Le Système EOS en Chirurgie Orthopédique Gérard Morvan, Henri Guerini, Valérie Vuillemin, Philippe Mathieu, Marc Wybier, Frédéric Zeitoun, Philippe Bossard, Patrick Stérin

Problèmes mal solutionnés à ce jour… L’homme vit debout Son corps constitue un ensemble, cependant…. on ne sait pas imager le corps humain debout dans son entier les radiographies grand format sont de piètre qualité Le corps humain est un volume où le plan axial est fondamental (rachis, MI, prothèses..), mais… - l’outil majeur du plan axial (scanner) est loin d’être parfait : irradiation, décharge… Le corps humain est radiosensible (jeune), mais… - les radiographies orthopédiques classiques de grand format sont irradiantes Problèmes mal solutionnés à ce jour…

EOS est-il une solution ? Un nouvel outil révolutionnaire, ni scanner ni radio, basé sur 4 principes :

1 Balayage linéaire par un faisceau de RX et un détecteur collimatés sur 5 cm à 180 cm de longueur (corps entier)

Pas de diffusion = >Augmentation du rapport signal/bruit Diminution de la dose de RX Pas d’agrandissement = mesures linéaires précises Pas de déformation

2 Détecteurs au xénon extrêmement sensibles (Georges Charpak. Nobel 1992) A. Très peu de RX /facteur 10 vs radiographie conventionnelle /facteur 100 à 800 vs scanner

=> B. Ajustement automatique du gain (30 000 niveaux de gris) Visibilité des régions anatomiques d’épaisseur très différentes => Etude possible des différents morphotypes => C. Taille du pixel : 254µm Bonne définition de l’image

3 Vue de face Vue de profil Vue de face et de profil simultanée

3 Vue de face Vue de profil Vue de face et de profil simultanée

3 2 tubes / 2 détecteurs dans un statif rigide Vue de face Vue de profil Vue simultanée de face et de profil 2 tubes / 2 détecteurs dans un statif rigide

Pas de mouvement entre les deux vues Repères anatomiques identiques dans les deux plans Condition sine qua non pour création d’une enveloppe osseuse par la technique du «  bone morphing »

4 Création d’une enveloppe osseuse 3D debout en charge

4 Création d’une enveloppe osseuse 3D debout en charge Algorithmes de reconstruction : Ecole Nationale des Arts et Métiers (Paris) Laboratoire de recherche en Imagerie et Orthopédie (Montréal)

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EOS est-il le système idéal ? Clichés seulement en charge (debout, assis, bendings…) Pas de scopie Superpositions sur le profil Logiciels encore incomplets, dont certains « work in progress » Temps médecin de reconstruction non négligeable Prix élevé

Applications cliniques actuelles du Système EOS Rachis Bassin et MI Autres

Rachis

Suivi précis et reproductible 2D/3D des déformations rachidiennes Troubles statiques front./sag. jeunes gens (dosimétrie ++++++)

La scoliose est essentiellement une maladie du plan axial +++ Avant corset Après corset La scoliose est essentiellement une maladie du plan axial +++ Jean Dubousset

Amélioration du déséquilibre et déséquilibre lat et sag 3 Diminution rotation Amélioration du déséquilibre 2006 corset+ 2 ↗ incurvation lat. rotation L2/ L4 2006 corset- 4 ↗ rotation L2/L4 ↗ déséquilibre 2007 brace - 5 Correction torsion et déséquilibre lat et sag 2007 brace + 1 2003 corset- 1) 2003 / without bracE lateralisation of the spine neglictable rotation of the vertebrae in the main curvature 2) 2006 / without brace increase of the lateralisation of the spine significant rotation of vertebra from L2 to T4 Muscular fatigue due to unbalance 3) 2006 / with brace Correction of the vertebra rotation Correction of the lateral unbalance Correction of the anterior unbalance 4) 2007 / without brace Increase of the rotation of vertebra from L2 to T4 compared to 2006 wo brace Intense Muscular fatigue without brace due to unbalance on the right 5) 2007/ with brace Incurvation lat. Petite torsion 26

