Prof. Dr méd., Dr phil., ing. (FH) Andrej M. Nowakowski, expert très réputé en chirurgie de la hanche et en prothétique de la hanche, occupe le poste de médecin-chef et de directeur de la clinique d'orthopédie et de traumatologie de l'appareil locomoteur à l'hôpital cantonal de Bâle-Campagne. Son expertise exceptionnelle couvre tous les domaines de la santé de la hanche, des opérations de préservation articulaire aux interventions mini-invasives avec prothèses de hanche.
En tant que médecin hautement spécialisé, le Prof. Dr Dr Nowakowski impressionne non seulement par sa vaste expertise, mais aussi par sa passion pour l’orthopédie. Il s’est notamment spécialisé dans la hanche et est considéré comme un expert internationalement reconnu en endoprothèse. La clinique d'orthopédie et de traumatologie de l'appareil locomoteur de l'hôpital cantonal de Bâle-Campagne est réputée pour l'excellence de ses soins médicaux et pour sa position parmi les plus grands centres orthopédiques de Suisse.
Le Prof. Dr Dr Nowakowski dispose d’une perspective unique dans le monde de l’orthopédie. Son parcours a débuté par des études d’ingénierie mécanique, suivies d’une carrière d’officier et d’une spécialisation en technologie médicale. Sa passion l'a conduit à fonder un bureau d'études, au sein duquel il a exercé en tant qu'expert tout en déposant plusieurs brevets visant à optimiser les prothèses articulaires. À 28 ans, il a décidé de suivre des études de médecine à Hanovre et a également obtenu un doctorat en génie biomédical à l'université de Bâle. L'impressionnante carrière du Prof. Dr Dr Nowakowski l'a ensuite conduit de l'hôpital universitaire de Bâle à l'hôpital d'Uster, dans le canton de Zurich, où il a considérablement développé le service d'orthopédie et en a fait un service performant. À la demande de l'hôpital cantonal de Bâle-Campagne, il est finalement revenu à Bâle.
En tant que spécialiste de la hanche, le Prof. Dr Dr Nowakowski est reconnu pour son expertise dans le domaine des blessures, des fractures, des infections et des tumeurs de la hanche. En collaboration avec le Prof. Dr méd. Michael Hirschmann, il dirige le « Centre de l'appareil locomoteur » de l'hôpital cantonal de Bâle-Campagne, qui offre aux patients une prise en charge complète en orthopédie, traumatologie, traitement de la douleur et rééducation. La rédaction du Leading Medicine Guide a saisi l'occasion de s'entretenir avec lui afin d'en savoir plus sur les dernières avancées en matière de prothèse de hanche.
Il y a environ 60 ans, Sir John Charnley a posé les bases de la prothèse de hanche telle qu’elle est encore utilisée aujourd’hui. L'utilisation d'acier inoxydable, de ciment osseux à base de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et de polyéthylène (PE) pour les cupules acétabulaires constitue la base éprouvée des implantations réussies de prothèses de hanche. Les deux dernières décennies ont apporté des progrès révolutionnaires sous la forme d'améliorations tribologiques et de nouveaux matériaux. Ces innovations ont permis d'obtenir des prothèses plus durables et de meilleurs résultats. L'introduction du titane dans les années 80 a notamment contribué à augmenter la durée de vie des tiges non cimentées. De nouvelles variantes de polyéthylène hautement réticulé visent à réduire l'abrasion et à prévenir l'ostéolyse.
Les progrès réalisés en matière d'améliorations tribologiques et d'innovations dans les matériaux au cours des deux dernières décennies ont eu un impact considérable sur la durabilité à long terme des prothèses de hanche.
La durée de vie des prothèses de hanche s'est globalement améliorée. L'introduction de variantes de polyéthylène hautement réticulé, en particulier, marque une avancée significative. Par rapport aux matériaux traditionnels, elles offrent des propriétés tribologiques améliorées, ce qui se traduit par une réduction de l'abrasion et un risque moindre d'ostéolyse.
