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Évaluation biomécanique de l'ostéosynthèse par vis canulées enfouies des fractures de Pouteau-Colles sur un modèle aviaire
Chirurgie de la Main 2001 ; 20 : 109-16 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. Tous droits réservés S1297-3203(01)00031-2/FLA
Article original
Évaluation biomécanique de l’ostéosynthèse par vis canulées enfouies des fractures de Pouteau-Colles sur un modèle aviaire L. Doursounian ∗ , J.R. Werther, K. Guelmi, R. Beccari, F. Mazodier Service de chirurgie orthopédique traumatologique et réparatrice, hôpital Européen Georges Pompidou, 20, rue Leblanc, 75908 Paris cedex 15, France Résumé Introduction – L’ostéosynthèse par broche des fractures du poignet présente des inconvénients qui pourraient être évités avec l’utilisation de vis canulées enfouies. Afin de tester les différences de résistance entre le brochage et deux modèles de vis canulées enfouies nous avons mis au point un modèle animal original de fracture de Pouteau-Colles et nous avons testé en compression les trois variétés d’ostéosynthèse. Méthode – Trois séries de tibias frais de dinde sont préparés avec création d’un défect cunéiforme de 10 mm en zone métaphysaire. L’ostéosynthèse est réalisée avec une fixation dans le sens antéropostérieur et une fixation dans le sens médial-latéral. Dans la série A, la fixation est réalisée avec deux broches de 18/10 ; dans la série B la fixation est réalisée avec deux vis de Herbert® canulées de 4,5 mm ; dans la série C la fixation est réalisée avec deux vis spécifiques. Toutes les pièces ont été fixées et testées en compression au Laboratoire National d’Essai sur une machine Adamel Lhomargy. Résultats – La charge à la rupture de nos ostéosynthèses a été : pour les broches (série A) : 52 N ± 17 ; pour les vis de Herbert® (série B) : 93 N ± 39 ; pour les vis spécifiques (série C) : 160 N ± 48 ; (p < 0,0001). Discussion – Le recours à un modèle animal facilite l’expérimentation et homogénéise les échantillons. Dans les limites de ce travail, l’ostéosynthèse par vissage enfoui apporte une résistance supérieur au brochage et la vis spécifique améliore encore la résistance. Ces résultats nous paraissent autoriser une étude clinique. 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS biomécanique / modèle de fracture / ostéosynthèse / Pouteau-Colles / vis canulée Summary – Cannulated screws for Colles fractures: biomechanical study on an animal model. Introduction – The use of cannulated screw without protrusive head in Colles fractures could avoid some of the drawbacks of conventionnal pining. In order to compare the mechanical resistance of Kirshner wires versus cannulated screws we designed a animal model of Colles fractures and tested three types of osteosynthesis: A: K-wires, B: Herbert® cannulated screw, C: specific cannulated screws. Method – After creating a 10 mm defect in three sets of 10 fresh turkey tibia, 3 types of osteosynthesis were done and tested in compression with an Adamel Lhomargy machine: set A: K-wire fixation, set B: Herbert® screws fixation and set C: specifics screws fixation. Results – The compression strength needed for failure of the fixations were: for the K-wires (set A): 52 N ± 17; for the Herbert® screws (set B): 93 N ± 39; for the specifics screws (set C): 160 N ± 48; (p < 0.0001). Discussion – The use of an animal model makes the experimentation easier and the sampling more homogeneous. In this model, resistance to compression of the cannulated screw was better than K-wires and the specific cannulated screw better than Herbert® screw. Therefore clinical trial of osteosynthesis with cannulated screw in Colles fracture could be considered. 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS biomechanics / cannulated screw / Colles fracture / fracture model / osteosynthesis
∗ Correspondance et tirés à part.
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L. Doursounian et al.
Le brochage transosseux des fractures de PouteauColles reste une méthode courante de traitement de ces fractures [1 – 3]. Cependant, les broches présentent dans cette indication deux inconvénients notoires [4, 5]. Il s’agit d’une part de la possibilité de perte de la réduction initiale qui impose une immobilisation plâtrée complémentaire et d’autre part du conflit du matériel avec les parties molles qui impose son ablation. Il serait intéressant de disposer d’une méthode de fixation aussi simple que le brochage sans ces deux inconvénients. L’ostéosynthèse par vis canulées à tête filetée enfouie pourrait être une alternative au brochage. Ce type de vis permettrait d’obtenir une fixation plus solide et entièrement intra-osseuse qui éviterait les inconvénients précédemment cités. Cette méthode présente la simplicité du brochage puisqu’il suffit de faire glisser les vis canulées le long des broches guides. Avant d’envisager une étude clinique, il nous a paru nécessaire de tester les qualités mécaniques d’une telle fixation par rapport à une fixation par broches. Pour cela, nous avons développé et utilisé un modèle expérimental de fracture de Pouteau-Colles à partir de l’extrémité supérieure de tibia de dindon. Cette étude rend compte de la résistance en compression d’une fixation par broches et par deux variétés de vis canulées enfouies, dans un modèle aviaire de fracture. MÉTHODE
Figure 1. Radiographie de la métaphyse proximale tibia de dindon évoquant un radius distal humain.
