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Modélisation biomécanique 3D de la cinématique du pied sous activation musculaire avec et sans arthrodèse de cheville
Résumés des communications particulières / Revue de chirurgie orthopédique et traumatologique 103S (2017) S27–S145
Conclusion Cette étude ouvre une nouvelle voie pour le développement d’un dispositif médical pouvant être utilisé en peropératoire dans le but d’aider le chirurgien à adapter sa stratégie chirurgicale dans le cadre d’une approche personnalisée pour chaque patient. Déclaration de liens d’intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts. https://doi.org/10.1016/j.rcot.2017.09.264 CO-250
Modélisation biomécanique 3D de la cinématique du pied sous activation musculaire avec et sans arthrodèse de cheville 3D musculo-skeletal finite element analysis of the foot kinematics under muscle activation with and without ankle arthrodesis Antoine Perrier ∗ , Wilfrid Graff , Marek Bucki , Yohan Payan TIMC CNRS UMR 5525, 38706 La Tronche, France ∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (A. Perrier) Introduction Le choix thérapeutique entre arthrodèse et arthroplastie dans le cadre de l’arthrose évoluée de cheville reste l’un des sujets les plus discutés en chirurgie du pied. La mobilité du pied ne peut se faire que dans les articulations restées libres en cas d’arthrodèse de cheville. La contraction des muscles extrinsèques permettant le bon positionnement du pied en phase oscillante et en phase d’appui unipodal, il semble important de comprendre le poids de ces contractions sur la mobilité résiduelle du pied. La modélisation biomécanique permet de simuler ce type d’interactions. Matériel et méthodes Un modèle musculosquelettique et éléments finis du pied a été développé en suivant les règles de l’anatomie fonctionnelle. Il associe une modélisation par corps rigides pour les interactions osseuses et articulaires et une modélisation par éléments finis pour les tissus mous du pied. Une simulation utilisant les patterns d’activation musculaire pour la flexion dorsale et plantaire de cheville a été réalisée avec et sans arthrodèse. Les mobilités du talus et du reste des os du pied ont été enregistrées notamment par des mesures cinématiques en 3D. Des projections sur les plans de références anatomiques ont permis d’obtenir une analogie de goniométrie clinique. Une comparaison des mobilités avec et sans arthrodèse, sous pilotage musculaire, a été effectuée pour l’angle « tibia, centre de masse du talus, centre de la tête de M2 » dit « angle pied ». Résultats Pour la flexion dorsale 2D maximale, 41◦ sans arthrodèse et 8◦ avec arthrodèse pour le sujet modélisé. Pour la flexion plantaire 2D maximale, ces angles sont de 61◦ et 21◦ respectivement. Discussion Il est à noter qu’il reste une flexion plantaire de 21◦ avec arthrodèse. Avec 3,3◦ issus de la mobilité naviculaire, 2,4◦ issus de la mobilité du calcanéenne, cela signifie qu’il y a un potentiel de mobilité cumulé de 14,3◦ dans l’articulation sous talaire et les articulations du médio-pied. Cela est concordant avec les conclusions de la littérature qui décrivent 60 % des arthroses post-arthrodèse tibiotalaire dans le tarse antérieur. Conclusion La modélisation permet dorénavant de simuler les mobilités du pied suivant les différentes contractions musculaires en prenant en compte les tissus mous ainsi que la modification de leur action après une arthrodèse. Déclaration de liens d’intérêts Recherches cliniques/travaux scientifiques : oui [Texisense]. https://doi.org/10.1016/j.rcot.2017.09.265
S137
CO-251
Accuracy of joint-preserving tumor resections performed by navigation or patient-specific instrument. A cadaveric comparative study Précision des résections tumorales conservatrices réalisées par navigation ou instrument sur mesure. Étude comparative sur cadavres Laurent Paul ∗ , Sarah Bosma , Kwok Chuen Wong , Jasper Gerbers , Paul Jutte Woluwé-Saint-Lambert, Belgium ∗ Corresponding author. E-mail address: [email protected] (L. Paul) Introduction Computer assisted surgery (CAS) and patient specific instrument (PSI) have been reported to increase accuracy and predictability of tumor resections. The challenging joint-preserving surgery that retains the native joint with an optimal function may benefit from these assistances. Literature has shown that the pelvic surgery can be improved by these assistances, but to date, there is no clear statement around the knee. This cadaver study aims at investigating the