PROBLEMES MEDICAUX LIES AUX PROTHESES DE LA HANCHE/

Pierre de CHOULOT Janvier 2000
Guillaume BINET
PROTHESES DE LA HANCHE :
INCIDENCES MEDICO-LEGALES
ECOLE CENTRALE DE LYON
3ème ANNEE
BIOMATERIAUX ET BIOCOMPATIBILITE
M.TREHEUX

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SOMMAIRE
1. RESUME DE L’ARTICLE .......................................................................................................................... 3
1.1. CIRCONSTANCES ET TECHNIQUES D’IMPLANTATION ................................................................................ 3
1.1.1. Circonstances d’implantations ........................................................................................................ 3
1.1.2. Contre-indications ........................................................................................................................... 3
1.1.3. Techniques d’implantation .............................................................................................................. 3
1.2. RESULTATS ET COMPLICATIONS EVENTUELLES ........................................................................................ 3
1.2.1. Résultats des implantations ............................................................................................................. 4
1.2.2. Complications des implants prothétiques ........................................................................................ 4
2. CHOIX DES BIOMATERIAUX POUR LA REALISATION D’UN IMPLANT ................................... 4
2.1. CONTRAINTES APPLIQUEES AUX PROTHESES DE LA HANCHE : .................................................................. 4
2.1.1. Problèmes mécaniques : .................................................................................................................. 5
2.1.2. Problèmes tribologiques : ............................................................................................................... 6
2.1.3. Biocompatibilité : ............................................................................................................................ 6
2.2. CHOIX DE BIOMATERIAUX ADAPTES : ...................................................................................................... 6
2.2.1. Historique : ..................................................................................................................................... 6
2.2.2. Justification des matériaux actuellement utilisés : .......................................................................... 7
2.2.3. Risques infectieux liés aux biomatériaux ........................................................................................ 8
3. SUR LE PLAN MEDICO-LEGAL: ............................................................................................................ 8
3.1. INCAPACITES ET PREJUDICES: ................................................................................................................... 8
3.1.1. L'incapacité: .................................................................................................................................... 8
3.1.2. Les préjudices .................................................................................................................................. 9
3.2. RESPONSABILITE ...................................................................................................................................... 9
3.2.1. Responsabilité du patient ................................................................................................................ 9
3.2.2. Responsabilité du chirurgien........................................................................................................... 9
3.2.3. L'implant prothétique .................................................................................................................... 10
3.2.4. Responsabilité des services économiques ..................................................................................... 10
3.2.5. Responsabilité de l'autorité hospitalière ....................................................................................... 10
4. BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................................................... 11

