Modélisation numérique du squeaking d’une arthoplastie totale de hanche à couple céramique-céramique : influence du dessin et des matériaux☆

Resume Background La derniere generation du couple Ceramique-Ceramique (C-C) est couramment utilisee en arthroplastie totale de hanche (PTH) chez des sujets jeunes afin d’augmenter la survie. Cependant, ce couple est a l’origine de bruits dont le grincement qui est une complication parfois invalidante. Plusieurs tentatives de simulations numeriques n’ont pas permis de reproduire in vitro le grincement produit par le couple C-C. Aussi, nous avons developpe un modele par elements finis afin de : (1) reproduire in vitro le grincement et validant celui-ci par comparaison avec des enregistrements in vivo ; (2) determiner quelles etaient les differences entre les frequences de grincement observees in vivo et in vitro ; (3) identifier le role du pivot dans la genese du grincement ; (4) predire les dessins et materiaux les plus a meme de produire les grincements. Hypothese Un modele de THA a couple C-C peut etre mis au point pour reproduire les frequences du grincement observees in vivo. Materiel et methodes Une modelisation numerique (modele en elements finis [ANSYS]) et un modele experimental (arthroplastie sans ciment avec couple C-C en calibre 32 mm non lubrifie) ont ete mis au point pour reproduire le grincement. Une analyse numerique a ete menee pour identifier les frequences responsables de l’emission acoustique du grincement. Le modele en elements fini (MEF) a ete optimise dans le but de reproduire les frequences observees in vivo en incluant l’os et les tissus mous periprothetiques. Une methode numerique (analyse en valeurs propres complexe) a permis de determiner les frequences acoustiques du grincement. Nous avons compare les frequences obtenues par les modeles numerique et experimental a celles enregistrees in vivo. Resultats Les donnees du modele numerique ont ete affinees, puis validees au moyen des tests sur le modele experimental de THA C-C. Les frequences observees (moyenne : 2790 Hz sur le MEF, 2755 sur le modele experimental, passant a 1759 Hz lorsque l’os et les tissus mous modelises etaient inclus dans le MEF) etaient concordantes avec celles enregistrees in vivo (1521 Hz). La cupule et l’insert en ceramique etaient la source de la vibration, mais ces elements avaient peu d’influence sur l’amplification et la diffusion du bruit necessaires pour le rendre audible par l’oreille humaine. Le MEF a montre que la diffusion du grincement etait favorisee par des vibrations instables affectant le pivot femoral durant une friction de la C-C non lubrifiee. Le MEF a permis de predire un taux plus eleve de grincement (avec un coefficient de friction moindre) lorsque l’alliage du pivot etait en TZMF™ plutot qu’en Ti6Al4V et lorsque la pivot etait de forme arrondie anatomique remplissante plutot qu’avec un pivot droit autobloquant. Discussion Notre MEF a ete valide et il permet d’etudier differents dessins et materiaux de pivots afin de predire de maniere fiable la possibilite de survenue de grincement pour un modele donne de THA a couple C-C. Niveau de preuve Niveau IV etude in vitro.