Les essais ont été effectués sur 30 tibias frais de dindon dont l’extrémité supérieure évoque l’extrémité inférieure du radius humain (figure 1). Il s’agissait de dindons de qualité alimentaire, agés de 84 jours, d’une masse totale de 10 kg ± 200 g (Société Volaven, Rieuc sur Belon, 29, France). La préparation des échantillons a consisté en une élimination totale des parties molles, un raccourcissement à 15 cm de l’os et à la réalisation à la scie d’un défect cunéiforme de 10 mm de hauteur, situé en zone métaphysaire à 10 mm du plateau tibial (figure 2). Les pièces ont été identifiées et réparties aléatoirement entre brochage et vissage. Les ostéosynthèses ont été réalisées avec trois matériels différents sur trois séries de dix os. Ces ostéosynthèses visaient à reproduire celles réalisées sur poignet humain. Elles ont été réalisées avec un élément de fixation placé dans le sens médial/latéral et un élément placé dans le sens antéropostérieur
Figure 2. Préparation d’un échantillon : création d’un defect métaphysaire cunéiforme de 10 mm et vissage enfoui.
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(a)
(b)
Figure 3. Différences entre vis de Herbert® (grise) et vis spécifiques (bleue). a : Les pas de vis proximal et distal sont identiques pour la vis spécifique (bleue) et différents pour la vis de Herbert® (grise). b : Le pan du filet n’est pas dans le même sens pour la vis de Herbert® et pour la vis spécifique.
comme pour un brochage frontal et sagittal des fractures du radius humain. Le brochage (série A) a été effectué par deux broches de Kirshner de 18/10 en acier. Les vissages (séries B et C) ont été fait en positionnant de la même façon des broches de 16/10 qui servaient de guide au forage et au taraudage du trajet de vis. Dans la série B, il s’agissait de deux vis de Herbert® canulées de diamètre 4,5 et de longueur 45 et 40 mm (Zimmer, Warsaw, USA). Dans la série C, il s’agissait de deux vis spécifiques, de type Herbert modifiées (Ets Porte, Le Blanc Mesnil, France). La modification concernait le filetage distal de la vis selon les trois modalités suivantes : premièrement le filetage était plus long,
deuxièmement le pas de vis était identique au pas proximal pour annuler l’effet de compression et troisièmement le pan du filet était inverse à celui des Herbert (figures 3a et b). Des radiographies des pièces ont été faites (figures 4, 5 et 6). Les essais ont été réalisés par le Laboratoire National d’Essai au Centre de Qualification des Produits et Equipements du Laboratoire de Trappes, 78197 France. Les tibias de dindons, préparés et synthésés par vis ou par broches, ont été testés en compression suivant l’axe de l’os, de façon à refermer le défect créé. Les moyens d’essai comprennaient (figure 7) : – un plot supérieur solidaire de la traverse mobile de la machine de compression, dans lequel était
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Figure 6. Aspect radiologiques de profil de pièces de la série C (vis spécifiques) avant essai.
Figure 4. Aspect radiologique de face de pièces de la série A (brochage) avant essai.
Figure 5. Aspect radiologique de face de pièces de la série B (vis de Herbert® ) avant essai.
Figure 7. Le banc d’essai.
encastrée de manière semi-rigide la partie supérieure de l’os à tester. L’encastrement semi-rigide était réalisé à l’aide de résine à empreinte à deux composants (Reprosil HF Putty Regular réf. 859 79 25), laquelle permettait de maintenir l’os vertical en début d’es-
sai, et permettait un léger débattement angulaire en cours d’essai ; – un plot inférieur solidaire de la base fixe de la machine de compression, dans lequel venait reposer la base de l’os à tester. C’est à cette extrémité de
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Figure 8. Aspect d’une courbe de charge en fonction du déplacement. La lecture se fait de droite à gauche. Le déplacement millimétrique est noté négativement et la charge en décanewton. La première partie de la courbe correspond à la mise en charge du système ; la seconde partie correspond à la fermeture du défect.