surgical accuracy of CAS and PSI in jointpreserving surgery of knee joint. Matériel et méthodes CT-scans of four cadavers (8 legs) were acquired. Eight metaphyseal bone sarcomas were simulated on distal femur and proximal tibia. Joint-preserving multiplanar resections were planned. Four techniques (freehand, CAS, PSI and CAS + PSI) were used to perform the resections. Total resection time was measured for each. Postoperative CT-scans were acquired and analysed to measure the location accuracy (maximum deviation of distance between the planned and achieved resections). Résultats Both CAS + PSI and PSI techniques could reproduce the planned resections with mean location accuracy below 2 mm, compared to 3.6 mm for CAS and 9.2 mm for the freehand technique. No statistical difference has been found between the CAS + PSI and PSI techniques (P = 0.92). CAS and CAS + PSI were found significantly more accurate than CAS (respectively P = 0.042 and P = 0.034). Finally, freehand technique was found significantly less accurate than any other technique (P < 0.05). PSI was significantly fastest (mean 4.8 min) when compared to CAS + PSI technique (mean 12.8 min, P < 0.001) and CAS technique (mean 17.0 min, P = < 0.001). No difference was found between PSI and freehand technique (mean 6.8 min). Discussion This cadaveric study of simulated joint-preserving tumor surgery around the knee joint suggests that CAS, PSI or CAS + PSI techniques permitted to reproduce the multiplanar resections as planned. PSI technique could achieve the most accurate bone resections. Conclusion The accuracy obtained by using PSI, CAS or PSI + CAS is clinically sufficient to ensure a safe margin. However, the PSI accuracy depends on its stability on the bone surface. This is directly relative to the PSI design and the communication between surgeon and engineering team to define surgical approach and available bone surface. Déclaration de liens d’intérêts Actionnariat : oui [3d-side]. Détention d’un brevet ou inventeur d’un produit : oui [3d-side]. https://doi.org/10.1016/j.rcot.2017.09.266 CO-252
How significant is statistically significant? A literature review De combien est significative la différence significative? Une revue de la littérature Ismat Ghanem ∗ , Nour Khalil , Aren Joe Bizdikian , Fares Yared , Ayman Assi Faculté de médecine, université Saint-Joseph, Beyrouth, Lebanon
Conclusion Cette étude ouvre une nouvelle voie pour le développement d’un dispositif médical pouvant être utilisé en peropératoire dans le but d’aider le chirurgien à adapter sa stratégie chirurgicale dans le cadre d’une approche personnalisée pour chaque patient. Déclaration de liens d’intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts. https://doi.org/10.1016/j.rcot.2017.09.264 CO-250
Modélisation biomécanique 3D de la cinématique du pied sous activation musculaire avec et sans arthrodèse de cheville 3D musculo-skeletal finite element analysis of the foot kinematics under muscle activation with and without ankle arthrodesis Antoine Perrier ∗ , Wilfrid Graff , Marek Bucki , Yohan Payan TIMC CNRS UMR 5525, 38706 La Tronche, France ∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (A. Perrier) Introduction Le choix thérapeutique entre arthrodèse et arthroplastie dans le cadre de l’arthrose évoluée de cheville reste l’un des sujets les plus discutés en chirurgie du pied. La mobilité du pied ne peut se faire que dans les articulations restées libres en cas d’arthrodèse de cheville. La contraction des muscles extrinsèques permettant le bon positionnement du pied en phase oscillante et en phase d’appui unipodal, il semble important de comprendre le poids de ces contractions sur la mobilité résiduelle du pied. La modélisation biomécanique permet de simuler ce type d’interactions. Matériel et méthodes Un modèle musculosquelettique et éléments finis du pied a été développé en suivant les règles de l’anatomie fonctionnelle. Il associe une modélisation par corps rigides pour les interactions osseuses et articulaires et une modélisation par éléments finis pour les tissus mous du pied. Une simulation utilisant les patterns d’activation musculaire pour la flexion dorsale et plantaire de cheville a été réalisée avec et sans arthrodèse. Les mobilités du talus et du reste des os du pied ont été enregistrées notamment par des mesures cinématiques en 3D. Des projections sur les plans de références anatomiques ont permis d’obtenir une analogie de goniométrie clinique. Une comparaison des mobilités avec et