La tribologie est la science et la technique des surfaces en mouvement, notamment en ce qui concerne le frottement, l'usure et la lubrification.
« Dans une articulation, en particulier une prothèse articulaire, nous avons toujours deux surfaces en contact, parfois même plus. Et là où il y a glissement, il y a toujours frottement. Et là où il y a frottement, il y a usure. Les articulations sans usure n’existent que dans l’imaginaire. Mais dès qu’une force s’exerce sur deux partenaires de glissement, nous sommes confrontés à l’abrasion. Même les prothèses articulaires que nous utilisons aujourd’hui, que ce soit pour l’épaule, la hanche, le genou ou la cheville, présentent toutes une certaine forme d’abrasion. Et cela dépend fortement des partenaires de glissement que nous utilisons. Dans le domaine des prothèses de hanche, on observe classiquement une combinaison métal ou céramique sur polyéthylène. L'abrasion s'effectue ici sur une période de plusieurs décennies. On estime, pour les prothèses conventionnelles, une usure linéaire – mesurable à la radiographie – d’environ 0,2 mm par an pour les combinaisons polyéthylène-métal, et de 0,1 mm par an pour les combinaisons polyéthylène-céramique. « Chez les personnes particulièrement actives et sportives, ou celles souffrant d’un fort surpoids, d’un mauvais alignement de la cupule, etc., l’usure peut également être plus rapide », explique le Prof. Dr Dr Nowakowski au début de notre entretien, avant de décrire les réflexions menées pour réduire autant que possible cette usure :
« On a alors envisagé la paire de frottement métal-métal, mais celle-ci entraînait parfois des concentrations élevées d’ions métalliques dans le sang et d’autres réactions indésirables. Une autre option est la paire de frottement céramique-céramique, qui présente une usure volumétrique très faible. Cependant, cela peut par exemple générer des grincements et, si la mobilité devient trop importante, il peut également y avoir un choc violent (risque de descellement de l’implant, de luxation ou de fracture de la céramique). On utilise aujourd’hui fréquemment une tête fémorale en acier ou en céramique qui vient en contact avec une cupule en polyéthylène comme partenaire de glissement, ce matériau étant désormais également proposé sous forme hautement réticulée au niveau moléculaire.
La réticulation vis-à-vis vise à renforcer l’intégrité structurelle du matériau et à augmenter sa résistance à l’usure. L’importance de ces variantes de polyéthylène hautement réticulé ne réside pas seulement dans leur capacité à réduire l’abrasion, mais aussi dans le fait qu’elles permettent une durée de vie plus longue des prothèses de hanche. Les patients bénéficient d’une meilleure durabilité des implants, ce qui peut conduire à une stabilité articulaire à long terme et à un risque moindre d’interventions de révision.
« En principe, le corps réagit à toute forme d'abrasion et cherche à éliminer les particules correspondantes. Il le fait par exemple à l'aide de cellules qui absorbent ces corps étrangers. Cela peut toutefois également déclencher des processus conduisant à une résorption osseuse et, par conséquent, à un descellement de la prothèse. Cela peut à son tour entraîner une intervention de remplacement nécessaire, voire provoquer une fracture de la prothèse. C’est pourquoi on a cherché à améliorer encore les propriétés tribologiques des prothèses de hanche. Le polyéthylène est constitué de chaînes de carbone, qui ont été fortement réticulées entre elles, et la surface a en outre été partiellement enrichie en vitamine E afin de mieux piéger les radicaux libres. L'objectif est ainsi d'apporter une nouvelle amélioration au niveau du matériau, associée à l'espoir d'une durée de vie plus longue grâce à une abrasion réduite. Les jeunes, en particulier, peuvent en bénéficier, car les prothèses ainsi traitées ont une durée de vie plus longue, ce que nous ne pouvons toutefois pas encore prouver. Nous devons encore attendre et analyser les résultats à long terme. « L'objectif est en tout cas qu'une opération de remplacement due à l'usure ne soit tout simplement plus nécessaire », explique le Prof. Dr Dr Nowakowski à propos des dernières avancées.