l’os qu’avait été réalisé la synthèse. Un jeu latéral entre l’os et le plot était possible pendant l’essai de compression, de façon à refermer le défetc. Une machine de traction compression Adamel Lhomargy DY34, équipée d’un capteur de force de 1 kN de classe 1, et d’un logiciel de pilotage Autotrac permettait d’effectuer la compression de l’os avec une vitesse de déplacement de traverse de 350 mm/min. Des courbes de charge en fonction du déplacement de la traverse ont été enregistrées et exploitées (figure 8). Nous avons déterminé sur ces courbes, la charge limite du système définie comme le seuil de charge au dessus duquel le déplacement s’accélèrait. Nous avons déterminé le déplacement vertical observé à la fermeture du défetc. L’analyse statistique des résultats s’est faite en utilisant un test non paramétrique de Kruskal-Wallis sur un logiciel Statview 5 sur MacIntosh.
RÉSULTATS Les courbes ont sensiblement la même morphologie dans les trois types d’ostéosynthèses. Elles comportent une partie initiale de mise en charge du système suivie d’une zone de plus faible rigidité correspondant à la fermeture du défect et une fois le défect fermé, une zone de montée en charge correspondant à la sollicitation de l’os entier. La charge limite est située à l’intersection des deux premiers segments de courbe. La charge limite de nos ostéosynthèses a été (moyenne ± écart type) : – pour les broches (série A) : 52 N ± 17 ; – pour les vis de Herbert® (série B) : 93 N ± 39 ; – pour les vis spécifiques (série C) : 160 N ± 48 ; (p < 0,0001). Le déplacement vertical pour obtenir la fermeture du défect (L fermeture défect, en mm) est comparable quand l’os est synthésé par vis ou par
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Tableau I, II et III. Valuers des limites pour chaque série, dans les série A et B un des éléments n’est pas exploitable. Dans la série C, tous les éléments sont exploitables.
Figure 10. Aspect radiologique d’échantillons de la série C après essai.
Figure 9. Aspect radiologique de la série B après essai.
broches (série A : 13,7 mm ± 3,9 mm ; série B : 12,9 mm ± 2,9 mm ; série C : 13,9 ± 4,1). Aucune vis n’a cédé en zone métaphysaire et toutes ont cédé dans le filetage étroit en zone corticale (figures 9 et 10). Les résultats détaillés figurent sur les tableaux I, II et III. DISCUSSION Sur un modèle aviaire de fracture, l’ostéosynthèse par vis de Herbert® offre une résistance à la com-
pression d’environ 80 % supérieure au brochage et les vis spécifiques une résistance d’environ 200 % supérieure au brochage. Pourquoi utiliser un tel modèle aviaire ? L’idéal serait de pouvoir tester les implants sur os cadaverique mais cette approche a deux inconvénients. Le premier, mineur, tient à la difficulté croissante à se procurer et à travailler des pièces cadavériques humaines. Le second, majeur, est lié à la grande diversité de taille et de résistance des os auxquels nous serions confrontés. Un modèle animal provenant d’animaux de consommation à premièrement l’avantage du faible coût, de la facilité et de la sécurité d’utilisation. Ensuite, comme c’est le cas avec ce modèle aviaire nous avons affaire à des élévages normalisés qui restreignent au maximum la dispersion des caractéristiques mécaniques des échantillons. Nous disposons donc d’os frais quasi identiques et les comparaisons mécaniques
Ostéosynthèse des Pouteau-Colles
sont possibles. Néanmoins, même dans ces conditions nous n’avons probablement pas échappés à la dispersion de la qualité mécanique des os. Pourquoi un tibia de dindon ? Nous n’avons trouvé aucune référence de modèle animal utilisable et nous avons donc du rechercher en boucherie un os morphologiquement comparable. L’aspect anatomique et radiologique du tibia de dinde est évocateur d’un radius humain. Les essais de section, d’embrochage et de vissage des tibias de dindon nous ont donnés lors des essais préliminaires une sensation tactile proche de celle que nous éprouvions lors des ostéosynthèses du poignet en clinique humaine. Le défect métaphysaire cunéiforme de 10 mm en zone métaphysaire nous semble approcher des conditions mécaniques d’une fractures de PouteauColles ou pour le moins les majorer compte tenu de l’absence de tout contact osseux dans la convexité métaphysaire. Bien entendu ce modèle ne saurait rendre compte de la complexité du déplacement initial ou secondaire dans les fractures de Pouteau-Colles. Il vise à reproduire les contraintes en compression axiale qui sont classiquement prédominantes [6 – 9]. Dans les limites étroites de cette étude, le tibia de dinde est un modèle acceptable pour la comparaisons entre ces différentes modalités d’ostéosynthèse du radius. En ce qui concerne l’analyse des résultats, le fait d’obtenir des « L de fermeture » comparables montre que globalement, les défects ont été effectués de façon semblable