Cette étude préopératoire, réalisée par l'ingénieur, à partir d'un scanner du genou, est un challenge passionnant.
Elle permet de perfectionner :
- Le positionnement des pièces de la prothèse,
- De limiter l'épaisseur des coupes osseuses,
- De reconstruire le genou comme il était avant l'usure,
- En utilisant des guides de coupe sur mesure réalisés par prototypage
- De poser les pièces de la prothèse,fabriquées sur mesure pour le genou opéré.
Traditionnellement
Voici les radios d'un genou droit avec un pincement interne entre fémur et tibia, témoignant de l'arthrose fémoro-tibiale interne. La radio de la rotule montre un pincement fémoro-patellaire externe.
Le dessin ci-dessous est un exemple de planification traditionnelle à partir de la radio et de la gonométrie
Radio de face d'un genou droit
Radio du même genou droit de profil
Incidence de la rotule
Planification traditionnelle
Habituellement, la préparation de la pose d'une prothèse de genou se résume à examiner le genou (déformation réductible ou non, mobilité préopératoire, stabilité) et à analyser les radiographies préopératoires (mesure des axes, importance de la déformation et de l'usure).
Le reste (choix de la taille des pièces, et positionnement des implants) se fait pendant l'opération, (donc sans préparation avec un ingénieur) sur le genou "ouvert" en utilisant l'ancillaire, fourni par le fabricant de la prothèse.
Les coupes osseuses du tibia et du fémur, réalisées avec ce type d'ancillaire sont souvent dépendantes : l'ancillaire s'appuie sur la coupe tibiale, avec mise en tension des ligaments, pour faire les coupes du fémur. Elles peuvent être indépendantes avec d'autres ancillaires, mais posent le problème de l'équilibrage des ligaments.
Planification très précise avec scanner
L'objectif est de poser les pièces de la prothèse de la façon la plus anatomique possible pour reconstituer le genou d'origine (avant l'usure).
Tout repose sur le scanner
Le scanner du membre inférieur, réalisé avec un protocole rigoureux, permet de repérer les points clés du membre inférieur et de reconstruire le genou en trois dimensions (3D).
Le scanner permet donc d'obtenir des coupes dans les trois plans de l'espace, en 2 dimensions (2D). Les coupes passant par le centre de la tête fémorale, le centre du genou et le centre de la cheville, permettent de situer le genou dans l'espace.
A partir du scanner 2D, le logiciel informatique spécifique (kneeplan), développé par les ingénieurs de la société Symbios, va permettre de créer une reproduction virtuelle exacte des surfaces osseuses du genou, en trois dimensions (3D) sur l'écran de l'ordinateur.
Le rôle très important des ingénieurs
Il n'est plus question ici de travailler seul sur le genou pendant l'opération; l'ingénierie apporte un niveau bien supérieur de technicité et de précision.
Avec le logiciel "Kneeplan"
En 3D, ils simulent le positionnement de la pièce prothètique sur l'extrémité osseuse.
Vu le grand nombre de scanners étudiés (plus de 15000 actuellement), ils ont accumulé des données qui leur ont permis de classer les genoux dans une douzaine de types différents, et donc de déduire comment le genou était avant l'usure.
L'ingénieur visualise avec le logiciel, le positionnement des futurs implants sur les extrémités osseuses, pour obtenir un genou axé, mobile et stable. Il en déduit l'orientation et l'épaisseur des coupes à réaliser sur le modèle 3D.
Un premier projet est proposé au chirurgien pour validation ou modification.
Comment transmettre ces données au chirurgien ?
Les chiffres ne font pas très bon ménage avec le geste chirurgical; il nous faut des outils, un ancillaire, pour réaliser les coupes comme prévues.
Les ingénieurs vont créer cet ancillaire, sous forme de guides pour faire chaque coupe osseuse. Ils seront ensuite fabriqués par "prototypage" (impression 3D).
Ces guides, personnalisés pour chaque genou, seront appliqués, pendant l'opération, sur les aspérités de l'extrémité osseuse (en bleu sur la photo ci-dessus), puis fixés par des broches.
L'épaisseur des fentes, incluses dans les guides, permettent juste de passer la lame de scie, sans débattement; cela permet une grande précision de la coupe.
Et la prothèse de genou sur mesure ?
Les guides sur mesure ont fait leurs preuves : leur précision et leur qualité reposent sur le travail des ingénieurs. Ils permettent de poser les implants comme prévu lors de la programmation et cela est le préalable indispensable à la fabrication de pièces prothètiques sur mesure. En effet, si une pièce sur mesure n'est pas posée comme prévu, il est facile d'imaginer qu'elle ne s'ajustera pas correctement sur l'os.
L'objectif est de reconstruire le genou initial du patient tel qu'il était avant de commencer à s'user. Cette reconstruction est possible grâce à l'informatique et à l'expérience des ingénieurs.
Plus de 10000 prothèses sur mesure Origin de Symbios, ont déjà été posées depuis leur mise sur le marché en septembre 2018. Une étude récente (janvier 2023) apporte la preuve de son efficacité et l'absence de problèmes posés par le sur mesure.
