Ceramic Liner Fracture in Total Hip Arthroplasty: A Case Report

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Ceramic component fracture is a severe complication of primary and revision total hip arthroplasty, leading to multiple revision surgeries.

Case report. This report of rare clinical case of ceramic liner fracture. Fifteen months after a planned left hip replacement, the patient experienced anterior surface pain in the area of the operated joint accompanied by creaking, so the patient went for a consultation. Based on the results of the consultation, the patient was urgently hospitalized and underwent a delayed surgery for revision arthroplasty. Radiologically, there was varus position of the femoral component, dislocation of the bearings. MSCT showed ceramic liner fracture and fragment dislocation. Intraoperatively, the multifragmentary fracture of the liner, significant damage to the head, and retroversion of the acetabular component (retroversion was detected on the preoperative CT scan) were identified. All components of the endoprosthesis and tribologic bearings were replaced with identical ones, total synovectomy was performed, and the wound was cleaned and sanitized.

Conclusion. The presented case report demonstrates the danger of incorrect positioning of the components when using a ceramic bearings. In this case, retroversion of the acetabular component and varus position of the femoral component resulted in a reduced contact area between the head and the liner, which caused the ceramic to fracture. The described observation confirms the need for further in-depth study of the ceramic bearings in order to prevent ceramic component fracture, as it leads to severe complications and significant economic costs.

About the authors

Baikozho R. Tashtanov

Tsivyan Novosibirsk Research Institute of Traumatology and Orthopaedics

Author for correspondence.
Email: b.tashtanov95@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8553-9712
Russian Federation, Novosibirsk

Andrey A. Korytkin

Tsivyan Novosibirsk Research Institute of Traumatology and Orthopaedics

Email: andrey.korytkin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9231-5891

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Novosibirsk

Vitaliy V. Pavlov

Tsivyan Novosibirsk Research Institute of Traumatology and Orthopaedics

Email: pavlovdoc@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8997-7330

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Novosibirsk

Igor I. Shubnyakov

Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: shubnyakov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0218-3106