sur les trois séries. À noter que le déplacement vertical enregistré ne correspond pas exactement à la hauteur réelle du défect, puisque lors de l’essai on intègre également la déformation des moyens de fixation souples, un déplacement horizontal dû à la mise en biais de l’os pour fermer le défect ainsi que l’impaction des fragments. La charge limite marque le début de la fermeture du défect qui se traduit sur la courbe par un déplacement important sans augmentation notable des forces. La comparaison des charges limites montre que ces forces sont plus importante (de l’ordre de + 80 %) dans le cas des os synthésés par vis de Herbert® , par rapport aux os synthésés par broches (93 N ± 39 N contre 52 N ± 17 N) et encore plus importante dans les vis modifiées (de l’ordre de plus 200 %). Les résultats sur les montages avec vis de Herbert® sont plus dispersés qu’avec les montages avec
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broches ce qui traduit un caractère plus aléatoire du vissage avec vis de Herbert® . La dispersion des résultats dans la série C est relativement plus faible que dans la série B, ce qui traduit une résistance à la compression plus fiable. Un autre élément de dispersion est lié à la qualité des os employés, et à la dispersion de leur caractéristiques initiales. Les vis modifiées de la série C ont été fabriquées à la suite de tests préliminaires qui mettaient en évidence deux inconvénients des vis de Herbert® , vis à vis de nos objectifs : insuffisance du filetage distal et pas-de-vis différentiel. L’insuffisance du filetage distal, compte tenu de l’obliquité de la vis, rend la prise corticale distale aléatoire. Le pas-de-vis différentiel est l’une des caractéristiques de la vis de Herbert® , destiné à provoquer une mise en compression des fragments, ce qui n’est pas souhaitable ici. Les vis de Herbert® , ne sont donc pas à priori indiquées dans le modèle de fracture que nous testons, mais elles ont l’avantage d’être commercialisées et directement utilisable en clinique humaine si leurs performances s’avéraient bonnes. La modification de ces deux caractéristiques explique l’originalité des vis de la série C c’est-àdire un filetage distal plus long et un pas de vis identique en proximal et distal afin d’éviter la mise en compression lors du vissage. L’analyse des pièces après compression a montré que dans tous les cas, la synthèse par vis a cédé au niveau de son insertion corticale. Aucune vis n’a reculé en région métaphysaire. Le point faible du montage par vis est donc dans les deux modèles de vis, situé à son pôle cortical. Nous n’avons pas retrouvé de références concernant différentes modalité cliniques ou expérimentales de comparaison de vissage de fracture du poignet. L’étude sur la comparaison des performances de vis qui se rapproche le plus de notre travail [10] concerne essentiellement les forces en compression développées par les vis, ce qui est exclu du champ de notre étude. Au total, les tests mécaniques sur tibias de dindons synthésés par vis ou par broches montrent que la synthèse par vis apparait plus résistante à la compression que la synthèse par broches et que les montages avec les vis de la série C sont plus résistants que ceux de la série B. Ces constatations permettent d’envisager la mise au point d’une étude clinique sur l’ostéosynthèse des
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fractures de Pouteau-Colles par vis canulées à tête filetée enfouie. RÉFÉRENCES 1 Clancey GJ. Percutaneous Kirschner-wire fixation of Colles fractures. J Bone Joint Surg 1984 ; 66A : 1008-14. 2 Lenoble E, Dumontier C, Goutallier D, Apoil A. Fracture of the distal radius. A prospective comparison between transstyloid and Kapandji fixations. J Bone Joint Surg 1995 ; 77B : 562-7. 3 Mah ET, Atkinson RN. Percutaneous Kirschner wire stabilisation following closed reduction of Colles’fractures. J Hand Surg 1992 ; 17B : 55-62. 4 Fernandez DL, Jupiter JB. Early complications. In : Fracture of the distal radius: a practical approach to management.
New-York : Springer-Verlag ; 1996, p. 317-37. 5 Rayhack JM. The history and evolution of percutaneous pinning of displaced distal radius fractures. Orthop Clin North Am 1993 ; 24 : 287-300. 6 Castaing J, le Club des Dix. Les fractures récentes de l’extrémité inférieure du radius chez l’adulte. Rev Chir Orthop 1964 ; 50 : 674-90. 7 Lewis RM. Colles’s fracture: causative mechanism. Surgery 1950 ; 27 : 427-36. 8 Melone CP. Distal radius fractures: patterns of articular fragmentation. Hand Clin 1993 ; 24 : 239-53. 9 Scheck M. Long-term follow-up of treatment of comminuted fractures of he distal end of the radius by transfixion with Kirshner wire and cast. J Bone Joint Surg 1962 ; 44A : 337-51. 10 Wheeler DL, McLoughlin SW. Biomechanical assessment of compression screws. Clin Orthop 1998 ; 350 : 237-45.
