Histologic findings of periprosthetic tissues retrieved during revision of cementless hip arthroplasties

Abstract.

The authors evaluated the histological findings from periprosthetic material retrieved around acetabular and femoral components of 24 revision operations from 24 patients who had previously received cementless total hip arthroplasty or hemiarthroplasty. The indication for revision was aseptic loosening in 20 patients, technical error during implantation in two patients, periprosthetic femoral fracture with subsequent loosening in one patient, and traumatic socket breakage with component loosening in one patient. The histologic picture of the material retrieved in all cases was similar and was not related to the kind of the prosthesis. It was characterized by early appearance of a newly formed synovial-like membrane that appeared 3 months after hip implantation independently from loosening and not of any particular component. Ossification within the newly formed hip capsule was shown in one third of the revised cases. In all hips, metal debris deposition was observed 3 months after hip implantation. The amount of metal deposits in periprosthetic tissue was dependent on the degree of radiological component loosening and the time lapsed from the last implantation. Periprosthetic granulomatous tissue caused by polyethylene fiber debris and ceramic wear particles were observed in patients presenting with advanced loosening. This investigation showed that periprosthetic osteolysis and bone resorption around cementless acetabular and femoral components most likely are related to periprosthetic tissues contaminated with particles from implant materials caused either by wear or corrosion and resulting in a foreign body reaction that begins in the early postoperative period. Based on the findings of this study, the authors believe that the mechanism of aseptic loosening in cementless hip arthroplasties begins soon after implantation independently from the kind of the prosthesis, associated clinical symptoms, and radiological signs of loosening. Additionally, this study showed that the histologic picture and the course of loosening following hip arthroplasty does not depend on the diagnosis for implantation or the type of cementless prosthesis, but solely on the material of which the prosthesis is composed and the time lapsed from implantation.

Résumé.

Les auteurs ont évalué les constatations histologiques provenant de matériel périprothétique retrouvées autour de composants fémoraux et acétabulaires à l'occasion de 24 interventions de révision chez 24 patients qui avaient bénéficié d'une arthroplastie sans ciment ou d'une hémiarthroplastie. L'indication de la révision était un descellement aseptique pour 20 patients, une erreur technique lors de l'implantation pour deux patients, une fracture périprothétique fémorale avec mobilisation de l'implant pour un patient et un bris traumatique de pièce cotyloïdienne avec mobilisation chez un patient. L'aspect histologique du matériel examiné était dans tous les cas similaire et sans rapport avec le type de prothèse; il était caractérisé par l'apparition précoce d'une pseudo membrane synoviale se développant trois mois après l'implantation, indépendamment du descellement ou du composant prothétique. Une ossification dans la néo-capsule articulaire de la hanche a été trouvé dans un tiers des cas révisés et dans tous les cas des débris métalliques ont été observés trois mois après la pose de la prothèse de hanche. La teneur en débris métalliques dans les tissus periprothétiques dépendait de l'importance du descellement radiologique et du temps écoulé depuis l'implantation. La formation granulomateuse périprothétique entraînée par les débris de polyéthylène et par les particules d'usure de céramique a été observée chez les patients présentant un descellement avancé. Les constatations de cette investigation ont montré que l'ostéolyse périprothétique et la résorption osseuse qui apparaissent autour des composants fémoraux ou acétabulaires sans ciment doivent être considérés plus en relation avec une contamination des tissus périprothétiques par des particules issues de l'implant prothétique ou bien à une usure ou une corrosion résultant d'une réaction à corps étranger par les particules de matériau commençant dès la période post-opératoire précoce. Forts des constatations de cette étude, les auteurs pensent que le mécanisme de descellement aseptique des prothèses de hanche sans ciment commence tôt après l'implantation indépendamment du type de prothèse et de l'association de signes cliniques et radiologiques de descellement. En outre, cette étude montre que les signes histologiques et le déroulement du descellement suivant l'implantation ne dépend pas de l'étiologie pour laquelle est faite l'arthroplastie ni du type de prothèse sans ciment mais seulement du matériau composant la prothèse et du temps passé depuis l'implantation.