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Planification 3D préopératoire en arthroplastie totale du genou : du morphotype à la stratégie d’alignement
- Prof. Brigitte Jolles-Haeberli
- Les quatre étapes clés de la préparation à l’arthroplastie du genou
- Limites des radiographies standards et apports de l’imagerie 3D
- Variabilité du morphotype et définition d’un genou sain
- Stratégies d’alignement : mécanique, cinématique, anatomique et restreint
- Choix des outils d’exécution : navigation, robotique, guides et prothèses sur mesure
- Prothèse totale de genou, instrumentation standard et navigation
- Planification 3D sur scanner ou imagerie par résonance magnétique
- Guides de coupe imprimés en 3D et chirurgie assistée par bras robotique
- Prothèses et coupes osseuses sur mesure adaptées au morphotype
- Identifier l’origine du morphotype avant l’intervention, os et tissus mous compris
- Se méfier des radiographies standards en cas de flexum ou de malposition du membre
- Adapter la stratégie d’alignement au patient plutôt qu’appliquer une théorie unique
- Viser une zone cible d’alignement et éviter les valeurs limites, en tolérant un léger varus
Brochure d'information médicale
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Prof. Brigitte Jolles-Haeberli, Congrès Medicol, 2022
La pose d’une prothèse totale de genou (PTG) ne se résume plus à reproduire un alignement mécanique neutre : elle suppose d’analyser le morphotype propre du patient et d’anticiper la reconstruction en trois dimensions. Cette mise au point destinée au médecin référent rappelle les quatre étapes clés de la préparation chirurgicale, depuis l’appréhension des difficultés anatomiques jusqu’au choix des outils d’aide à l’exécution. Elle situe les apports et les limites des radiographies standards face à l’imagerie tridimensionnelle, et confronte les principales stratégies d’alignement décrites dans la littérature. L’objectif est de donner au confrère des repères de raisonnement sur ce qui détermine aujourd’hui la planification, et de souligner que la décision reste, quel que soit le degré d’automatisation, celle du chirurgien.
Quatre étapes clés avant toute arthroplastie du genou
Quelle que soit la technique opératoire retenue, la préparation d’une prothèse totale de genou (PTG) repose sur quatre temps successifs. Il faut d’abord appréhender les difficultés en réalisant un examen clinique complet du genou, puis prévoir les corrections à effectuer à partir d’examens radiologiques, acquérir les connaissances nécessaires pour décider du morphotype final que l’on souhaite proposer au patient, et enfin choisir les outils qui aideront à reproduire les décisions prises. Ces décisions, soulignées comme l’essentiel du travail, se prennent mieux au calme du bureau qu’en peropératoire, où il ne reste qu’à exécuter une stratégie déjà définie.
Appréhender les difficultés suppose de connaître l’origine du morphotype actuel du patient à opérer. Les radiographies confirment la sévérité de l’arthrose qui justifie l’indication, mais il faut aussi apprécier les déformations osseuses à corriger : érosions cartilagineuses, remodelage fémoral et tibial, hypoplasie fréquente du condyle externe. L’analyse ne se limite pas à l’os : la compétence des tissus mous, ligaments latéraux et ligaments croisés, ainsi que d’éventuelles contractures musculaires, conditionne tout autant la reconstruction. Pour le patient, la planification vise une articulation fonctionnelle, indolore et stable, prévue pour durer en moyenne une vingtaine d’années et permettre la reprise des activités quotidiennes et de loisir.
Radiographies standards : des repères utiles mais des limites réelles
Jusqu’à il y a plus de vingt ans, la planification reposait sur les radiographies standards des membres inférieurs en charge, complétées par des calques, pour déterminer l’axe mécanique du fémur et du tibia par rapport aux axes diaphysaires. Les logiciels de planification sur radiographies digitalisées ont ensuite permis, à l’aide d’un repère de dimension connue corrigeant le facteur d’agrandissement, d’utiliser une bibliothèque d’implants et de retrouver les axes anatomiques et mécaniques. La difficulté persistante reste de corréler une planification en deux dimensions avec l’anatomie tridimensionnelle réelle du patient.
Plusieurs repères se retrouvent mal en peropératoire : si le massif des épines tibiales est aisément identifiable, le centre de rotation de la cheville, la pente tibiale et le diamètre complet du canal fémoral le sont beaucoup moins, d’autant que le fémur peut être légèrement courbe et l’axe bicondylien difficile à reproduire pour régler la rotation. À ces limites s’ajoute une perte de précision liée au positionnement : un flexum de plus de dix degrés, ou une rotation du pied dépassant une vingtaine de degrés en interne ou en externe, génère des différences d’alignement significatives, démontrées à de nombreuses reprises dans la littérature scientifique.
Le passage à la 3D : analyse des centres de rotation et des morphotypes
Ces limites justifient de planifier en trois dimensions à partir d’examens renseignant les plans frontal, sagittal et axial, qu’il s’agisse de la tomodensitométrie (CT), de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) ou des mouvements enregistrés lors de la navigation. L’analyse précise des centres de rotation au niveau de la hanche, du fémur distal, du tibia proximal et de la cheville devient alors possible. Les protocoles d’imagerie proposés par les fabricants d’implants sont réduits et focalisés sur les articulations, avec une irradiation très faible, et autorisent parfois des découvertes fortuites comme des séquelles traumatiques ou une lésion tumorale.
