Diseño y mejoras en prótesis de cadera
La cadera es la articulación que une el hueso coxal con el fémur. El diseño de prótesis actuales es similar a la prótesis de Xarnley (cerca de 1960) y consta de dos componentes: el acetabular y el femoral. Se deben cortar la cabeza y el cuello del fémur y mecanizar la parte para la componente acetabular. El problema de esta prótesis era que el teflón era muy blando (componente acetabular) y se desgastaba muy pronto, provocando holgura. Por eso se empezó a usar el polietileno, que al principio fallaba mucho debido a la fijación. Otro problema era la dislocación debido a que la cabeza del fémur era muy pequeña. Xarnley hizo la cabeza pequeña para eliminar el desgaste de la componente acetabular. El desgaste de la componente acetabular por fricción producía virutas, conocido como osteólisis, y las virutas de polietileno se quedaban alrededor. El cuerpo lo reconocía como un cuerpo extraño y generaba tejido fibroso, haciendo que el hueso de esa zona desapareciera.
Mejoras en las prótesis actuales:
Componentes no cementados
Se utilizan sistemas de press-fit o recubrimiento poroso (osteointegración). La principal ventaja es la osteointegración, donde el hueso crece y las trabéculas se meten entre los huecos de la superficie rugosa, formando un anclaje más firme. La fijación es muy buena con el paso del tiempo, pero la estabilidad inicial es muy baja.
Componente femoral en dos piezas:
Antes era un monobloque, ahora es un vástago y una cabeza. La ventaja es que se puede usar un material diferente para cada uno.
Componente acetabular:
Consta de una pieza para anclar en el hueso (copa acetabular, normalmente metálica) y una pieza para rozar contra la cabeza del fémur (inserto).
Mejora del desgaste
Se utilizan diferentes materiales para mejorar el desgaste, como la aleación cromo-cobalto – UHMWPE, cerámica-UHMWPE, cerámica-cerámica, metal-metal y metal-UHMWPE con entrecruzamiento. También se ha aumentado el diámetro de la cabeza femoral para reducir el riesgo de dislocación y el desgaste.
Aspectos biomecánicos en el diseño de prótesis
Se busca mayor congruencia entre las superficies cabeza/cotilo para reducir tensiones de contacto y menor desgaste. Los mayores diámetros de la cabeza femoral reducen la posibilidad de luxación y permiten mayor rango de movimiento, pero incrementan el par de fricción y disminuyen el espesor del componente acetabular, aumentando las tensiones de contacto. La presencia de copa acetabular metálica mejora la transmisión de tensiones al hueso.
La transferencia de cargas del vástago al fémur depende de la geometría y tipo de anclaje, y es importante estudiarlo para prevenir la osteopenia. Se puede estudiar mediante métodos numéricos o experimentación ‘in vitro’.
La estabilidad de la fijación se divide en primaria (inmediatamente tras la implantación) y secundaria (durante procesos de crecimiento y remodelado óseo). Los métodos para determinar estabilidad son modelos numéricos (FEM), ensayos ‘in vitro’ y ensayos ‘in vivo’.
El componente acetabular se fija a presión, mientras que el componente femoral se une mediante cono Morse. La cabeza puede ser metálica o cerámica, siendo el cromo-cobalto el más usado.