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Évaluation biomécanique de l’ostéosynthèse par vis canulées enfouies des fractures de Pouteau-Colles sur un modèle aviaire L. Doursounian ∗ , J.R. Werther, K. Guelmi, R. Beccari, F. Mazodier Service de chirurgie orthopédique traumatologique et réparatrice, hôpital Européen Georges Pompidou, 20, rue Leblanc, 75908 Paris cedex 15, France Résumé Introduction – L’ostéosynthèse par broche des fractures du poignet présente des inconvénients qui pourraient être évités avec l’utilisation de vis canulées enfouies. Afin de tester les différences de résistance entre le brochage et deux modèles de vis canulées enfouies nous avons mis au point un modèle animal original de fracture de Pouteau-Colles et nous avons testé en compression les trois variétés d’ostéosynthèse. Méthode – Trois séries de tibias frais de dinde sont préparés avec création d’un défect cunéiforme de 10 mm en zone métaphysaire. L’ostéosynthèse est réalisée avec une fixation dans le sens antéropostérieur et une fixation dans le sens médial-latéral. Dans la série A, la fixation est réalisée avec deux broches de 18/10 ; dans la série B la fixation est réalisée avec deux vis de Herbert® canulées de 4,5 mm ; dans la série C la fixation est réalisée avec deux vis spécifiques. Toutes les pièces ont été fixées et testées en compression au Laboratoire National d’Essai sur une machine Adamel Lhomargy. Résultats – La charge à la rupture de nos ostéosynthèses a été : pour les broches (série A) : 52 N ± 17 ; pour les vis de Herbert® (série B) : 93 N ± 39 ; pour les vis spécifiques (série C) : 160 N ± 48 ; (p < 0,0001). Discussion – Le recours à un modèle animal facilite l’expérimentation et homogénéise les échantillons. Dans les limites de ce travail, l’ostéosynthèse par vissage enfoui apporte une résistance supérieur au brochage et la vis spécifique améliore encore la résistance. Ces résultats nous paraissent autoriser une étude clinique. 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS biomécanique / modèle de fracture / ostéosynthèse / Pouteau-Colles / vis canulée Summary – Cannulated screws for Colles fractures: biomechanical study on an animal model. Introduction – The use of cannulated screw without protrusive head in Colles fractures could avoid some of the drawbacks of conventionnal pining. In order to compare the mechanical resistance of Kirshner wires versus cannulated screws we designed a animal model of Colles fractures and tested three types of osteosynthesis: A: K-wires, B: Herbert® cannulated screw, C: specific cannulated screws. Method – After creating a 10 mm defect in three sets of 10 fresh turkey tibia, 3 types of osteosynthesis were done and tested in compression with an Adamel Lhomargy machine: set A: K-wire fixation, set B: Herbert® screws fixation and set C: specifics screws fixation. Results – The compression strength needed for failure of the fixations were: for the K-wires (set A): 52 N ± 17; for the Herbert® screws (set B): 93 N ± 39; for the specifics screws (set C): 160 N ± 48; (p < 0.0001). Discussion – The use of an animal model makes the experimentation easier and the sampling more homogeneous. In this model, resistance to compression of the cannulated screw was better than K-wires and the specific cannulated screw better than Herbert® screw. Therefore clinical trial of osteosynthesis with cannulated screw in Colles fracture could be considered. 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS biomechanics / cannulated screw / Colles fracture / fracture model / osteosynthesis
∗ Correspondance et tirés à part.
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Le brochage transosseux des fractures de PouteauColles reste une méthode courante de traitement de ces fractures [1 – 3]. Cependant, les broches présentent dans cette indication deux inconvénients notoires [4, 5]. Il s’agit d’une part de la possibilité de perte de la réduction initiale qui impose une immobilisation plâtrée complémentaire et d’autre part du conflit du matériel avec les parties molles qui impose son ablation. Il serait intéressant de disposer d’une méthode de fixation aussi simple que le brochage sans ces deux inconvénients. L’ostéosynthèse par vis canulées à tête filetée enfouie pourrait être une alternative au brochage. Ce type de vis permettrait d’obtenir une fixation plus solide et entièrement intra-osseuse qui éviterait les inconvénients précédemment cités. Cette méthode présente la simplicité du brochage puisqu’il suffit de faire glisser les vis canulées le long des broches guides. Avant d’envisager une étude clinique, il nous a paru nécessaire de tester les qualités mécaniques d’une telle fixation par rapport à une fixation par broches. Pour cela, nous avons développé et utilisé un modèle expérimental de fracture de Pouteau-Colles à partir de l’extrémité supérieure de tibia de dindon. Cette étude rend compte de la résistance en compression d’une fixation par broches et par deux variétés de vis canulées enfouies, dans un modèle aviaire de fracture. MÉTHODE
Figure 1. Radiographie de la métaphyse proximale tibia de dindon évoquant un radius distal humain.