sans arthrodèse, sous pilotage musculaire, a été effectuée pour l’angle « tibia, centre de masse du talus, centre de la tête de M2 » dit « angle pied ». Résultats Pour la flexion dorsale 2D maximale, 41◦ sans arthrodèse et 8◦ avec arthrodèse pour le sujet modélisé. Pour la flexion plantaire 2D maximale, ces angles sont de 61◦ et 21◦ respectivement. Discussion Il est à noter qu’il reste une flexion plantaire de 21◦ avec arthrodèse. Avec 3,3◦ issus de la mobilité naviculaire, 2,4◦ issus de la mobilité du calcanéenne, cela signifie qu’il y a un potentiel de mobilité cumulé de 14,3◦ dans l’articulation sous talaire et les articulations du médio-pied. Cela est concordant avec les conclusions de la littérature qui décrivent 60 % des arthroses post-arthrodèse tibiotalaire dans le tarse antérieur. Conclusion La modélisation permet dorénavant de simuler les mobilités du pied suivant les différentes contractions musculaires en prenant en compte les tissus mous ainsi que la modification de leur action après une arthrodèse. Déclaration de liens d’intérêts Recherches cliniques/travaux scientifiques : oui [Texisense]. https://doi.org/10.1016/j.rcot.2017.09.265
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Accuracy of joint-preserving tumor resections performed by navigation or patient-specific instrument. A cadaveric comparative study Précision des résections tumorales conservatrices réalisées par navigation ou instrument sur mesure. Étude comparative sur cadavres Laurent Paul ∗ , Sarah Bosma , Kwok Chuen Wong , Jasper Gerbers , Paul Jutte Woluwé-Saint-Lambert, Belgium ∗ Corresponding author. E-mail address: [email protected] (L. Paul) Introduction Computer assisted surgery (CAS) and patient specific instrument (PSI) have been reported to increase accuracy and predictability of tumor resections. The challenging joint-preserving surgery that retains the native joint with an optimal function may benefit from these assistances. Literature has shown that the pelvic surgery can be improved by these assistances, but to date, there is no clear statement around the knee. This cadaver study aims at investigating the surgical accuracy of CAS and PSI in jointpreserving surgery of knee joint. Matériel et méthodes CT-scans of four cadavers (8 legs) were acquired. Eight metaphyseal bone sarcomas were simulated on distal femur and proximal tibia. Joint-preserving multiplanar resections were planned. Four techniques (freehand, CAS, PSI and CAS + PSI) were used to perform the resections. Total resection time was measured for each. Postoperative CT-scans were acquired and analysed to measure the location accuracy (maximum deviation of distance between the planned and achieved resections). Résultats Both CAS + PSI and PSI techniques could reproduce the planned resections with mean location accuracy below 2 mm, compared to 3.6 mm for CAS and 9.2 mm for the freehand technique. No statistical difference has been found between the CAS + PSI and PSI techniques (P = 0.92). CAS and CAS + PSI were found significantly more accurate than CAS (respectively P = 0.042 and P = 0.034). Finally, freehand technique was found significantly less accurate than any other technique (P < 0.05). PSI was significantly fastest (mean 4.8 min) when compared to CAS + PSI technique (mean 12.8 min, P < 0.001) and CAS technique (mean 17.0 min, P = < 0.001). No difference was found between PSI and freehand technique (mean 6.8 min). Discussion This cadaveric study of simulated joint-preserving tumor surgery around the knee joint suggests that CAS, PSI or CAS + PSI techniques permitted to reproduce the multiplanar resections as planned. PSI technique could achieve the most accurate bone resections. Conclusion The accuracy obtained by using PSI, CAS or PSI + CAS is clinically sufficient to ensure a safe margin. However, the PSI accuracy depends on its stability on the bone surface. This is directly relative to the PSI design and the communication between surgeon and engineering team to define surgical approach and available bone surface. Déclaration de liens d’intérêts Actionnariat : oui [3d-side]. Détention d’un brevet ou inventeur d’un produit : oui [3d-side]. https://doi.org/10.1016/j.rcot.2017.09.266 CO-252
How significant is statistically significant? A literature review De combien est significative la différence significative? Une revue de la littérature Ismat Ghanem ∗ , Nour Khalil , Aren Joe Bizdikian , Fares Yared , Ayman Assi Faculté de médecine, université Saint-Joseph, Beyrouth, Lebanon