Les dispositifs MCGR sont devenus une option de traitement privilégiée pour les enfants atteints de déformation vertébrale progressive sévère2, évitant ainsi les allongements répétitifs d’implants chirurgicaux. L’efficacité de ces implants a pu être prouvée dans plusieurs études3,4,5, cependant, les complications liées à l’implant demeurent. Les MCGR sont généralement implantés pendant plusieurs années au cours de la période critique de croissance pédiatrique, par conséquent, l’étendue de l’usure du métal et les dangers potentiels du titane dans l’organisme pédiatrique gagnent en importance pour l’évaluation du traitement standard actuel de l’EOS.
Le rapport de données présenté sur l’analyse de l’usure du titane de 23 patients pédiatriques atteints de scoliose à la fois dans des échantillons de sang et sur l’implant MCGR explanté lui-même. Trois observations principales ont pu être trouvées : Premièrement, une abrasion du titane a été observée dans la majorité des tiges analysées. Deuxièmement, la durée d’implantation du MCGR, le nombre de procédures d’allongement externe, le statut ambulatoire du patient, son sexe, son poids ou sa taille n’ont pas influencé l’usure du métal ou les valeurs du plasma de titane. Troisièmement, la perte de matière sur les MCGR a montré une corrélation positive avec les valeurs du plasma sanguin en titane.
D’autres études pourraient trouver des débris d’usure en titane à l’intérieur des tiges pour tous les cas observés8. Il est suggéré que le chargement hors axe provoque le contact de la barre d’extension de la tige sur la surface interne du logement de la tige8. Une métallose évidente dans le tissu environnant des implants peut s’expliquer soit par des marques de croissance sur la barre d’extension de la tige en raison d’une forte contrainte des tiges pendant les procédures d’allongement18 ou par fuite d’usure du titane depuis l’intérieur de la tige8. Nous avons pu trouver une certaine corrélation entre l’étendue de la perte de métal sur les tiges et les valeurs de titane mesurées dans le sang. Cependant, les valeurs de titane dans le plasma sanguin ne reflètent pas les débris de titane locaux dans les tissus environnants ou le titane qui peut avoir été déposé dans les organes ou excrété. Par conséquent, une corrélation directe avec la teneur globale en titane dans le corps pédiatrique ne peut pas être établie à partir des données présentées.
Dans la présente étude, les patients présentaient en moyenne des valeurs deux fois plus élevées de titane sanguin par rapport aux témoins sans dispositif implanté (avec une variance élevée entre les patients individuels). D’autres études pourraient également détecter une augmentation des valeurs de titane dans le sang après l’implantation d’implants rachidiens en titane. Li et al. a déterminé des valeurs trois fois plus élevées pour les patients avec MCGR (4,5 ng/mL) que pour les témoins (1,5 ng/mL)19. Yilgor et al. ont trouvé des valeurs de titane quatre fois plus élevées chez les patients atteints de MCGR (10,2 ng/mL) que chez les témoins (2,8 ng/mL)sept. Borde et al. ont trouvé des valeurs encore plus élevées (15,9 ng/mL) pour les patients atteints de MCGR20. Par conséquent, nos valeurs mesurées de 14,7 ng/mL se situent dans la plage des valeurs de la littérature.
Dans le groupe témoin, certaines valeurs plasmatiques de titane ont été détectées chez certains individus, probablement en raison d’une exposition à des produits de soins personnels et cosmétiques, tels que crème solaire ou dentifrice, ainsi qu’à des produits alimentaires (par exemple, chewing-gums et bonbons)21, qui sont des sources d’exposition au titane non liées aux implants pédiatriques orthopédiques en titane. Quelques auteurs ont tenté de déterminer la plage de taux sanguins de titane « normaux » pour établir une valeur seuil pour l’échec de l’implant induit par le titane.22. Cependant, les fourchettes individuelles sont larges et différentes approches méthodologiques pour mesurer les métaux dans le sang donnent rarement les mêmes valeurs pour le même échantillon.
Les méthodes fiables pour mesurer le titane dans les fluides biologiques sont rares. Les approches les plus couramment utilisées sont les techniques basées sur l’ICP-MS. Cependant, ces méthodes nécessitent des opérateurs bien formés et ont des coûts de fonctionnement élevés. De plus, les comparaisons entre les laboratoires sont difficiles, principalement en raison du manque de préparation d’échantillon standardisée, de type et de paramètres d’instrument et d’approche analytique23. Par conséquent, les valeurs sanguines absolues en titane doivent être interprétées avec prudence.
À notre connaissance, il s’agit de la première étude à déterminer le volume de matériau abrasé des MCGR. Les biais de notation visuelle ont été exclus et nous avons pu déterminer la largeur et la profondeur des encoches, et donc le volume de matériau abrasé, avec une grande précision (résolution en z 0,8 nm, la densité des points de mesure a été fixée à un point de mesure par 0,25 µm). La mesure des traces tactiles a en outre révélé une structure rotative à la surface du matériau qui est invisible à l’œil. Dans certaines zones, le matériau est apparu brillant, suggérant une abrasion sous la forme d’une entaille par impression visuelle, cependant la trace tactile n’a révélé aucune entaille, mais seulement une abrasion superficielle de la structure tournante.