Les essais ont été effectués sur 30 tibias frais de dindon dont l’extrémité supérieure évoque l’extrémité inférieure du radius humain (figure 1). Il s’agissait de dindons de qualité alimentaire, agés de 84 jours, d’une masse totale de 10 kg ± 200 g (Société Volaven, Rieuc sur Belon, 29, France). La préparation des échantillons a consisté en une élimination totale des parties molles, un raccourcissement à 15 cm de l’os et à la réalisation à la scie d’un défect cunéiforme de 10 mm de hauteur, situé en zone métaphysaire à 10 mm du plateau tibial (figure 2). Les pièces ont été identifiées et réparties aléatoirement entre brochage et vissage. Les ostéosynthèses ont été réalisées avec trois matériels différents sur trois séries de dix os. Ces ostéosynthèses visaient à reproduire celles réalisées sur poignet humain. Elles ont été réalisées avec un élément de fixation placé dans le sens médial/latéral et un élément placé dans le sens antéropostérieur
Figure 2. Préparation d’un échantillon : création d’un defect métaphysaire cunéiforme de 10 mm et vissage enfoui.
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Figure 3. Différences entre vis de Herbert® (grise) et vis spécifiques (bleue). a : Les pas de vis proximal et distal sont identiques pour la vis spécifique (bleue) et différents pour la vis de Herbert® (grise). b : Le pan du filet n’est pas dans le même sens pour la vis de Herbert® et pour la vis spécifique.
comme pour un brochage frontal et sagittal des fractures du radius humain. Le brochage (série A) a été effectué par deux broches de Kirshner de 18/10 en acier. Les vissages (séries B et C) ont été fait en positionnant de la même façon des broches de 16/10 qui servaient de guide au forage et au taraudage du trajet de vis. Dans la série B, il s’agissait de deux vis de Herbert® canulées de diamètre 4,5 et de longueur 45 et 40 mm (Zimmer, Warsaw, USA). Dans la série C, il s’agissait de deux vis spécifiques, de type Herbert modifiées (Ets Porte, Le Blanc Mesnil, France). La modification concernait le filetage distal de la vis selon les trois modalités suivantes : premièrement le filetage était plus long,
deuxièmement le pas de vis était identique au pas proximal pour annuler l’effet de compression et troisièmement le pan du filet était inverse à celui des Herbert (figures 3a et b). Des radiographies des pièces ont été faites (figures 4, 5 et 6). Les essais ont été réalisés par le Laboratoire National d’Essai au Centre de Qualification des Produits et Equipements du Laboratoire de Trappes, 78197 France. Les tibias de dindons, préparés et synthésés par vis ou par broches, ont été testés en compression suivant l’axe de l’os, de façon à refermer le défect créé. Les moyens d’essai comprennaient (figure 7) : – un plot supérieur solidaire de la traverse mobile de la machine de compression, dans lequel était
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Figure 6. Aspect radiologiques de profil de pièces de la série C (vis spécifiques) avant essai.
Figure 4. Aspect radiologique de face de pièces de la série A (brochage) avant essai.
Figure 5. Aspect radiologique de face de pièces de la série B (vis de Herbert® ) avant essai.
Figure 7. Le banc d’essai.
encastrée de manière semi-rigide la partie supérieure de l’os à tester. L’encastrement semi-rigide était réalisé à l’aide de résine à empreinte à deux composants (Reprosil HF Putty Regular réf. 859 79 25), laquelle permettait de maintenir l’os vertical en début d’es-
sai, et permettait un léger débattement angulaire en cours d’essai ; – un plot inférieur solidaire de la base fixe de la machine de compression, dans lequel venait reposer la base de l’os à tester. C’est à cette extrémité de
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Figure 8. Aspect d’une courbe de charge en fonction du déplacement. La lecture se fait de droite à gauche. Le déplacement millimétrique est noté négativement et la charge en décanewton. La première partie de la courbe correspond à la mise en charge du système ; la seconde partie correspond à la fermeture du défect.
l’os qu’avait été réalisé la synthèse. Un jeu latéral entre l’os et le plot était possible pendant l’essai de compression, de façon à refermer le défetc. Une machine de traction compression Adamel Lhomargy DY34, équipée d’un capteur de force de 1 kN de classe 1, et d’un logiciel de pilotage Autotrac permettait d’effectuer la compression de l’os avec une vitesse de déplacement de traverse de 350 mm/min. Des courbes de charge en fonction du déplacement de la traverse ont été enregistrées et exploitées (figure 8). Nous avons déterminé sur ces courbes, la charge limite du système définie comme le seuil de charge au dessus duquel le déplacement s’accélèrait. Nous avons déterminé le déplacement vertical observé à la fermeture du défetc. L’analyse statistique des résultats s’est faite en utilisant un test non paramétrique de Kruskal-Wallis sur un logiciel Statview 5 sur MacIntosh.
