Chirurgie sans fusion du rachis en croissance Table ronde Biomécanique de l’instrumentation rachidienne, Philippe MAXY, MEDTRONIC Europe Sàrl, Tolochenaz - Suisse Chirurgie sans fusion du rachis en croissance Nice 22 Mars 2014

GES 2013, NANCY

Sélection Multifactorielle des tiges ATTENTES du Chirurgien CONTRAINTES du Fabricant Flexibilité / Rigidité Rigidité Facilité de Cintrage Maintien de la Correction Retour Elastique Limite d’Elasticité

Maintien de correction Le Graphe “Radar”: … La tige Inox,  6.35mm Est rigide (non flexible) Peut supporter d’importants efforts sans déformation permanente (bon maintien de correction) Est facile à cintrer (nul besoin de sur-cintrage) 6.35 Inox Flexibilité Maintien de correction Cintrage facile

… un Outil Comparatif! La tige en Inox de  6.35mm est bien plus rigide que la tige en alliage de titane de  5.5mm. La tige en Inox de  6.35mm maintien davantage la correction que la tige en alliage de titane de  5.5mm. La tige en Inox de  6.35mm est plus adaptée au cintrage in-situ.

… un Outil Comparatif!

Un poster pédagogique

Aspects Biomécaniques Stabilité du Rachis Support Antérieur Pathologie Nombre de niveaux instrumentés Patient Age & Morphologie Résultats Cliniques Selection des tiges Qualité Osseuse Qualité de la Fusion Technique Chirurgicale Type d’implants

Aspects Biomécaniques Stabilité du Rachis Support Antérieur Pathologie Nombre de niveaux instrumentés Patient Age & Morphologie Résultats Cliniques Selection des tiges Qualité Osseuse Qualité de la Fusion Technique Chirurgicale Type d’implants

Etude comparative Montage type ASTM F 1717

Etude comparative Bonne Qualité Osseuse Faible Qualité Osseuse

Etude comparative Bonne Qualité Osseuse Faible Qualité Osseuse Vis Droit-Devant 1 Tige 2 Tiges 2 Tiges +DTT 1 Tige 2 Tiges 2 Tiges +DTT

Etude comparative Bonne Qualité Osseuse Faible Qualité Osseuse Vis Droit-Devant 1 Tige 2 Tiges 2 Tiges +DTT Vis Convergentes 1 Tige 2 Tiges 2 Tiges +DTT

Rigidités - Flexion Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Flexion Un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. x2 x2 x2 Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Flexion Un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs ne changent pas la rigidité des montages. Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Flexion Un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs ne changent pas la rigidité des montages. Les rigidités des segments instrumentés diminuent avec la qualité osseuse (chambre de mobilité à l’interface vis / os). Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Flexion Un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs ne changent pas la rigidité des montages. Les rigidités des segments instrumentés diminuent avec la qualité osseuse (chambre de mobilité à l’interface vis / os). Les vis convergentes ne changent pas la rigidité des montages. Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Flexion Un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs ne changent pas la rigidité des montages. Les rigidités des segments instrumentés diminuent avec la qualité osseuse (chambre de mobilité à l’interface vis / os). Les vis convergentes ne changent pas la rigidité des montages. Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Faible qualité osseuse ÷ 2 1 tige 2 tiges Plus de mobilité = Moins de rigidité Faible qualité osseuse Chambrage

Rigidités - Torsion Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Torsion Un montage bilatéral est 2.2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. X2.2 X2.2 X2.2 Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Torsion Un montage bilatéral est 2.2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs augmentent très légèrement (+6%) la rigidité des montages. +6% +6% +6% Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Torsion Un montage bilatéral est 2.2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs augmentent très légèrement (+6%) la rigidité des montages. Les rigidités des segments instrumentés diminuent avec la qualité osseuse (chambre de mobilité à l’interface vis / os). Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Torsion Un montage bilatéral est 2.2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs augmentent très légèrement (+6%) la rigidité des montages. Les rigidités des segments instrumentés diminuent avec la qualité osseuse (chambre de mobilité à l’interface vis / os). Les vis convergentes ne changent pas la rigidité des montages. Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Torsion Un montage bilatéral est 2.2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. Les DTTs augmentent très légèrement (+6%) la rigidité des montages. Les rigidités des segments instrumentés diminuent avec la qualité osseuse (chambre de mobilité à l’interface vis / os). Les vis convergentes ne changent pas la rigidité des montages. Vis Droit-Devant  Vis Convergentes



/2  /2

/2  /2 Enfoncement Arrachement







  = /2.2  < /2 Liaison Tige / DTT: Flex. Post. Ext. Ant.  < /2 Liaison Tige / DTT: Peu résistante dans le plan horizontal

Rigidités - Inclinaison Latérale Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Inclinaison Latérale Dans le cas d’une faible qualité osseuse: un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. x2 Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Inclinaison Latérale Dans le cas d’une faible qualité osseuse: un montage bilatéral est 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. La rigidité est 6 fois plus importante dans le cas de bonne qualité osseuse (résistance à la rotation de l’interface vis / os). x6 Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

