S. Charosky; P. Moreno; P. Maxy Instabilité et Ruptures d’Instrumentation après OTP Analyse par la Méthode des Eléments Finis S. Charosky; P. Moreno; P. Maxy Centre Toulousain du Rachis Polyclinique du Parc Toulouse - France Réunion du GES, Nice, Mars 2014

Introduction et Objectifs Les OTP sont associées à un taux très élevés de complications mécaniques avec rupture des tiges. Les causes biomécaniques des ces complications restent mal expliquées. Objectifs: Analyser sur le plan biomécanique l’instabilité du rachis lombaire après une OTP Comparer les effets de montages mono ou poly-axiaux avec un cintrage diffèrent de la tige Analyser les forces agissant sur ces montages pour expliquer les mécanismes de rupture

Materiel et Méthodes Modèle 3D de L1 – Sacrum préalablement validé Simulation d’une OTP avec 3 scenarios: DESTA 1: disques sains DESTA 2: disques modérément dégénérés ( hauts déshydratés) DESTA 3: disques complètement dégénérés Les amplitudes de mouvement dans les 3D sont testés pour les différents scenarios pour déterminer le plus instable.

Matériel et Méthodes Instrumentation par vis pédiculaires L2 – Sacrum: Instrumentation mono-axiale avec cintrage angulaire de la tige en Tia6v et SS Instrumentation poly-axiale avec cintrage plus harmonieux de la tige en Tia6v et SS Mesure des moments de flexion, torsion et cisaillement Analyse de stress (Critère de Tresca )

Résultats Flex-Ext Bending latéral L’OTP entraine une modification modérée des mouvements élémentaires Les instrumentations testées diminuent 95% des amplitudes de mouvement

Résultats Torsion pendant Lat - bending Rotation axiale +625% +180% L’instabilité après OTP est Elle s’exprime dans tous les mouvements avec une composante en rotation, et surtout dans les mouvements couplés. ROTATIONNELLE

Résultats Moments de Flexion Mono-axial Cintrage angulaire Poly-axial Cintrage harmonieux Mono-axial + TLIF L4-L5 2208 N/mm au niveau du cintrage angulaire de la tige 1940 N/mm au niveau de la prise sacre pour le cintrage harmonieux Addition d’un support anterieure diminue considerablement les forces sur la tige 500 N/mm 2250 N/mm Les moments de flexion représentent 70% des forces qui agissent sur les tiges. L’addition d’un support antérieur diminue les contraintes sur la tige.

Résultats Moments de Torsion Mono-axial Cintrage angulaire Poly-axial Cintrage harmonieux -350 N/mm 500 N/mm Les Moments de Torsion plus importants apparaissent dans la connexion sacrée

Analyse de Stress ( Critère de Tresca) Résultats Analyse de Stress ( Critère de Tresca) Mono-axial Cintrage angulaire Poly-axial Cintrage harmonieux 10 Mpa 100 Mpa

Discussion Smith et ISSG. Neurosurgery 2012. Assessment of symptomatic rod fracture after posterior instrumented fusion for adult spinal deformity. Revue multicentrique rétrospective. > 18 ans; Instrum post de 5 niveaux seulement patients symptomatiques Résultats: 442 patients ; 6,8% ruptures symp de la tige OTP: 16% ( 89% au niveau de l’ostéotomie et probablement sous-estimés) Taux de rupture: 8,6% Tia6v ; 7,4% SS ; 2,7% CoCr Conclusion: Rupture due au stress au niveau de l’ostéotomie

Discussion Cho et al. Spine 2012. Major complications in revision adult deformity surgery. 166 patients Complication + fréquente: Rupture de tige Incidence de 34% pour les patients avec OTP

Discussion Tang et al. Neurosurgery 2012. Effect of severity of rod contour on posterior rod failure in the setting of lumbar pedicle subtraction osteotomy: a biomechanical study Tiges CoCr 5,5 mm Cintrage avec “ French bender”: 20°, 40°, 60° Charge cyclique jusqu’à rupture ou 2000.000 cycles Conclusion: Cintrage diminue la résistance à la fatigue Différence sig 20° vs 40° / 60° Pas de différence sig 40° vs 60°

Discussion Points faibles de notre étude: Eléments finis Modèle dégénératif simplifié Approximation mathématique de la réalité

Conclusion Première étude sur la biomécanique du rachis lombaire après une OTP L’instabilité après une OTP est rotationnelle Elle augmente avec la dégénérescence discale

Conclusion Le “stress maximum” se retrouve au niveau de l’OTP pour les cintrages angulaires de la tige ( mono-axial) Ce « stress » diminue avec un support antérieur dans le disque sous-jacent à l’OTP Pour les cintrages harmonieux (poly-axial) le «stress » se situe au niveau de la connexion sacrée. Merci