RÉSULTATS Les courbes ont sensiblement la même morphologie dans les trois types d’ostéosynthèses. Elles comportent une partie initiale de mise en charge du système suivie d’une zone de plus faible rigidité correspondant à la fermeture du défect et une fois le défect fermé, une zone de montée en charge correspondant à la sollicitation de l’os entier. La charge limite est située à l’intersection des deux premiers segments de courbe. La charge limite de nos ostéosynthèses a été (moyenne ± écart type) : – pour les broches (série A) : 52 N ± 17 ; – pour les vis de Herbert® (série B) : 93 N ± 39 ; – pour les vis spécifiques (série C) : 160 N ± 48 ; (p < 0,0001). Le déplacement vertical pour obtenir la fermeture du défect (L fermeture défect, en mm) est comparable quand l’os est synthésé par vis ou par
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Tableau I, II et III. Valuers des limites pour chaque série, dans les série A et B un des éléments n’est pas exploitable. Dans la série C, tous les éléments sont exploitables.
Figure 10. Aspect radiologique d’échantillons de la série C après essai.
Figure 9. Aspect radiologique de la série B après essai.
broches (série A : 13,7 mm ± 3,9 mm ; série B : 12,9 mm ± 2,9 mm ; série C : 13,9 ± 4,1). Aucune vis n’a cédé en zone métaphysaire et toutes ont cédé dans le filetage étroit en zone corticale (figures 9 et 10). Les résultats détaillés figurent sur les tableaux I, II et III. DISCUSSION Sur un modèle aviaire de fracture, l’ostéosynthèse par vis de Herbert® offre une résistance à la com-
pression d’environ 80 % supérieure au brochage et les vis spécifiques une résistance d’environ 200 % supérieure au brochage. Pourquoi utiliser un tel modèle aviaire ? L’idéal serait de pouvoir tester les implants sur os cadaverique mais cette approche a deux inconvénients. Le premier, mineur, tient à la difficulté croissante à se procurer et à travailler des pièces cadavériques humaines. Le second, majeur, est lié à la grande diversité de taille et de résistance des os auxquels nous serions confrontés. Un modèle animal provenant d’animaux de consommation à premièrement l’avantage du faible coût, de la facilité et de la sécurité d’utilisation. Ensuite, comme c’est le cas avec ce modèle aviaire nous avons affaire à des élévages normalisés qui restreignent au maximum la dispersion des caractéristiques mécaniques des échantillons. Nous disposons donc d’os frais quasi identiques et les comparaisons mécaniques
Ostéosynthèse des Pouteau-Colles
sont possibles. Néanmoins, même dans ces conditions nous n’avons probablement pas échappés à la dispersion de la qualité mécanique des os. Pourquoi un tibia de dindon ? Nous n’avons trouvé aucune référence de modèle animal utilisable et nous avons donc du rechercher en boucherie un os morphologiquement comparable. L’aspect anatomique et radiologique du tibia de dinde est évocateur d’un radius humain. Les essais de section, d’embrochage et de vissage des tibias de dindon nous ont donnés lors des essais préliminaires une sensation tactile proche de celle que nous éprouvions lors des ostéosynthèses du poignet en clinique humaine. Le défect métaphysaire cunéiforme de 10 mm en zone métaphysaire nous semble approcher des conditions mécaniques d’une fractures de PouteauColles ou pour le moins les majorer compte tenu de l’absence de tout contact osseux dans la convexité métaphysaire. Bien entendu ce modèle ne saurait rendre compte de la complexité du déplacement initial ou secondaire dans les fractures de Pouteau-Colles. Il vise à reproduire les contraintes en compression axiale qui sont classiquement prédominantes [6 – 9]. Dans les limites étroites de cette étude, le tibia de dinde est un modèle acceptable pour la comparaisons entre ces différentes modalités d’ostéosynthèse du radius. En ce qui concerne l’analyse des résultats, le fait d’obtenir des « L de fermeture » comparables montre que globalement, les défects ont été effectués de façon semblable sur les trois séries. À noter que le déplacement vertical enregistré ne correspond pas exactement à la hauteur réelle du défect, puisque lors de l’essai on intègre également la déformation des moyens de fixation souples, un déplacement horizontal dû à la mise en biais de l’os pour fermer le défect ainsi que l’impaction des fragments. La charge limite marque le début de la fermeture du défect qui se traduit sur la courbe par un déplacement important sans augmentation notable des forces. La comparaison des charges limites montre que ces forces sont plus importante (de l’ordre de + 80 %) dans le cas des os synthésés par vis de Herbert® , par rapport aux os synthésés par broches (93 N ± 39 N contre 52 N ± 17 N) et encore plus importante dans les vis modifiées (de l’ordre de plus 200 %). Les résultats sur les montages avec vis de Herbert® sont plus dispersés qu’avec les montages avec