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Boutin P., Christel P., Dorlot J.M., Meunier A., de Roquancourt A., Blanquaert D. et al. The use of dense alumina-alumina ceramic combination in total hip replacement. J Biomed Mater Res. 1988;22(12):1203-1232. doi: 10.1002/jbm.820221210.
  2. Шубняков И.И., Тихилов Р.М., Гончаров М.Ю., Карпухин А.С., Мазуренко А.В., Плиев Д.Г. и др. Достоинства и недостатки современных пар трения эндопротезов тазобедренного сустава (обзор иностранной литературы). Травматология и ортопедия России. 2010;16(3):147-156. doi: 10.21823/2311-2905-2010-0-3-147-156.
  3. Shubnyakov I.I., Tikhilov R.M., Goncharov M.Y., Karpukhin A.S., Mazurenko A.V., Pliev D.G. et al. [Merits and demerits of modern bearing surfaces of hip implants (review of foreign literature)]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2010;16(3):147-156. doi: 10.21823/2311-2905-2010-0-3-147-156. (In Russian).
  4. Sentuerk U., von Roth P., Perka C. Ceramic on ceramic arthroplasty of the hip: new materials confirm appropriate use in young patients. Bone Joint J Br. 2016;98 (1 Suppl A):14-17. doi: 10.1302/0301-620X.98B1.36347.
  5. Hamadouche M., Sedel L. Ceramics in orthopaedics. J Bone Joint Surg Br. 2000;82(8):1095-1099. doi: 10.1302/0301-620x.82b8.11744.
  6. Hannouche D., Hamadouche M., Nizard R., Bizot P., Meunier A., Sedel L. Ceramics in total hip replacement. Clin Orthop Relat Res. 2005;(430):62-71. doi: 10.1097/01.blo.0000149996.91974.83.
  7. Руководство по хирургии тазобедренного сустава. Под ред. Р.М. Тихилова, И.И. Шубнякова. Санкт-Петербург: РНИИТО им. Р.Р. Вредена; 2014. Т. 1. с. 88-92.
  8. Guidelines on hip surgery. Ed. by R. Tikhilov, I. Shubnyakov. St. Petersburg; 2014. Vol. 1. p. 88-92.
  9. Howard D.P., Wall P.D.H., Fernandez M.A., Parsons H., Howard P.W. Ceramic-on-ceramic bearing fractures in total hip arthroplasty: an analysis of data from the National Joint Registry. Bone Joint J. 2017;99-B(8):1012-1019. doi: 10.1302/0301-620X.99B8.BJJ-2017-0019.R1.
  10. Yoon B.H., Park J.W., Cha Y.H., Won S.H., Lee Y.K., Ha Y.C. et al. Incidence of Ceramic Fracture in Contemporary Ceramic-on-Ceramic Total Hip Arthroplasty: A Meta-analysis of Proportions. J Arthroplasty. 2020;35(5): 1437-1443.e3. doi: 10.1016/j.arth.2019.12.013.
  11. Hallan G., Fenstad A.M., Furnes O. What Is the Frequency of Fracture of Ceramic Components in THA? Results from the Norwegian Arthroplasty Register from 1997 to 2017. Clin Orthop Relat Res. 2020;478(6):1254-1261. doi: 10.1097/CORR.0000000000001272.
  12. Шубняков И.И., Риахи А., Денисов А.О., Корыткин А.А., Алиев А.Г., Вебер Е.В. и др. Основные тренды в эндопротезировании тазобедренного сустава на основании данных регистра артропластики НМИЦ ТО им. Р.Р. Вредена с 2007 по 2020 г. Травматология и ортопедия России. 2021;27(3):119-142. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-119-142.
  13. Shubnyakov I.I., Riahi A., Denisov A.O., Korytkin A.A., Aliev A.G., Veber E.V. et al. [The Main Trends in Hip Arthroplasty Based on the Data in the Vreden’s Arthroplasty Register from 2007 to 2020]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2021;27(3):119-142. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-119-142. (In Russian).
  14. Traina F., De Fine M., Di Martino A., Faldini C. Fracture of ceramic bearing surfaces following total hip replacement: a systematic review. Biomed Res Int. 2013;2013:157247. doi: 10.1155/2013/157247.
  15. Walter W. L., Jenabzdadeh R., Reinhardt C. Практическое руководство по трактовке шумов в твердых парах трения. Клинический менеджмент эндопротезирования ТБС. Berlin Heidelberg: Springer Verlag; 2015. https://www.ceramtec.com/files/mt_clinical_guide_clinical_practical_guide_for_handling_noises_ru.pdf
  16. Buttaro M.A., Zanotti G., Comba F.M., Piccaluga F. Primary Total Hip Arthroplasty With Fourth-Generation Ceramic-on-Ceramic: Analysis of Complications in 939 Consecutive Cases Followed for 2-10 Years. J Arthroplasty. 2017;32(2):480-486. doi: 10.1016/j.arth.2016.07.032.
  17. Lee Y.K., Lim J.Y, Ha Y.C., Kim T.Y., Jung W.H., Koo K.H. Preventing ceramic liner fracture after Delta ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty. Arch Orthop Trauma Surg. 2021;141(7):1155-1162. doi: 10.1007/s00402-020-03515-2.
  18. Baek S.H., Kim W.K, Kim J.Y, Kim S.Y. Do alumina matrix composite bearings decrease hip noises and bearing fractures at a minimum of 5 years after THA? Clin Orthop Relat Res. 2015;473(12):3796-3802. doi: 10.1007/s11999-015-4428-1.
  19. Kim Y.H., Park J.W, Kim J.S. Alumina Delta-on-Alumina Delta Bearing in Cementless Total Hip Arthroplasty in Patients Aged <50 Years. J Arthroplasty. 2017;32(3):1048-1053. doi: 10.1016/j.arth.2016.10.035.
