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Prothèse totale de genou : optimisation du design, alignement sur mesure et suivi instrumenté
- Prof. Brigitte Jolles-Haeberli
- Arthrose du genou et indication de prothèse totale de genou
- Épidémiologie, âge des opérés et taux de révision
- Optimisation du design par modélisation biomécanique
- Restauration de l’axe et instrumentation spécifique au patient
- Suivi instrumenté de la marche et implants intelligents
- Prothèse totale de genou
- Planification préopératoire tridimensionnelle et guides de coupe sur mesure
- Analyse du mouvement par capteurs inertiels externes
- Implant instrumenté à capteurs de force intégrés (projet SIMOS)
- Réserver l’indication prothétique à l’arthrose devenue invalidante, marche douloureuse et enraidissement
- Informer le patient jeune et actif du risque de révision majoré et de la durée de vie moyenne de l’implant
- Considérer la qualité de l’alignement tridimensionnel comme déterminant du résultat fonctionnel et de l’usure
- Intégrer des données objectives de marche pour évaluer la récupération au-delà des scores cliniques déclaratifs
Brochure d'information médicale
Découvrez notre brochure d’information à destination des patients.
Prof. Brigitte Jolles-Haeberli, conférences publiques, 2014
L’arthrose évoluée du genou conduit, lorsque la gêne fonctionnelle devient invalidante, à l’indication d’une prothèse totale de genou (PTG), intervention dont le volume croît plus vite que celui de la hanche et dont l’âge moyen des opérés ne cesse de diminuer. Cette évolution démographique, conjuguée à une demande fonctionnelle accrue, déplace l’enjeu de la simple antalgie vers la longévité et la performance de l’implant chez des patients plus jeunes et plus actifs. Trois leviers structurent la recherche présentée ici : l’optimisation du dessin de l’implant par modélisation biomécanique, la précision du positionnement et de la restauration de l’axe par instrumentation spécifique au patient, et le suivi objectif de la fonction par capteurs externes puis intégrés. Cette mise au point destinée au médecin référent rappelle les déterminants de l’indication, les résultats attendus selon le profil du patient, et les pistes d’amélioration issues de la collaboration clinique avec l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).
De l'arthrose évoluée à l'indication prothétique
L’arthrose du genou correspond à l’usure progressive du cartilage des surfaces de glissement fémoro-tibiales et fémoro-patellaire. À mesure que le cartilage disparaît, les surfaces osseuses entrent en contact, le glissement devient douloureux et l’articulation se déforme. Les facteurs en cause sont volontiers multiples : âge avancé, excès pondéral, séquelles traumatiques, déformations articulaires constitutionnelles ou maladies inflammatoires. Le médecin référent doit garder à l’esprit que cette dégradation progresse à vitesse variable et qu’elle s’accompagne d’un retentissement fonctionnel croissant, élément déterminant de la décision.
L’indication d’une prothèse totale de genou (PTG) se pose lorsque l’arthrose devient très invalidante : marche douloureuse, enraidissement articulaire, perte d’autonomie. L’intervention vise à restaurer la mobilité, à obtenir un appui non douloureux et à permettre la reprise des activités habituelles. Le parcours type comprend environ une semaine d’hospitalisation, une phase de rééducation puis la reprise progressive des activités. Pour le confrère, le seuil de bascule chirurgicale repose donc sur la conjonction d’une douleur mécanique réfractaire et d’une limitation fonctionnelle objectivée, et non sur la seule imagerie.
Épidémiologie, âge des opérés et risque de révision
Plusieurs millions de personnes dans le monde sont porteuses d’une prothèse de genou, et la Suisse en pose désormais un peu plus de dix-sept mille par année. L’âge moyen des opérés diminue : on opère des patients de plus en plus jeunes, et les données issues du registre suédois, considéré comme le mieux tenu, montrent que le nombre de PTG augmente nettement plus vite que celui des prothèses de hanche. La projection avancée évoque une multiplication par sept du nombre de poses dans les vingt années à venir, sous l’effet conjoint du vieillissement et d’une demande fonctionnelle accrue.
Les résultats à long terme dépendent étroitement du profil du patient. Chez le sujet âgé et sédentaire, ils sont bons, avec quatre-vingt-dix à quatre-vingt-quinze pour cent d’implants toujours en place à dix à quinze ans. Chez le patient plus jeune et plus actif, on observe dix à vingt pour cent de douleurs chroniques, et le risque de révision est cinq fois plus élevé avant cinquante-cinq ans qu’après soixante-quinze ans. La durée de vie moyenne d’une prothèse est actuellement estimée à quinze ans, et toute chirurgie de révision est plus complexe, plus difficile et plus coûteuse. Ces données justifient une information loyale du patient jeune et actif avant la décision.
Optimiser le design par la modélisation biomécanique
La multiplicité des modèles d’implants disponibles traduit l’absence de solution unique et la persistance de la question de la longévité. Pour y répondre, un modèle biomécanique du genou a été développé avec le laboratoire de biomécanique orthopédique de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Ce modèle simule les activités en charge de la vie quotidienne, marche, lever de chaise, montée et descente d’escaliers, afin d’orienter le dessin de l’implant vers de meilleures amplitudes de flexion et une congruence accrue.