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broches ce qui traduit un caractère plus aléatoire du vissage avec vis de Herbert® . La dispersion des résultats dans la série C est relativement plus faible que dans la série B, ce qui traduit une résistance à la compression plus fiable. Un autre élément de dispersion est lié à la qualité des os employés, et à la dispersion de leur caractéristiques initiales. Les vis modifiées de la série C ont été fabriquées à la suite de tests préliminaires qui mettaient en évidence deux inconvénients des vis de Herbert® , vis à vis de nos objectifs : insuffisance du filetage distal et pas-de-vis différentiel. L’insuffisance du filetage distal, compte tenu de l’obliquité de la vis, rend la prise corticale distale aléatoire. Le pas-de-vis différentiel est l’une des caractéristiques de la vis de Herbert® , destiné à provoquer une mise en compression des fragments, ce qui n’est pas souhaitable ici. Les vis de Herbert® , ne sont donc pas à priori indiquées dans le modèle de fracture que nous testons, mais elles ont l’avantage d’être commercialisées et directement utilisable en clinique humaine si leurs performances s’avéraient bonnes. La modification de ces deux caractéristiques explique l’originalité des vis de la série C c’est-àdire un filetage distal plus long et un pas de vis identique en proximal et distal afin d’éviter la mise en compression lors du vissage. L’analyse des pièces après compression a montré que dans tous les cas, la synthèse par vis a cédé au niveau de son insertion corticale. Aucune vis n’a reculé en région métaphysaire. Le point faible du montage par vis est donc dans les deux modèles de vis, situé à son pôle cortical. Nous n’avons pas retrouvé de références concernant différentes modalité cliniques ou expérimentales de comparaison de vissage de fracture du poignet. L’étude sur la comparaison des performances de vis qui se rapproche le plus de notre travail [10] concerne essentiellement les forces en compression développées par les vis, ce qui est exclu du champ de notre étude. Au total, les tests mécaniques sur tibias de dindons synthésés par vis ou par broches montrent que la synthèse par vis apparait plus résistante à la compression que la synthèse par broches et que les montages avec les vis de la série C sont plus résistants que ceux de la série B. Ces constatations permettent d’envisager la mise au point d’une étude clinique sur l’ostéosynthèse des
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L. Doursounian et al.
fractures de Pouteau-Colles par vis canulées à tête filetée enfouie. RÉFÉRENCES 1 Clancey GJ. Percutaneous Kirschner-wire fixation of Colles fractures. J Bone Joint Surg 1984 ; 66A : 1008-14. 2 Lenoble E, Dumontier C, Goutallier D, Apoil A. Fracture of the distal radius. A prospective comparison between transstyloid and Kapandji fixations. J Bone Joint Surg 1995 ; 77B : 562-7. 3 Mah ET, Atkinson RN. Percutaneous Kirschner wire stabilisation following closed reduction of Colles’fractures. J Hand Surg 1992 ; 17B : 55-62. 4 Fernandez DL, Jupiter JB. Early complications. In : Fracture of the distal radius: a practical approach to management.
New-York : Springer-Verlag ; 1996, p. 317-37. 5 Rayhack JM. The history and evolution of percutaneous pinning of displaced distal radius fractures. Orthop Clin North Am 1993 ; 24 : 287-300. 6 Castaing J, le Club des Dix. Les fractures récentes de l’extrémité inférieure du radius chez l’adulte. Rev Chir Orthop 1964 ; 50 : 674-90. 7 Lewis RM. Colles’s fracture: causative mechanism. Surgery 1950 ; 27 : 427-36. 8 Melone CP. Distal radius fractures: patterns of articular fragmentation. Hand Clin 1993 ; 24 : 239-53. 9 Scheck M. Long-term follow-up of treatment of comminuted fractures of he distal end of the radius by transfixion with Kirshner wire and cast. J Bone Joint Surg 1962 ; 44A : 337-51. 10 Wheeler DL, McLoughlin SW. Biomechanical assessment of compression screws. Clin Orthop 1998 ; 350 : 237-45.