Il n’a pas été possible d’enregistrer de petites marques d’abrasion directement sur les bords des segments individuels, qui se sont produites sur certaines tiges, par conséquent, l’abrasion totale des segments peut être légèrement supérieure à nos valeurs mesurées. Les modèles d’encoches plutôt réguliers impliquent que le mouvement des cylindres intérieur et extérieur l’un contre l’autre provoque une abrasion pendant le temps d’usure dans une certaine position, qui change lors d’un allongement régulier, en plus du stress pendant la procédure d’allongement18. L’observation que les encoches se produisent sur seulement un ou deux, parfois trois segments adjacents dans notre étude soutient l’hypothèse d’un chargement hors axe provoquant une abrasion unilatérale.16. Cependant, d’autres investigations avec plus de paramètres tels que la rigidité de la courbe et l’équilibre coronal et sagittal sont nécessaires pour définir les raisons de l’abrasion.
Dans notre étude, la fuite de l’actionneur des MCGR n’a pas été prise en compte comme source de débris d’usure en titane. Cependant, cette fuite a été prouvée comme une source importante de métallose dans une étude précédente où les MCGR ont été coupés pour permettre aux composants internes d’être évalués pour l’usure du métal.8.
Nous n’avons pu détecter aucune influence du temps d’implantation, du nombre d’allongements, ni du poids, de la taille, du sexe ou du statut ambulatoire du patient sur l’abrasion de l’implant métallique ou les valeurs du plasma de titane. Cependant, il ne peut être exclu que les influences des facteurs individuels aient été éclipsées par les interactions complexes de plusieurs facteurs pour cette cohorte d’étude, et que des facteurs influents puissent être trouvés avec une population plus grande et plus homogène.
Dans notre étude, l’analyse de régression linéaire de l’abrasion du métal et les valeurs de titane dans le plasma ont montré une corrélation positive. Des niveaux élevés de titane dans le sang ont également été observés chez des patients présentant un échec d’implant24 ou descellement d’implant25 et il a été proposé que les niveaux de titane dans le sang, le sérum ou le plasma puissent être utilisés comme biomarqueur pour la performance des implants orthopédiques22,24,25,26. Les mesures du cobalt et du chrome sériques peuvent servir de biomarqueur pour l’usure des implants articulaires métalliques27,28 et des niveaux de référence sont disponibles pour les implants de hanche fonctionnant bien et mal29. Cependant, ni les lignes directrices ni les valeurs sanguines normales ou anormales n’ont été établies pour le titane, en partie en raison de défis techniques et du manque de comparabilité des résultats obtenus entre les laboratoires.23. Récemment, un niveau de référence de laboratoire pour le titane sanguin et plasmatique chez les patients porteurs d’implants de hanche en titane fonctionnels a été proposé (2,2 et 2,56 µg/L pour le sang et le plasma respectivement)30. Les auteurs ont suggéré qu’il s’agissait d’un “point de départ pour d’autres études visant à explorer l’utilité clinique du titane sanguin en tant que biomarqueur de la performance des implants orthopédiques”30. Bien que des défis techniques existent et que des niveaux élevés de titane puissent ne pas être des indicateurs de la performance de l’implant pour tous les patients, il vaut la peine d’explorer plus avant la possibilité d’utiliser les niveaux de titane dans le plasma ou d’autres fluides corporels comme biomarqueurs potentiels pour la performance de l’implant.
Le fait que nous ayons établi un protocole pour mesurer l’abrasion à petite échelle raisonnablement rapidement et économiquement avec notre technique tactile appliquée, rend attrayant son utilisation dans de futures études à plus grande échelle, où des facteurs potentiellement influents pour l’abrasion peuvent être détectés. De plus, étant donné que les niveaux de toxicité du titane pourraient être mieux compris à l’avenir, l’application clinique potentielle de cette méthode pourrait être prise en compte, c’est-à-dire la mesure de l’abrasion d’un implant lors du retrait, soit à la place, soit en plus de la mesure des niveaux sanguins de titane, peut aider à évaluer la charge en titane chez un patient et à décider d’un traitement avec d’autres implants.
Les limites de cette étude sont la petite taille de l’échantillon et, plus important encore, le manque de données sur les valeurs de titane dans le sang avant l’implantation pour estimer l’augmentation individuelle des particules de titane dans le sang. D’autres études sur les voies de transport possibles des ions de titane, leur distribution dans les organes et les approches thérapeutiques contre la propagation du titane dans le corps des enfants permettraient de mieux comprendre l’étendue et les effets à long terme de l’usure du métal par les implants chez les enfants.
