Mais de 200.000 combinações de Metasul foram implantadas até o momento. O desempenho clínico de curto prazo tem sido encorajador; com baixo índice de desgaste e poucas próteses que necessitam de revisão. No entanto, o desempenho clínico a longo prazo ainda é desconhecido.

Embora as próteses de quadril MOM produzam taxas de desgaste significativamente mais baixas do que os pares convencionais de UHMWPE em metal e taxas de desgaste mais baixas do que as próteses de quadril de UHMWPE em metal altamente reticulado, existem preocupações associadas a esses rolamentos. Partículas de desgaste foram relatadas na faixa de tamanho nanométrico, uma ordem de grandeza menor do que as partículas de UHMWPE. Portanto, apesar de um menor volume de desgaste do que os mancais de UHMWPE, estima-se que o número de partículas produzidas seja maior, possivelmente entre um e dez milhões de partículas por etapa. Essas pequenas partículas têm o potencial de se distribuir por todo o corpo através do sistema linfático, com partículas encontradas nos gânglios linfáticos, fígado, baço e medula óssea. Como as próteses de quadril MOM são indicadas para pacientes mais jovens e ativos, essas partículas estarão presentes nesses locais por um longo período de tempo, possivelmente 30-40 anos.

Preocupação tem sido expressa sobre a resposta biológica a partículas de metal liberadas de acoplamentos metal-metal. Os níveis de íons de cobalto e cromo foram medidos no sangue e no soro em pacientes com THR bem-sucedido, mas faltam informações sobre a possível liberação de alumínio das articulações cerâmica-cerâmica.

Uma melhor compreensão da influência da metalurgia e da tribologia no desgaste do componente e a melhoria da tecnologia de fabricação permitiram a reintrodução das articulações metal-metal na artroplastia total do quadril. Excelentes resultados clínicos iniciais foram relatados com a nova geração de componentes metal-metal. Estudos de recuperação de rolamentos de metal sobre metal anteriores e implantes contemporâneos mostraram baixa taxa de desgaste. Essas superfícies de rolamento duras são especialmente promissoras para pacientes jovens e ativos. Embora os mancais de metal sobre metal produzam significativamente menos detritos de desgaste do que as superfícies de mancais de metal sobre polietileno, os detritos gerados resultam na exposição do corpo a íons metálicos por períodos prolongados. Existem preocupações sobre hipersensibilidade a metais, osteólise, mutação cromossômica, carcinogenicidade e exposição fetal a altos níveis de íons. Essas questões requerem mais investigação, particularmente a exposição de longo prazo em pacientes mais jovens e o reconhecimento de que alguns pacientes podem ter níveis de íons anormalmente altos. A partir de estudos tribológicos, testes de simulação de juntas e ensaios clínicos, foi proposto que a extensão do desgaste pode ser reduzida usando componentes de maior diâmetro com alto teor de carbono na liga (0,2%), folga bem ajustada para os componentes , melhor esfericidade do implante e menor rugosidade superficial.

