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Arthroplastie prothétique sur mesure et instrumentation personnalisée pour mieux soigner l’arthrose évoluée du genou

Avec le vieillissement démographique lié aux progrès médicaux, un certain niveau d’autonomie fonctionnelle doit être garanti pour assurer une qualité de vie et maintenir une bonne condition cardio-respiratoire.

Les séquelles traumatiques liées à la pratique du sport, et la surcharge pondérale ont récemment contribué à une augmentation considérable des pathologies arthrosiques et dégénératives de l’appareil locomoteur.
Le nombre d’implantations de prothèses totales du genou devrait ainsi croître jusqu’en 2030 de façon exponentielle pour atteindre aux USA 4 millions de procédures [1].

Le genou est une articulation charnière soumise à des bras de levier très puissants qui peuvent engendrer des contraintes biomécaniques excessives. Au stade os contre os, l’usure est totale avec une disparition complète du cartilage de revêtement. Douleurs et impotence peuvent limiter considérablement le fonctionnement de l’appareil locomoteur. Les risques et les bénéfices d’une prothèse totale de genou doivent être toujours bien
exposés aux patients avant de poser l’indication.

« Le nombre d’implantations de prothèses totales du genou devrait ainsi croître jusqu’en 2030 de façon exponentielle pour atteindre aux USA 4 millions de procédures »

Dr Bernard SCHLATTERER

Chirurgien orthopédiste

L’arthroplastie prothétique du genou consiste à un surfaçage osseux de zones portantes qui ont été laminées par le processus arthrosique. De véritables pièces mécaniques en titanes dont la forme géométrique respecte l’anatomie sont alors adaptées pour recouvrir l’os sous chondral après avivement millimétré.

L’interface os-prothèse peut être plus ou moins cimentée selon les écoles et le degré d’ostéoporose. La plateforme peut être fixe ou mobile avec un polyéthylène tibial hautement réticulé très résistant à l’usure. Un couple de friction standard chrome-cobalt et polyéthylène est entretenu par lubrification naturelle. Le surfaçage de la rotule n’est pas réalisé de manière systématique.

Le concept biomécanique de postérostabilisation lié au mécanisme de l’articulé reste un standard depuis plus de 30 ans. La reproduction de la cinématique physiologique « roll-back » du condyle fémoral sur le plateau tibial [2] autorise un haut degré de flexion. La longévité d’une prothèse totale du
genou [3] dépend en grande partie du positionnement des implants qui est directement lié la précision du geste opératoire.

Le choix de la prothèse à implanter dépend de plusieurs facteurs. Le stade arthrosique et la charge pondérale sont des éléments décisifs. Des protocoles d’acquisition d’imagerie IRM et TDM permettent une reconstruction squelettique tridimensionnelle préopératoire du membre inférieur. Des points anatomiques remarquables sont alors tracés pour construire des axes et des repères utiles au positionnement des implants.

Le procédé de fabrication d’une instrumentation spécifique est lancé par impression 3D après que l’opérateur ait validé la planification préopératoire à l’aide d’un outil logiciel. Les guides de coupes personnalisés en polyuréthane s’appuient au contact des surfaces articulaires et de certaines zones corticales selon un positionnement idéal. L’instrumentation personnalisée à usage unique facilite ainsi le geste opératoire tout en gardant une certaine précision [4].

Concernant les prothèses standards qui sont préfabriquées en série, un échantillonnage adapté de la taille des implants permet le plus souvent un ajustage précis pour chaque patient. Malgré tout un défaut ou un excès de couverture osseuse reste toujours possible [5].

Les implants sur mesure [6, 7] ont récemment fait leur émergence pour optimiser la couverture des coupes osseuses en particulier celle du fémur. La rotule véritable poulie de transmission des forces de l’appareil extenseur voit ainsi sa course cinématique améliorée avec un dessin de trochlée plus proche de l’anatomie native du patient. Les rayons de courbure de chaque condyle fémoral sont aussi restitués de manière anatomique avec une cinématique plus proche du genou patient [7] et un meilleur équilibrage ligamentaire.

Des implants de moindre épaisseur autorisent des coupes osseuses plus économes permettant une meilleure préservation du capital osseux [8]. Les implants sur mesures dans les prothèses de genou devraient dans les années à venir améliorer encore nos résultats [6, 9] avec des couts de production optimisés et moins de complications [9] ce qui permettrait de réaliser des économies de santé substantielles [10].

L’objectif est de mieux répondre à la demande des patients désireux de récupérer leur niveau d’activité physique grâce à une approche chirurgicale personnalisée.

Bibliographie

  1. Kurtz, S., et al., Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030. J Bone Joint Surg Am, 2007. 89(4): p. 780-5.
  2. Zeller, I.M., et al., Customized versus Patient-Sized Cruciate-Retaining Total Knee Arthroplasty: An In Vivo Kinematics Study Using Mobile Fluoroscopy. J Arthroplasty, 2017. 32(4): p. 1344-1350.
  3. Park, J.K., et al., Is Immediate Postoperative Mechanical Axis Associated with the Revision Rate of Primary Total Knee Arthroplasty? A 10-Year Follow-up Study. Clin Orthop Surg, 2018. 10(2): p. 167-173.
  4. Levengood, G.A. and J. Dupee, Accuracy of Coronal Plane Mechanical Alignment in a Customized, Individually Made Total Knee Replacement with Patient-Specific Instrumentation. J Knee Surg, 2018. 31(8): p. 792-796.
  5. Meier, M., et al., What Is the Possible Impact of High Variability of Distal Femoral Geometry on TKA? A CT Data Analysis of 24,042 Knees. Clin Orthop Relat Res, 2019. 477(3): p. 561-570.
  6. Ogura, T., et al., A high level of satisfaction after bicompartmental individualized knee arthroplasty with patient-specific implants and instruments. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2019. 27(5): p. 1487-1496.
  7. Koh, Y.G., et al., Patient-specific design for articular surface conformity to preserve normal knee mechanics in posterior stabilized total knee arthroplasty. Biomed Mater Eng, 2018. 29(4): p. 401-414.
  8. Kurtz, W.B., J.E. Slamin, and S.W. Doody, Bone Preservation in a Novel Patient Specific Total Knee Replacement. Reconstructive Review, 2016. 6(1): p. 23-29.
  9. Culler, S.D., G.M. Martin, and A. Swearingen, Comparison of adverse events rates and hospital cost between customized individually made implants and standard off-the-shelf implants for total knee arthroplasty. Arthroplast Today, 2017. 3(4): p. 257-263.
  10. O’Connor, M.I. and B.E. Blau, The Economic Value of Customized versus Off-the-Shelf Knee Implants in Medicare Fee-for-Service Beneficiaries. Am Health Drug Benefits, 2019. 12(2): p. 66-73.
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Dr Bernard SCHLATTERER

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