  20. Lim S.J., Ryu H.G., Eun H.J., Park C.W., Kwon K.B., Park Y.S. Clinical Outcomes and Bearing-Specific Complications Following Fourth-Generation Alumina Ceramic-on-Ceramic Total Hip Arthroplasty: A Single-Surgeon Series of 749 Hips at a Minimum of 5-Year Follow-Up. J Arthroplasty. 2018;33(7):2182-2186.e1. doi: 10.1016/j.arth.2018.02.045.
  21. Choy W.S., Cha Y.H., Jeon C.Y., Lee K.S., Kim H.Y. A Minimum Ten Years of Follow-Up of Alumina Head on Delta Liner Total Hip Arthroplasty. J Arthroplasty. 2018;33(2):470-476. doi: 10.1016/j.arth.2017.08.043.
  22. Olmedo-Garcia N.I., Zagra L. High risk of complications using metal heads after ceramic fracture in total hip arthroplasty. Hip Int. 2019;29(4):373-378. doi: 10.1177/1120700018813978.
  23. Lee S.J., Kwak H.S., Yoo J.J., Kim H.J. Bearing Change to Metal-On-Polyethylene for Ceramic Bearing Fracture in Total Hip Arthroplasty; Does It Work? J Arthroplasty. 2016;31(1):204-208. doi: 10.1016/j.arth.2015.08.039.
  24. Peters R.M., Willemse P., Rijk P.C., Hoogendoorn M., Zijlstra W.P. Fatal Cobalt Toxicity after a Non-Metal-on-Metal Total Hip Arthroplasty. Case Rep Orthop. 2017;2017:9123684. doi: 10.1155/2017/9123684.
  25. Winston B.A., Kagan R.P., Huff T.W. Delayed diagnosis of catastrophic ceramic liner failure with resultant pelvic discontinuity and massive metallosis. Arthroplast Today. 2016;3(2):77-82. doi: 10.1016/j.artd.2016.11.002.
  26. Zywiel M.G., Brandt J.M., Overgaard C.B., Cheung A.C., Turgeon T.R., Syed K.A. Fatal cardiomyopathy after revision total hip replacement for fracture of a ceramic liner. Bone Joint J. 2013;95-B(1):31-37. doi: 10.1302/0301-620X.95B1.30060.
  27. Traina F., De Fine M., Bordini B., Toni A. Risk factors for ceramic liner fracture after total hip arthroplasty. Hip Int. 2012;22(6):607-614. doi: 10.5301/HIP.2012.10339.
  28. Goretti C., Polidoro F., Paderni S., Belluati A. Ceramic on ceramic total hip arthroplasty and liner fracture. Two case reports and review of literature. Acta Biomed. 2019;90(12-S):192-195. doi: 10.23750/abm.v90i12-S.8961.
  29. Taheriazam A., Mohajer M.A., Aboulghasemian M., Hajipour B. Fracture of the alumina-bearing couple delta ceramic liner. Orthopedics. 2012;35(1):e91-93. doi: 10.3928/01477447-20111122-33.
  30. Walls A., Tucker A., Warnock D.S., Beverland D. Catastrophic ceramic liner failure-The subtle signs of a non-engaged ceramic liner. J Orthop. 2018;15(2):363-365. doi: 10.1016/j.jor.2018.02.004.
  31. Baruffaldi F., Mecca R,. Stea S., Beraudi A., Bordini B., Amabile M. et al. Squeaking and other noises in patients with ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty. Hip Int. 2020;30(4):438-445. doi: 10.1177/1120700019864233.
  32. Brown T.D., Elkins J.M., Pedersen D.R., Callaghan J.J. Impingement and dislocation in total hip arthroplasty: mechanisms and consequences. Iowa Orthop J. 2014;34:1-15.
  33. Elkins J.M., Pedersen D.R., Callaghan J.J., Brown T.D. Do obesity and/or stripe wear increase ceramic liner fracture risk? An XFEM analysis. Clin Orthop Relat Res. 2013;471(2):527-536. doi: 10.1007/s11999-012-2562-6.
  34. Higuchi Y., Seki T., Takegami Y., Osawa Y., Kusano T., Ishiguro N. What factors predict ceramic liner malseating after ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty? Orthop Traumatol Surg Res. 2019;105(3):453-459. doi: 10.1016/j.otsr.2019.01.009.
  35. Kaku N., Tabata T., Tagomori H., Abe T,. Tsumura H. The mechanical effects of cup inclination and anteversion angle on the bearing surface. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2018;28(1):65-70. doi: 10.1007/s00590-017-2025-6.
  36. De Fine M., Terrando S., Hintner M., Porporati A.A., Pignatti G. Pushing Ceramic-on-Ceramic in the most extreme wear conditions: A hip simulator study. Orthop Traumatol Surg Res. 2021;107(1):102643. doi: 10.1016/j.otsr.2020.05.003.
  37. Zagra L., Bianchi L., Giacometti Ceroni R. Revision of ceramic fracture with ceramic-on-polyethylene in total hip arthroplasty: Medium-term results. Injury. 2016;47 Suppl 4:S116-S120. doi: 10.1016/j.injury.2016.07.059.
  38. Плющев А.Л., Гаврюшенко Н.С., Голев С.Н. Особенности применения керамики в парах трения эндопротезов тазобедренного сустава при ДКА. Московский хирургический журнал. 2008;(2):47-55.
  39. Plyushchev A.L., Gavryushenko N.S., Golev S.N. Features of ceramic bearing in hip arthroplasty in patients with dysplastic osteoarthritis. Moskovskii khirurgicheskii zhurnal [Moscow Surgical Journal]. 2008;(2):47-55.