L'introduction du titane dans les années 80 a marqué une étape importante dans le domaine des prothèses de hanche, en particulier en ce qui concerne les tiges non cimentées.
Les efforts visant à augmenter la durée de vie des tiges en acier non cimentées ont eu des répercussions positives sur la pratique de la prothèse de hanche. Le titane, grâce à ses propriétés particulières telles que la résistance mécanique, la résistance à la corrosion et la biocompatibilité, a finalement permis d’améliorer la stabilité à long terme des tiges non cimentées. Cette évolution a conduit à une utilisation plus large du titane dans la fabrication des prothèses de hanche et a contribué à prolonger la durée de vie des implants. Les patients ont bénéficié d'une réduction du risque de descellement ou d'autres complications liées à l'ancrage de l'implant.
« L'avantage des implants cimentés réside dans le fait qu'ils peuvent être mis en charge immédiatement et présentent un risque moindre de fractures périprothétiques, par exemple en cas d'ostéoporose. Cependant, une abrasion peut notamment se produire entre l'interface ciment-implant, ce qui peut alors entraîner un descellement prématuré. Un résultat globalement moins bon en termes de durabilité a été constaté, en particulier chez les jeunes patients de sexe masculin, ce qui a accéléré le développement de prothèses non cimentées. Les surfaces des prothèses ont été traitées à l'aide de différentes méthodes afin de favoriser la croissance osseuse. Cependant, ces prothèses étaient si rigides qu'elles provoquaient souvent des douleurs au niveau de la cuisse. Avec le titane, on disposait alors d’un matériau présentant une rigidité à la flexion similaire à celle de l’os humain et, de surcroît, une surface hydroxylée favorisant la croissance osseuse. « C’est surtout pour les prothèses non cimentées que le titane s’est imposé comme matériau pour les tiges de hanche », explique le Prof. Dr Dr Nowakowski.
L'hydroxylation des surfaces en titane entraîne la formation d'une fine couche d'oxyde de titane fonctionnalisée par des groupes hydroxyles (-OH). Cette couche hydroxylée favorise la formation d’une liaison solide entre l’implant et le tissu osseux environnant, un processus connu sous le nom d’ostéointégration.
Les progrès en nanotechnologie et dans le domaine des matériaux biocompatibles pourraient déboucher sur des implants encore plus résistants et durables. De plus, de nouvelles compositions de matériaux pourraient contribuer à réduire davantage l’usure et à améliorer l’efficacité globale des prothèses de hanche. La recherche et l'innovation continues dans le domaine de la science des matériaux sont essentielles pour améliorer encore la qualité et la durabilité des prothèses de hanche et offrir aux patients des solutions optimales à long terme.
Le Prof. Dr Dr Nowakowski a présenté son concept de « prothèse totale de hanche bidirectionnelle » (Bi-HTP), qui vise à minimiser les luxations et les conflits fémoro-acétabulaires. La prise en compte de l'amplitude de mouvement physiologique (RoM) devrait permettre d'obtenir de meilleurs résultats.
« La luxation d’une prothèse de hanche est une complication relativement rare, mais néanmoins importante : si elle survient, par exemple lors d’une chute, elle entraîne de fortes douleurs et nécessite une réduction, généralement à l’hôpital. La chirurgie mini-invasive a certes permis de réduire encore davantage le risque de luxation, mais les luxations représentent toujours une part importante des raisons justifiant une intervention de remplacement. Il faut ici prendre en compte deux aspects, qui relèvent de la biomécanique. Le premier aspect concerne le déboîtement de la prothèse dû à une instabilité de l'articulation, et le second concerne le choc lors d'un mouvement d'amplitude importante. Ainsi, si une personne effectue par exemple un mouvement de rotation extrême, comme lors d’un grand écart, il peut arriver que les surfaces de glissement de l’articulation artificielle entrent en collision. On utilise généralement des demi-sphères à symétrie de rotation comme cotyle, ce qui n’est toutefois pas tout à fait idéal. Pour remédier à ce dilemme, j’ai mené moi-même des recherches afin de concevoir des prothèses plus intelligentes grâce à une géométrie spéciale. Nous sommes actuellement en train de tester cette géométrie à l’aide de simulations. Je vois clairement un potentiel de développement dans mon domaine de recherche », explique le Prof. Dr Dr Nowakowski.