Embora a pesquisa tenha mostrado que altas concentrações de partículas de desgaste de metal de tamanho nanométrico são citotóxicas para fibroblastos e macrófagos humanos in vitro, também há preocupações sobre a liberação de íons metálicos dessas pequenas partículas e o efeito potencial que esses íons têm nas células e tecidos. Concentrações elevadas de íons foram relatadas tanto no sangue quanto na urina de pacientes com componentes de implantes metálicos. Além disso, ao contrário do que se poderia esperar, não há evidências conclusivas de que os níveis iônicos caiam in vivo após o acamamento no período das próteses MOM, período em que o desgaste das próteses é maior. Os íons de cobalto e cromo têm alta toxicidade, e há preocupações muito reais sobre os efeitos de doses subletais de íons metálicos, que demonstraram causar danos ao DNA. Esse dano assume a forma de aberrações cromossômicas e translocações cromossômicas. Durante longos períodos de exposição, a preocupação é que isso leve ao desenvolvimento de certos tipos de câncer, como leucemia e linfoma. Em modelos animais, níveis elevados de cobalto, cromo e níquel foram correlacionados com taxas aumentadas de carcinoma. No entanto, relatos na literatura de malignidades que se desenvolvem após artroplastia total do quadril ou joelho são extremamente raros. Dos oito estudos epidemiológicos sobre o risco relativo de câncer após TJR, apenas um estudo analisou especificamente os implantes MOM. Este estudo não encontrou um risco aumentado de desenvolvimento de câncer nos indivíduos que receberam próteses de quadril MOM em comparação com aqueles que receberam próteses de quadril de metal sobre polietileno. No entanto, todos os estudos até o momento foram substancialmente insuficientes em termos de número de pacientes necessários para mostrar a diferença entre os dois tipos de prótese.

Altos níveis de íons de cobalto e cromo são detectados no sangue e na urina de pacientes com substituição de quadril metal-metal (MOM), apesar de, mesmo com esses elementos serem liberados como resultado do desgaste nas superfícies de rolamento. Os efeitos clínicos dos níveis elevados de íons metálicos incluem reações teciduais locais, caracterizadas por aumentos nas células T e B nos tecidos ao redor do quadril e estão associadas à falência prematura do quadril. Sistemicamente, um relatório sugere números reduzidos de células T CD8 positivas. A sensibilidade ao metal também é um problema potencial. Os íons metálicos, produzidos secundários a detritos de desgaste ou por corrosão, podem iniciar uma resposta de hipersensibilidade. Pode ocorrer uma resposta mediada por células retardada, ou resposta de hipersensibilidade do tipo retardada, na qual citocinas são liberadas por linfócitos T e aumento da ativação de macrófagos é observada, o que pode resultar em osteólise periprotética mediada por células T. Muitos metais podem iniciar uma resposta de hipersensibilidade, sendo o mais comum o níquel, seguido do cobalto e do cromo. Portanto, com a elevação bem documentada de íons de cobalto e cromo em pacientes com implantes de quadril MOM, existe um risco teórico de desenvolver reações de hipersensibilidade. Recentemente, foi descrita uma resposta imune exclusivamente associada a próteses de quadril MOM de segunda geração. Alterações histomorfológicas sugerem um tipo de reação de hipersensibilidade aos implantes totalmente metálicos. A hipótese de hipersensibilidade foi reforçada pela observação de que esses pacientes apresentaram falha clínica precoce em 11-60 meses (média de 29 meses) e pelo fato de que os pacientes que receberam uma segunda prótese MOM não apresentaram nenhum alívio dos sintomas. Por outro lado, os pacientes que receberam pares de metal sobre polietileno ou cerâmica sobre polietileno relataram que seus sintomas desapareceram completamente. Em um grupo de controle de pacientes com próteses articulares que não continham cobalto, cromo ou níquel, esses sinais de reações imunológicas estavam ausentes. Relatos desse tipo de reação estão se tornando cada vez mais comuns; no entanto, mais pesquisas são necessárias nesta área. Não se sabe se esses pacientes apresentam falha da prótese por causa de uma sensibilidade ao metal pré-existente ou se a sensibilidade ao metal se desenvolve devido a um rolamento de alto desgaste e níveis elevados de íons metálicos. Teoricamente, haveria uma probabilidade aumentada de desenvolver hipersensibilidade a níveis elevados de íons metálicos e, portanto, um risco aumentado de falha do implante.

Para reduzir o efeito dessas limitações, como a quebra do inserto cerâmico no mancal COM e reduzir a liberação de íons no mancal MOM, foi proposto um acoplamento híbrido de cerâmica-metal. A vantagem teórica desse novo acoplamento pode levar os cirurgiões ortopedistas a utilizá-lo indiscriminadamente.