Cette analyse tridimensionnelle affine l’appréciation des morphologies fémorale et tibiale. Au-delà de l’angle hanche, genou, cheville (HKA), elle fournit l’angle fémoral distal et l’angle tibial proximal dans les trois plans de l’espace. Connaissant les axes de référence mécaniques, le chirurgien positionne mieux les implants, en détermine la taille et identifie les zones, notamment ostéophytaires, sur lesquelles l’appui est à proscrire. Il dispose alors de l’ensemble des plans de coupe, qui servent à la fois de base aux guides sur mesure imprimés en 3D, de plans d’action pour le robot et, le cas échéant, à la définition d’une prothèse sur mesure.
Définir le bon morphotype : une question encore ouverte
Le choix du morphotype futur du genou constitue la question centrale, soulevée de longue date mais toujours non résolue, à commencer par la définition même d’un genou sain. Les travaux de Michael Hirschmann et de Michel Bonnin ont apporté des éclairages importants, et le Swiss Biomotion Lab recrute des patients pour caractériser ce genou sain à la fois morphologiquement et dynamiquement. La population présente une grande variabilité d’alignement dans le plan frontal : la plupart des sujets se situent en léger varus, avec des écarts de l’ordre de sept degrés en varus ou en valgus pour des genoux pourtant totalement sains.
Cette variabilité se retrouve au niveau des interlignes articulaires : l’angle fémoral distal s’établit en moyenne autour de quatre-vingt-douze degrés, soit un fémur légèrement valgus, tandis que le tibia proximal est souvent légèrement varus, avec des différences entre hommes et femmes. Surtout, un même alignement global peut recouvrir des interlignes très différentes : un léger varus de trois degrés peut associer un fémur distal très valgus et un tibia proximal varus. À la marche, des interlignes obliques modifient la position du pied par rapport au centre de gravité ; vouloir y imposer des résections strictement horizontales et symétriques expose à des coupes asymétriques et à des insertions ligamentaires ou musculaires perturbées.
Stratégies d'alignement : de la théorie fixe à la zone cible
La littérature a proposé de nombreuses stratégies d’alignement. L’alignement mécanique traditionnel impose des coupes strictement perpendiculaires à quatre-vingt-dix degrés. L’alignement cinématique, puis l’alignement du patient, cherchent à restituer l’anatomie originale en conservant les angles fémoral distal et tibial proximal propres au sujet. L’alignement anatomique retrouve les valeurs moyennes des interlignes disto-fémoraux et proximo-tibiaux. Venditoli a enfin défendu un compromis, restant à environ cinq degrés de l’alignement mécanique, sous la forme d’un alignement mécanique restreint ou d’un alignement cinématique restreint.
Aucune de ces théories ne paraît applicable de façon uniforme à toute la population. Les travaux de Michel Bonnin invitent à raisonner non pas selon une règle fixe mais selon une stratégie visant une zone cible, en évitant les valeurs limites de l’angle HKA et des interlignes, et en tolérant éventuellement un peu plus de varus que de valgus. Sur un varus constitutionnel mesuré à douze degrés en radiographie, le scanner fournit des valeurs plus précises ; le report des angles fémoral distal et tibial proximal sur la matrice de planification montre alors un fémur relativement neutre et une déformation principalement tibiale, qu’il suffit de ramener vers la valeur la plus proche de la zone cible.
Le chirurgien donne les instructions : vers la 4D et la 5D
Que l’on opère avec une instrumentation standard, un système de navigation, un bras robotique de guidage, un robot autonome pour la réalisation des coupes, des guides sur mesure ou une prothèse complète sur mesure, la même question demeure : qui donne les instructions au système d’aide. La réponse reste invariablement le chirurgien, quel que soit le degré de technicité de l’outil. Pour éviter les surprises, un système de localisation préalablement réglé est nécessaire, et l’imagerie tridimensionnelle s’impose pour connaître les défects osseux, déterminer les coupes, la taille et le type d’implant, et envisager le sur-mesure lorsqu’il permet de reproduire des dimensions ou des obliquités d’interligne particulières.
La planification 3D préopératoire conserve donc toute son actualité, au point que l’on devrait déjà parler de 4D : la troisième dimension pour l’imagerie et le choix du morphotype à reconstruire, une dimension supplémentaire pour l’examen clinique et l’état des tissus mous. La perspective d’une 5D se dessine avec l’intégration de la dynamique du genou et l’analyse de marche préopératoire de routine. L’installation d’un dispositif de réalité augmentée associant tapis roulant et plateforme de force au Swiss Biomotion Lab vise à développer des modèles prédictifs et à nourrir une intelligence artificielle, dans le but d’un chirurgien et d’un patient satisfaits, capables de reprendre leurs activités favorites.
Type de vidéo
Congrès Medicol
Thème de l'évènement
Robotique dans l'arthroplastie du genou et instabilité rotulienne
Intervenants
Prof. Brigitte Jolles-Haeberli
Partie du corps
Genou
Maladies
Année
2022
Chirurgie:
Pathologie:
Tendinites; Douleurs chroniques; Troubles liés au matériel
Thèmatique:
Prévention des blessures
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