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1. Résumé de l’article
En 1997, il se posait environ 70000 prothèses de la hanche par an, qu'elles soient totales, cervico-céphalique
ou bipolaire. Dans un premier temps, les implants prothétiques étaient scellés toutefois la survenue de
descellements accompagnés de pertes osseuses ont conduit les chirurgiens à développer une seconde famille
d'implants, les prothèses non scellées. Cette absence de scellement est rendue possible en jouant sur les
dimensions géométriques, le forme et l'état de surface de la prothèse.
1.1. Circonstances et techniques d’implantation
Nous définissons dans un premier temps les pathologies qui peuvent conduire à la pose d'un implant et le
contexte de l'intervention vis à vis du patient.
1.1.1. Circonstances d’implantations
Les quatre pathologies rencontrées lors de la pose de prothèses de la hanche sont les suivantes:
 La lésion dégénérative, qui correspond à la coxarthrose.
 Les lésions inflammatoires rhumatismales.
 Les raideurs de la hanche.
 Les lésions tumorales.
Ces pathologies se traduisent essentiellement par une raideur douloureuse accompagnée d'une boiterie et
d'un déficit de la mobilité active. La raideur apparaît entre autre pour le patient dans la difficulté d'atteindre ses
membres inférieurs.
1.1.2. Contre-indications
On distingue quatre grandes contre-indications majeures dont:
 La plus importante est la perte du stock osseux qui, même si certains implants restent encore possibles, rend
les résultats aléatoires.
 Toute infection, qui devra être traitée avant la mise en place de la prothèse et retarde donc l'opération.
 La paralysie localisée autour de la zone d'implantation, qui entraîne une instabilité avec des luxations
récidivantes.
1.1.3. Techniques d’implantation
La première étape avant l'opération est le bilan préopératoire qui permet de déterminer les conditions de
l'anesthésie, d'une éventuelle autotransfusion, et de rechercher un foyer infecté (dans la bouche, les urines,…).
L'opération se déroule selon l'une des trois voies habituelles: antérieure, latérale, postérieure. L'hospitalisation
dure habituellement entre 8 et 15 jours puis est suivie de trois contrôles, le premier dans une période de 45 jours
à deux mois après l'opération, puis à six mois et un an.
La surveillance des implants n'est en théorie pas nécessaire, en dehors d'une symptomatologie fonctionnelle, s'il
n'y a pas de risque de descellement potentiel. Toutefois une stratégie préventive avec un contrôle annuel de la
prothèse permet d'éliminer toute complication pour le patient.
1.2. Résultats et complications éventuelles
Nous présentons maintenant les résultats obtenus à la suite des implantations et les complications les plus
fréquemment observées.

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1.2.1. Résultats des implantations
On distingue deux types de résultats:
 Le résultat fonctionnel, qui correspond au résultat théorique recherché, et qui se traduit par une marche sans
douleur, sans l'aide d'une canne, et dans un périmètre de marche illimité.
 Le résultat à 15 ans, qui fait apparaître que 8% des prothèses ont alors atteint leur limite de vie. Toutefois il
faut prendre en compte les différences d'activité entre les patients et le fait qu'en 15 ans, les sollicitations sur
le plan mécanique ont parfois considérablement baissées.
1.2.2. Complications des implants prothétiques
En fonction de leur délai d'apparition, les complications qui surviennent sont qualifiées d'immédiates,
secondaires ou tertiaires. On recense ainsi les complications suivantes:
 Complications immédiates: fracture fémorale per-opératoire; complication septique; hématome avec risque
de paralysie sciatique; luxation immédiate des implants; phlébite; paralysie sciatique ou crurale;
descellement précoce.
 Complications secondaires: ossifications péri-articulaires; paresthésies secondaires; algodystrophie;
complications septiques secondaires.
 Complications tardives: usure de l'implant; descellement; luxation tardive de l'implant; complication
septique; faillite des implants.
2. Choix des biomatériaux pour la réalisation d’un implant
Les prothèses de la hanche permettent de soulager un patient des douleurs qu’il endure dans les gestes
courants de sa vie. L’une des principales cause d’implant est la fracture du col fémoral, qui atteint surtout les
personnes âgées. En effet, l’ostéoporose, fréquente à ce stade de la vie, favorise la rupture de l’os qu’un choc
souvent minime suffit à briser. La fracture du col fémoral peut présenter deux aspects :
 Dans le premier cas, qui est le plus fréquent, le trait de fracture détache la tête fémorale. La consolidation est
longue et risque de ne pas se produire. Dans les cas favorables où elle a lieu, une grave complication reste à
redouter: la nécrose de la tête fémorale dont les vaisseaux nourriciers ont été rompus avec l’os lui-même.
 Dans le second cas, la fracture est qualifiée de transtrochantérienne et est très différente de la première. En
effet, se produisant en plein tissu spongieux qui conserve longtemps dans la vie un pouvoir de réparation,
ces fractures consolident. Par ailleurs, n’affectant pas le réseau vasculaire qui l’irrigue, la tête fémorale de ce
fait ne se nécrose jamais.
Ainsi s’opposent deux types de fractures, désignées respectivement par fractures sous-capitales et fractures
transtrochantériennes. Leur traitement sera donc différent: la prothèse pour les sous-capitales, l’ostéosynthèse
par clou-plaque ou plaque vissée pour les transtrochantériennes. Nous nous intéressons ici au traitement des
fractures sous capitales et au développement d’une prothèse de la hanche.
On peut distinguer trois grands types de problèmes à prendre en compte lors de la conception des prothèses
de la hanche : les problèmes mécaniques, les problèmes tribologiques et la bio compatibilité de l’implant. Ces
considérations débouchent alors sur le problème du choix des biomatériaux les plus adaptés à ce cahier des
charges.
2.1. Contraintes appliquées aux prothèses de la hanche :
Les sollicitations mécaniques qui s’exercent sur les implants à la hanche sont de type cycliques, avec une
intensité variant entre 3 à 10 fois le poids du patient, soit environ 2800 à 3000N. D’autre part, sur une année, la
longueur de frottement est estimée à 10-15km avec une fréquence et une vitesse moyennes respectivement de
1Hz et de 2.5cm/s. Toutes ces données interviennent par la suite, lors de la prise en compte des contraintes, pour
le choix et le dimensionnement des solutions d’implants.

