Table ronde Biomcanique de linstrumentation rachidienne Philippe MAXY

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 Flexibilité / Rigidité Facilité de Cintrage Maintien de la Correction CONTRAINTES du Fabricant Rigidité Retour Elastique Limite d’Elasticité

Le Graphe “Radar”: … La tige Inox, 6. 35 mm 6. 35 Inox – Est rigide (non flexible) Flexibilité – Peut supporter d’importants efforts sans déformation permanente (bon maintien de correction) Cintrage facile Maintien de correction – Est facile à cintrer (nul besoin de sur-cintrage)

… un Outil Comparatif! 1. La tige en Inox de 6. 35 mm est bien plus rigide que la tige en alliage de titane de 5. 5 mm. 2. La tige en Inox de 6. 35 mm maintien davantage la correction que la tige en alliage de titane de 5. 5 mm. 3. La tige en Inox de 6. 35 mm est plus adaptée au cintrage in-situ.

… un Outil Comparatif!

Un poster pédagogique

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

Etude comparative Montage type ASTM F 1717

Etude comparative Bonne Qualité Osseuse Faible Qualité Osseuse

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

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

Rigidités - Flexion Vis Droit-Devant Vis Convergentes

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

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 Vis Droit-Devant Vis Convergentes – 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.

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

Rigidités - Torsion Vis Droit-Devant Vis Convergentes

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

Rigidités - Torsion +6% Vis Droit-Devant Vis Convergentes +6% – Un montage bilatéral est 2. 2 fois plus rigide qu’un montage unilatéral. – Les DTTs augmentent très légèrement (+6%) la rigidité des montages.

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 Vis Droit-Devant Vis Convergentes – 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.

/2 Enfoncement Arrachement

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

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. x 2 Vis Droit-Devant Vis Convergentes

Rigidités - Inclinaison Latérale x 6 Vis Droit-Devant Vis Convergentes – 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).

÷ 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% +100% Vis Droit-Devant Vis Convergentes

2 axes parallèles de rotation: 2 axes non parallèles de rotation: Translation circulaire 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: +30% +280% Vis Droit-Devant Vis Convergentes • Os sain: +30%; • Os ostéoporotique: +280%.

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 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 Compression (gravité) Déplacement Antéropostérieur (flexion)

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. T 5 T 6 T 7 T 8 T 9 T 10 T 11 Intact 8 - end 9 - apex Pedicular screw 9 - segmental 14 - full

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 selon l’axe Vis 0 + - Effort de cisaillement Moment de flexion

Sollicitation des Montages Effort selon l’axe Vis Effort de cisaillement Moment de flexion Maximum en région Pédiculaire 0 + -

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

Sollicitation des Montages Moments fléchissants Enfoncement Tiges en Flexion 4 points Arrachement Effet Enfoncement « décapsuleur » Maximum vers Apex 0 Enfoncement Arrachement 0 + - 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 H 3 S 2

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 H 3 S 2

Montage Unilateral et Flambage il e de Duthe od alcul - Méth C e d e c ti o N • 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 T 2 -T 4 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