Une congruence élevée répartit les contraintes de pression sur les surfaces et limite ainsi l’usure, l’objectif étant de réduire les zones de surpression. Les tests in vitro, conduits sur plusieurs millions de cycles de marche, évaluent la tenue de l’implant et son comportement à l’interface os-prothèse, y compris le remodelage osseux à dix ans. Soumis aux mêmes protocoles d’usure que les implants disponibles sur le marché, le dessin issu de cette démarche a donné d’excellents résultats. Pour le référent, cette approche illustre que la performance d’un implant se valide par une modélisation prédictive avant son emploi clinique.
Restaurer l'axe de la jambe : limites du standard et instrumentation sur mesure
La restauration de l’alignement constitue le deuxième levier. Avant prothèse, l’axe entre hanche, genou et cheville présente le plus souvent une désaxation ; la littérature recommande de réaligner ces trois points. Les outils standards reposent sur des radiographies de la jambe entière ou de profil, mais leur précision est limitée : dix degrés de flexion ou une rotation du pied modifient significativement les mesures, et la transposition d’un plan radiologique bidimensionnel à l’anatomie tridimensionnelle du genou reste imparfaite, faute d’accès direct à la hanche et à la cheville.
D’où le développement d’une planification préopératoire fondée sur un scanner ou une imagerie par résonance magnétique (IRM) reconstituant l’anatomie tridimensionnelle du patient. Des guides de coupe spécifiques, dessinés sur cette anatomie puis imprimés en trois dimensions, remplacent l’instrumentation standard et reproduisent la forme exacte du fémur et du tibia. Le geste vise un alignement précis entre hanche, genou et cheville dans les trois plans de l’espace, ainsi qu’une rotation fémorale correcte garantissant la stabilité en flexion et une course rotulienne harmonieuse. L’objectif annoncé est un système précis, peu invasif, simple d’usage et susceptible de réduire le temps opératoire.
Validation clinique de l'alignement personnalisé
La précision du positionnement a été contrôlée par fusion des images planifiées et postopératoires sur les cent premières prothèses posées avec cette planification tridimensionnelle, comparées à une série de trois cents prothèses standards posées l’année précédente par le même opérateur, sur des patients d’âges comparables. Sur le versant fémoral, l’implant a été positionné en moyenne à 0,2 degré près de face, 2 degrés de profil et 0,7 degré en rotation, paramètre habituellement le plus difficile à maîtriser dans la littérature ; côté tibial, l’écart était de 0,5 degré de face avec un positionnement quasi constamment conforme de profil.
Sur le plan fonctionnel, la flexion postopératoire récupérait plus vite et atteignait une différence significative de plus de six degrés en faveur de l’instrumentation sur mesure. Les scores de qualité de vie progressaient nettement, le niveau préopératoire inférieur à la population générale étant retrouvé dès trois mois puis dépassé à un an ; les valeurs étaient légèrement supérieures avec les guides personnalisés, sans atteindre toujours la significativité statistique. Pour le confrère, le message est que la qualité de l’alignement tridimensionnel conditionne à la fois la répartition des pressions, donc l’usure à long terme, et la vitesse de récupération fonctionnelle.
Suivi instrumenté de la fonction et implants intelligents
Au-delà des scores cliniques, souvent dépendants du patient et de l’observateur, l’analyse objective du mouvement apporte des données reproductibles. Faute de laboratoires adaptés au suivi prolongé en routine, des modules de capteurs inertiels ont été développés avec le laboratoire de mesure et d’analyse du mouvement de l’EPFL : portés à l’extérieur, ils enregistrent la cinématique et permettent, par calcul, d’estimer le comportement du genou opéré et controlatéral. Ils objectivent l’augmentation de l’amplitude articulaire après prothèse, la reprise d’une montée d’escaliers alternée et l’amélioration de la coordination, et ont notamment permis de distinguer le bénéfice des plateaux fixes chez le sujet âgé et des plateaux mobiles chez le sujet plus jeune, différence jusque-là indétectable.
Ces capteurs externes restent limités pour apprécier les forces, les pressions et le rôle des muscles, ligaments et capsule. D’où le projet SIMOS, implants intelligents pour la chirurgie orthopédique, associant cinq laboratoires de l’EPFL et le partenaire industriel Symbios Orthopédie, qui intègre capteurs de force et électronique dans la pièce intermédiaire en polyéthylène d’un implant standard de douze millimètres, avec transmission des données par couplage électromagnétique comparable à celui des pacemakers. L’objectif est un monitoring continu détectant précocement usure, descellement ou conflit, et adaptant rééducation et reprise sportive. Pour le référent, cette trajectoire dessine une prothèse de demain sur mesure, interactive et guidée par la demande clinique.
Type de vidéo
Conférences publiques
Intervenants
Prof. Brigitte Jolles-Haeberli
Partie du corps
Genou
Maladies
Année
2014
Thème de l'évènement
Chirurgie:
Pathologie:
Tendinites; Douleurs chroniques; Troubles liés au matériel
Thèmatique:
Prévention des blessures
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