Troubles statiques dégénératifs 27

Rachis et MI sont indissociables This patient suffersd from bad back pain which requires surgery. The sagittal balance of the patient is analysed in order to decide on the surgical strategy and to calculate the surgical correction required to allow the patient to recover their balance after the intervention. On the classical lateral spine x-ray (left image) the gravity line would have been positioned vertically from the external auditory canal as shown on the left image. However on the large format image a knee flessum can clearly be seen which is a compensation by the patient to try to maintain their balance and remain upright. (second image) A second large format image was taken whilst requesting the patient to straighten their legs in order to visualise the real centre of gravity for the patient (third image). This x-ray show the real gravity line toward the front of the patient which is very different from that calculated initially: the patient is as a result forced to bend their knees to maintain balance. With just a local x-ray (fourth image) it is impossible to see the lower limbs and understand whether the gravity line of the patient is correctly positioned or whether there is a postural compensation. Cette patiente souffre d’une forte douleur de dos, nécessitant une intervention chirurgicale. L’Équilibre sagittal de la patiente est analysé afin de planifier la chirurgie et établir la correction à apporter pour permettre à la patiente de retrouver son équilibre après la chirurgie. Sur un cliché classique du rachis de profil (image de gauche), la ligne de gravité aurait été positionnée verticalement en partant des conduits auditifs externes comme indiqué sur l’image de gauche. Or le cliché grand format a mis en avant la présence d’un flessum des genoux, compensation du patient lui permettant de palier à un trouble de l’équilibre et pouvoir rester debout (deuxième image) Une seconde radio grand format a été réalisée en demandant au patient de forcer l’extension des jambes pour pouvoir analyser la position réelle de son centre de gravité, (troisième image). Cette radio permet de dresser la ligne gravitaire réelle, qui est très différente de la ligne de gravité initiale : la patiente a un déséquilibre vers l’avant et s’est pour cela qu’elle plie les jambes. Avec un cliché local (quatrième image), il est impossible de connaître la position des membres inférieurs et évaluer si la ligne de gravité du patient est réellement bien positionnée ou si il est en compensation posturale. => Montre l’importance d’une radio grand format pour l’analyse globale du patient, l’évaluation de son équilibre sagittal et la planification chirurgicale Rachis et MI sont indissociables

Mesures fiables quelque soit la rotation Mesures à partir des reconstructions 3D en charge Angle de Cobb Même fantôme/ même opérateur Mesures classiques manuelles 2D Mesures automatiques EOS 3D 20° 38.2° 0° 38.1° 12° 38.9° 12° 35.6° 20° 32.6° 0° 38.9° Mesures fiables quelque soit la rotation

Bassin et MI

Quatre types de paramètres Longueurs (3D) Paramètres hanche (3D) - Diamètre de la tête fémorale - longueur du fémur - longueur du tibia - longueur totale MI Paramètres hanche (3D) - Angle cervico-diaphysaire (CC’D) - Longueur col fémoral - Offset fémoral Paramètres genou (3D) - Angle HKS - Varus/Valgus - Flessum/Recurvatum - Angle fémoral mécanique - Angle tibial mécanique Torsions - Torsion fémorale - Rotation fémoro-tibiale - Torsion tibiale Quatre types de paramètres

Pangonogramme Possibilité de face profil simultané Pas de distorsion verticale Dimensions verticales réelles 1/1 Possibilité d’étude du corps entier 33

The patient suffers from hip pain =>Shows the interest of 3D to make accurate measurements by eliminating the errors due to the projection of a three dimesional object onto a two dimensional surface. Le patient souffre d’une douleur a la hanche. =>Montre l’ intérêt de la 3D pour faire des mesures plus justes, en s’affranchissant des erreurs de projection d’objets anatomiques tri dimensionnels sur un plan 2D.

Genou D flessum, RI

Les mesures 3D neutralisent les erreurs linéaires ou angulaires Hanche D RE Idem pour : Longueur du col Offset fémoral Les mesures 3D neutralisent les erreurs linéaires ou angulaires liées à la rotation ou au flessum/recurvatum ++++

Gonométrie sur déviation sagittale, sur PTG Mesures préopératoires avant PTH difficile Position du bassin avant reprise de PTH Bilan global d’un MI polytraumatisé

Autres Clichés segmentaires à très basse dose (enfant, adolescent, adulte jeune, clichés répétitifs….

Conclusion Le système EOS, encore à ses débuts, très peu irradiant, est susceptible d’apporter une vision segmentaire ou globale 2D et 3D, en charge, sans déformation ni agrandissement du corps humain dans son ensemble. Ceci constitue une avancée majeure en imagerie orthopédique.

Merci de votre attention