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2.1.1. Problèmes mécaniques :
Ces problèmes mécaniques apparaissent essentiellement au travers de deux complications post
opératoires : la rupture et le descellement de la prothèse. Ces complications sont en effet dues à un mauvais
dimensionnement géométrique ou à un mauvais choix de matériau suite à une évaluation erronée des contraintes.
Toutefois ces problèmes sont rendus d’autant plus compliqués que les contraintes de flexion induites par une
force appliquée sur l’implant varient en fonction à la fois du matériau et de la géométrie.
Pour évaluer ces contraintes et leurs effets, on dispose de plusieurs outils issus des matériaux et de la mécanique
de la rupture.
Le premier est la courbe de WOHLER (ou courbe de fatigue) qui représente l’évolution de la contrainte à rupture
en fonction du nombre de cycles et permet donc, pour un nombre de cycles donnés, de prévoir s’il y aura rupture
ou non :
Entre autre, si la contrainte appliquée est inférieure à la limite d’endurance du matériau, alors il n’y aura
pas de rupture de fatigue, même pour un nombre de cycles infini. La limite d’endurance est donc un facteur très
important, que l’on peut trouver dans les tables pour tous les matériaux courants.
Puis l’énergie de rupture Gc, égale à l’énergie de cohésion du matériau, est un autre moyen de
caractérisation, tout comme la ténacité à rupture Kc. Ce dernier terme permet de « modéliser » la propagation
d’une fracture dans un matériau soumis à une contrainte  :
La formule donnant Kc est : Kc = (E’*Gc) ; où E’ est le module d’élasticité réduit.
De Kc on peut tirer entre autre la résistance à la déformation : r = Kc/(Y*Ac) avec Ac le défaut à rupture et Y
le facteur de forme du défaut.
L’exemple même de faillite de l’implant suite aux efforts mécaniques est le descellement aseptique des
prothèses qui provient d’une rupture au niveau de l’interface et entraîne de graves inflammations pour le sujet.
En effet, les débris d’usure et de ciment conduisent à la formation d’une part de cellules anormales qui sont
transportées dans le corps et provoquent des inflammations, et d’autre part de monomères acryliques qui sont
mortels pour l’homme.
Toutes ces grandeurs sont donc autant d’outils qui, compte tenu des sollicitations mécaniques propres
au problème de la hanche, permettent par la suite de discriminer dans l’éventail des matériaux utilisables.
Cependant les contraintes d’origines mécaniques ne sont pas les seules qu’il faut prendre en compte puisque des
phénomènes de frottement interviennent aussi.
Nombre de cycles
Limite d’endurance
a
a=longueur du défaut
K=Kc