  40. Toni A., Traina F., Stea S., Sudanese A., Visentin M., Bordini B. et al. Early diagnosis of ceramic liner fracture. Guidelines based on a twelve-year clinical experience. J Bone Joint Surg Am. 2006;88 Suppl 4:55-63. doi: 10.2106/JBJS.F.00587. PMID: 17142435.
  41. Elkins J.M., Pedersen D.R., Callaghan J.J., Brown T.D. Fracture propagation propensity of ceramic liners during impingement-subluxation: a finite element exploration. J Arthroplasty. 2012;27(4):520-526. doi: 10.1016/j.arth.2011.06.023.
  42. Koo K.H., Ha Y.C., Jung W.H., Kim S.R., Yoo J.J., Kim H.J. Isolated fracture of the ceramic head after third-generation alumina-on-alumina total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 2008;90(2):329-336. doi: 10.2106/JBJS.F.01489.
  43. Мурылев В.Ю., Кавалерский Г.М., Терентьев Д.И., Рукин Я.А., Елизаров П.М., Музыченков А.В. Пятилетние результаты применения керамических и керамо-полиэтиленовых пар трения при эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2017;23(1):89-97. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-1-89-97.
  44. Murylev V.Y., Kavalersky G.M., Terentiev D.I., Rukin Y.A., Elizarov P.M., Muzychenkov A.V. [Five year outcomes of ceramic-оn-ceramic and ceramic-оn-polyethylene bearings in hip joint replacement]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2017;23(1):89-97. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-1-89-97.
  45. Baruffaldi F., Mecca R., Stea S., Beraudi A., Bordini B., Amabile M. et al. Squeaking and other noises in patients with ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty. Hip Int. 2020;30(4):438-445. doi: 10.1177/1120700019864233.
  46. Wu G.L., Zhu W., Zhao Y., Ma Q., Weng X.S. Hip Squeaking after Ceramic-on-ceramic Total Hip Arthroplasty. Chin Med J (Engl). 2016;129(15):1861-1866. doi: 10.4103/0366-6999.186654.
  47. Choi I.Y., Kim Y.S., Hwang K.T., Kim Y.H. Incidence and factors associated with squeaking in alumina-on-alumina THA. Clin Orthop Relat Res. 2010;468(12): 3234-3239. doi: 10.1007/s11999-010-1394-5.
  48. Traina F., Tassinari E., De Fine M., Bordini B., Toni A. Revision of ceramic hip replacements for fracture of a ceramic component: AAOS exhibit selection. J Bone Joint Surg Am. 2011;93(24):e147. doi: 10.2106/JBJS.K.00589.
  49. Trivellin G., Sandri A., Bizzotto N., Marino M.A., Mezzari S., Sambugaro E. et al. Ceramic liner fatigue fracture: 3-D CT findings in a late recurrent THA dislocation. Orthopedics. 2013;36(1):e101-104. doi: 10.3928/01477447-20121217-26.
  50. Im C., Lee K.J., Min B.W., Bae K.C., Lee S.W., Sohn H.J. Revision Total Hip Arthroplasty after Ceramic Bearing Fractures in Patients Under 60-years Old; Mid-term Results. Hip Pelvis. 2018;30(3):156-161. doi: 10.5371/hp.2018.30.3.156.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Overview X-ray of the hip joints: on the right — a total hip replacement with a cementless proximal fixation (2019); jn the left — a total hip replacement with a cementless proximal fixation. Dislocation of the elements of the bearing (highlighted in red). The arrows indicate the canals after removal of the screws

Download (43KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Overview X-ray of the hip joints with full femoral capture. On the left is a 10° varus placement of the femoral component

Download (12KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. MSCT: a — frontal projection: decentration of the femoral component head, its correct shape and a fragment of the ceramic liner in the area of the femoral component neck (arrow) are visualized; b — axial projection: malposition of the acetabular component on the left — 23° retroversion

Download (33KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. MSCT, sagittal projection: fracture of the ceramic liner

Download (6KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The appearance of the ceramic liner fragments: a — a large ceramic liner fragment (central) 20x20 mm with signs of metal contact (black); b — medium (15x6 mm) and small fragments (2x3 mm) with excised surrounding tissues; c — femoral head with signs of metal contact (black)

Download (76KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Anteroposterior X-ray view of the pelvis 3 months after surgery: on the right — a total hip replacement with a cementless proximal fixation (2019); jn the left — a total hip replacement with a cementless proximal fixation

Download (19KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. MSCT of pelvis in axial projection: anteversion of acetabular component 17°

Download (22KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Tashtanov B.R., Korytkin A.A., Pavlov V.V., Shubnyakov I.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».