L'évaluation des problèmes tribologiques dans le cadre des prothèses de hanche s'effectue à différents niveaux.
Afin d’établir un équilibre entre les avantages potentiels d’un diamètre de tête fémorale plus grand et les inconvénients potentiels qui y sont associés, des recherches tribologiques approfondies sont menées. Ces études analysent les interactions entre les matériaux et les composants de la prothèse de hanche, en particulier en comparant les diamètres de tête fémorale plus grands aux tailles traditionnelles. Des études à long terme permettent d’observer les performances des prothèses de hanche dotées de têtes fémorales de plus grand diamètre sur une période prolongée. L'accent est mis sur l'évaluation complète de la stabilité à long terme, de la résistance à l'abrasion et des complications possibles telles que la trunnionose, une complication pouvant survenir chez les patients porteurs de prothèses de hanche. Elle fait référence à l'usure ou à la corrosion au niveau du point de jonction entre la tige (trunnion), la prothèse et la tête, qui est insérée dans la cavité cotyloïdienne de la hanche.
La trunnionose peut être causée par divers facteurs, notamment le frottement entre les matériaux lors des mouvements de l'articulation artificielle de la hanche, ainsi que par des réactions chimiques entre les métaux et les tissus environnants. Il peut en résulter une usure de particules métalliques qui s’accumulent dans les tissus autour de la prothèse et peuvent provoquer des inflammations, des douleurs et un descellement des implants. « Plus la tête fémorale est grande, plus l’amplitude de mouvement possible est importante, mais aussi plus l’abrasion est importante. Cela signifie qu’on implante une telle tête fémorale au détriment de la tribologie. Nous nous efforçons actuellement de trouver de nouvelles solutions biomécaniques afin de définir la géométrie idéale », commente le Prof. Dr Dr Nowakowski.
Les améliorations tribologiques font référence aux progrès réalisés dans le domaine de la tribologie, la science du frottement, de l’usure et de la lubrification des surfaces en mouvement. En ce qui concerne les prothèses de hanche et les implants médicaux en général, les améliorations tribologiques comprennent des mesures visant à optimiser les interactions entre les différents matériaux utilisés dans les prothèses. L’objectif est de minimiser le frottement, de réduire l’usure et d’améliorer la stabilité à long terme des implants.
« Une phrase que j’ai entendue à maintes reprises au début de ma carrière de médecin était : “Que voudrais-tu encore améliorer dans le domaine des prothèses de hanche ? Nous avons déjà de si bons implants et de si bonnes techniques, on ne peut pas faire mieux… » Peu de temps après, l’ensemble de la technique chirurgicale a évolué grâce à la chirurgie mini-invasive, y compris pour la hanche, ce qui permet de moins endommager les muscles et les tissus mous lors de l’intervention pour mettre en place l’implant. Autrefois, les incisions étaient beaucoup plus grandes, il fallait sectionner beaucoup de muscles et les durées d’opération étaient plus longues. Aujourd’hui, l’intervention mini-invasive est la norme. Les matériaux ont également considérablement évolué, et avec eux, d’une certaine manière, les formes des prothèses, qui ont été adaptées aux techniques mini-invasives afin de pouvoir être mieux mises en place, selon la voie d’accès. Ce qui n’a pas changé, ce sont les cupules. « Personnellement, je pense qu’il est dans la nature des choses de vouloir sans cesse améliorer les choses, et je suis convaincu que dans quelques années ou décennies, nous assisterons à des évolutions tout à fait différentes en ce qui concerne la géométrie des cupules », précise le Prof. Dr Dr Nowakowski.