÷ 2 1 tige 2 tiges

Résistance à la rotation de l’interface vis / os

Rigidités - Inclinaison Latérale Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Inclinaison Latérale Les vis convergentes accentuent la rigidité des montages: Unilatéral: +100% Bilatéral: +380% +380% +100% Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

2 axes parallèles de rotation: Translation circulaire 2 axes non parallèles de rotation: Blocage

Rigidités - Inclinaison Latérale Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Rigidités - Inclinaison Latérale Dans le cas des vis Droit Devant: Les Dtts augmentent significativement la rigidité des montages bilatéraux. Leur efficacité s’accentue avec la dégradation de la qualité osseuse: Os sain: +30%; Os ostéoporotique: +280%. +30% +280% Vis Droit-Devant  Vis Convergentes

Liaison Tige / DTT: Bonne résistante dans le plan frontal.

Quid des Connecteurs? 1 tige 2 tiges coaxiales (connecteur axial) 2 tiges décalées (connecteur décalé)

Axial 1 tige 2 tiges coaxiales (connecteur axial) 2 tiges décalées (connecteur «offset»)

Axial Déformation + - (Couple identique) Rigidité Locale 1 tige 2 tiges coaxiales (connecteur axial) 2 tiges décalées (connecteur «offset»)

Axial Contraintes + - (Couple identique) Même Etat de Contraintes 1 tige 2 tiges coaxiales (connecteur axial) 2 tiges décalées (connecteur «offset»)

Axial M = F . = f . L Cisaillement F M Courte Portée : F f<<F L NON f<<F L M Longue Portée : L OUI f<<F

Décalé 1 tige 2 tiges coaxiales (connecteur axial) 2 tiges décalées (connecteur décalé)

Décalé Déplacement Antéropostérieur (flexion) Compression (gravité)

Décalé Contraintes

Décalé DTT

Multiplication des Ancrages ? Analyse EF sur un segment thoracique sain : Evaluer les conséquences du nombre d’ancrages et de leur localisation sur la stabilité du rachis instrumenté. T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 Intact 8 - end 9 - apex 9 - segmental 14 - full Pedicular screw

Multiplication des Ancrages ? Sur segment sain, le pouvoir stabilisant de chaque montage est identique, que ce soit en - Flexion - Torsion - Inclinaison Latérale

Multiplication des Ancrages ? Constat conforté par une étude expérimentale menée par le Docteur Polly. Sur rachis de raideur homogène, la rigidité du montage n’est que peu influencée par le nombre d’ancrages osseux.

Sollicitation des Montages Effort de cisaillement Moment de flexion Effort selon l’axe Vis + -

Sollicitation des Montages Effort de cisaillement Moment de flexion Effort selon l’axe Vis + - Maximum en région Pédiculaire

Sollicitation des Montages Effort selon l’axe Vis Tiges en Flexion 4 points Arrachement Enfoncement  0 Enfoncement + - Arrachement Copropriété Compression (enfoncement) Traction (arrachement)

Sollicitation des Montages Moments fléchissants Tiges en Flexion 4 points Enfoncement Arrachement Arrachement Effet « décapsuleur » Enfoncement Maximum vers Apex  0 Enfoncement + - Arrachement Compression (enfoncement) Traction (arrachement)

Spécificité du Montage Unilateral Flambage: Phénomène d'instabilité d'une structure, qui soumise à un effort de compression, a tendance à fléchir et se déformer dans une direction perpendiculaire à l'axe de compression (passage d'un état de compression à un état de flexion). Compression Flexion

Montage Unilateral et Flambage Le flambage se produit d'autant plus facilement que la poutre est longue et de faible section. Le flambage dépend du type de liaisons aux extrémités de la poutre. Source: Dr Miladi - Montage H3S2

Montage Unilateral et Flambage     Charge critique par flambage: Influencée par les conditions aux extrémités (rotulée, encastrée, libre). La poutre encastrée à ses extrémités  est la plus résistante au flambage. Source: Mr Grahams Child

Montage Unilateral et Flambage Prise en compte de conditions réelles de flambage. Les poutres ne sont pas parfaitement rectilignes et les charges supportées ne sont pas rigoureusement dirigées suivant l’axe de la poutre. La poutre est légèrement fléchie avant que le flambage ne provoque sa ruine. C’est le cas de la plupart des montages unilatéraux. Source: Dr Miladi - Montage H3S2

Montage Unilateral et Flambage Notice de Calcul - Méthode de Dutheil Tige en Alliage de Titane : 5.5 mm L : 350 mm Charge critique par flambage: Fmax (k=0.7) = 620 N Selon la méthode de Dutheil soit une masse de 62 kg

Montage Unilateral et Flambage Pour la plupart des préadolescents, la masse des segments corporels sus-jacents aux accroches supérieures (en T2-T4 par exemple) est largement inférieure à 62 Kg. Une tige en alliage de titane, de 5.5 mm peut résister aux sollicitations mécaniques liées aux activités de la vie courante. Une introduction sans précontrainte de compression est souhaitable pour ne pas « consommer » sa résistance au flambage. Un corset de mise en tension préopératoire peut être intéressant.

Discussions / Réflexions