L'utilisation de la robotique en chirurgie a connu un développement remarquable ces dernières années et révolutionne la manière dont de nombreuses interventions chirurgicales sont réalisées.
La chirurgie assistée par robot, également connue sous le nom de chirurgie robotisée, combine la précision et le contrôle de la technologie robotique avec les compétences et l’expertise d’un chirurgien expérimenté. L’introduction des robots en chirurgie a apporté de nombreux avantages, notamment une plus grande précision lors d’interventions complexes, des incisions plus petites, des temps de récupération plus courts pour les patients et un risque moindre de complications pendant et après l’opération.
« En orthopédie, la robotique sert principalement à la navigation. Et les aides à la navigation ont pour but de garantir que l'implant se trouve finalement là où on le souhaite. C'est sans doute dans le domaine de la prothèse du genou, où l'alignement des différents composants les uns par rapport aux autres peut avoir un impact considérable sur la tension des ligaments, que la robotique trouve le meilleur application. Grâce à la robotique, nous avons certainement la possibilité d'être extrêmement précis. Mais dans de nombreux domaines, la robotique est davantage une façade et un outil marketing qu’un réel bénéfice pour le patient. Personnellement, au vu des systèmes actuels, je ne paierais pas, en tant que patient, pour obtenir une amélioration apparente. Il est probable qu’à l’avenir, le recours à des robots pour certaines tâches devienne la norme, mais les avantages pour l’état de l’art doivent d’abord être démontrés, ce qui n’est pas encore le cas pour la plupart des applications. Ici, à l’hôpital cantonal de Bâle-Campagne, nous réalisons des radiographies pendant l’opération afin de contrôler la position et l’alignement de l’implant. En tant qu’ingénieur en mécanique de formation, je suis bien sûr un passionné de technologie, mais je constate que, dans certains domaines, les avantages de la robotique sont encore loin d’être clairement démontrés », explique le professeur Nowakowski à propos de la robotique, avant de donner un exemple : « Nous avons récemment réalisé une opération de la hanche suite à une fracture du col du fémur et avons posé une prothèse de hanche : l’opération, de l’incision à la suture, a duré 17 minutes au total. Je ne peux pas y parvenir avec la robotique, car le temps de préparation nécessaire aux réglages est à lui seul très long. Au final, ce sont l’expertise et l’expérience du chirurgien qui comptent. »
« Peut-être aurons-nous un jour la possibilité d’injecter un liquide cicatrisant ou autre chose dans l’articulation pour éviter les implants, qui sait. Mais les implants vont encore nous accompagner pendant longtemps, et il s’agit ici d’exploiter les meilleures options. Dans tous les cas, il existe un grand potentiel d’amélioration dans l’optimisation de la géométrie de la cavité cotyloïdienne », déclare le Prof. Dr Dr Nowakowski en se tournant vers l’avenir.
L’hôpital cantonal de Bâle-Campagne est parfaitement équipé sur le plan technique.
« Même si nous sommes parfaitement équipés ici avec tous les appareils modernes, y compris la robotique, je suis convaincu que pour une endoprothèse de qualité et durable, qu’il s’agisse de la hanche ou du genou, il faut des années d’entraînement qui permettent finalement de réaliser une opération aussi courte que possible et parfaite, tout en s’assurant que les implants sont bien en place et stables. En tant que centre spécialisé dans l’appareil locomoteur, l’Hôpital cantonal de Bâle-Campagne est hautement spécialisé dans les opérations de remplacement, précisément parce que nous disposons ici d’une grande expertise et que nous avons fait nôtre la devise « Nous trouvons toujours une solution ! ». Et la grande majorité de nos patients est extrêmement satisfaite du résultat. « L’opération de la hanche est l’une des interventions les plus réussies qui existent actuellement, mais il faut aussi un haut niveau d’expérience pour en tirer le maximum de possibilités et de qualité », précise le Prof. Dr Dr Nowakowski, et c’est ainsi que nous concluons notre entretien.
Un grand merci, professeur Nowakowski, pour toutes ces informations passionnantes sur la prothèse de hanche !
