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Les progrès en chirurgie orthopédique sont constants et concernent entre autres les prothèses de hanche, les prothèses de genou, la chirurgie conservatrice (ostéotomies), la chirurgie ménisco-ligamentaire sous arthroscopie (reconstruction du ligament croisé antérieur, méniscectomie, suture méniscale…). Pour toutes ces interventions, des technologies de pointe telles que la chirurgie mini-invasive ou la chirurgie assistée par ordinateur sont aujourd'hui utilisables au quotidien.

POURQUOI UTILISER L’ORDINATEUR LORS DE LA MISE EN PLACE DE PROTHESES DE HANCHE ET DE GENOU ?

Les résultats des arthroplasties de hanche et de genou modernes peuvent être considérés comme excellents si l'on envisage la fixation entre l’os et la prothèse. On peut alors se poser la question suivante : pourquoi les chirurgiens se mettraient-ils soudain à utiliser des ordinateurs pour réaliser des interventions qu'ils pratiquent régulièrement ?

L’analyse des causes des deux principales complications rencontrées après mise en place des prothèses de hanche et de genou répond à cette question. Il s’agit des luxations de prothèses et de l'usure prématurée de certains composants prothétiques.

La luxation implique une réduction en urgence sous anesthésie et un changement d'implant en cas de récidive. Pour la hanche, plusieurs études scientifiques ont prouvé la relation directe entre la mauvaise position des implants et le risque de luxation. La fréquence des luxations représente un nombre non négligeable des 80 000 arthroplasties de hanche réalisées en France chaque année.

L'usure conduit à la production de débris dans l'articulation à l'origine d'une réaction de l’organisme entraînant la destruction de l’os au contact des prothèses. Ceci entraîne une mobilité des implants (« descellement « ) et la nécessité d'un changement plus ou moins associé à une greffe osseuse. Lors des reprises pour descellement ou usure de prothèse de hanche ou de genou, plus de 30 % des cas ont montré des signes plus ou moins importants de malposition.

L’objectif était donc pour les orthopédistes de trouver des instruments capables de les guider lors de la mise en place des prothèses de hanches et de genou pour éviter ces malpositions. Depuis le début des années 90, chirurgiens et ingénieurs travaillent ensemble pour mettre au point des logiciels de guidage informatique. C’est ainsi qu’est née la chirurgie assistée par ordinateur encore appelée navigation chirurgicale.

Celle-ci donne au chirurgien une vision en trois dimensions, pendant l’intervention en temps réel des structures osseuses sur lesquelles sont implantées les pièces prothétiques et calcule les paramètres permettant de vérifier le bon positionnement de celles-ci.

QUEL EST LE PRINCIPE DE LA CHIRURGIE ASSISTEE PAR ORDINATEUR ?

Pendant l’opération, une caméra infra-rouge reliée à un ordinateur est installée à proximité du champ opératoire (Figure 1). Cette caméra émet des signaux infra-rouges captés par des détecteurs infra-rouges fixés sur le patient. Cet échange de signaux pendant l’intervention permet l’acquisition de repères anatomiques propre à chaque patient. L’ordinateur est ainsi capable de reconstruire l’anatomie tridimensionnelle de chaque patient.

Lors de l’étape suivante, d’autres détecteurs infra-rouges sont fixés sur les instruments utilisés lors de la mise en place des pièces prothétiques, ce qui permet à l’ordinateur de connaître la positon dans l’espace de ces instruments. Après ces deux étapes, l’ordinateur a donc intégré l’anatomie tridimensionnelle du patient, ainsi que le positionnement dans l’espace des instruments chirurgicaux servant à la mise en place des pièces prothétiques.

L’ordinateur fait ensuite l’adéquation entre l’anatomie tridimensionnelle du patient et les pièces prothétiques. Cette adéquation est exprimée en valeurs angulaires lisibles par le chirurgien pendant l’intervention sur un écran de contrôle connecté à l’ordinateur (figure 2).

Ainsi, le chirurgien peut contrôler en direct pendant l’intervention la position des pièces prothétiques et s’assurer que leur positionnement est correct.

DES ETUDES SCIENTIFIQUES POUR VALIDER CES NOUVELLES TECHNOLOGIES ?

Comme pour toute technologie nouvelle appliquée au domaine médical, il faut valider par des études scientifiques ces nouvelles techniques. Ainsi après des études sur préparations anatomiques, des études cliniques ont été menées dans le respect des lois de bioéthiques relatives à la protection des personnes.

Dans le service, une première étude a comparé les résultats des prothèses de genou implantées grâce à la chirurgie assistée par ordinateur avec les résultats des prothèses implantées selon la technique conventionnelle.

De la même façon une autre étude a comparé les résultats de la mise en place des prothèses totales de hanche avec ou sans navigation chirurgicale.

Les résultats de ces études ont été présentés à Chicago au mois de mars 2006 lors du Congrès de l’AAOS (American Academy of Orthopedic Surgery) et à Paris au mois de novembre lors du congrès de la SOFCOT (Société Française de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique). Celles-ci ont mise en évidence une diminution significative des erreurs de positionnement des pièces prothétiques.

La collaboration entre ingénieur et chirurgien a toujours fait partie de notre pratique. Après une longue expérience dans la planification préopératoire et l’utilisation de prothèses de hanche sur mesure réalisée à partir de données tridimensionnelle (radiographie et scanner), l’utilisation de l’ordinateur pendant l’intervention est une nouvelle étape logique.

Figure 1 : La caméra infrarouge est connectée à l'ordinateur et à l'écran de contrôle.

Figure 2 : Des valeurs angulaires apparaissent pendant l’intervention sur l’écran de contrôle permettant au chirurgien de vérifier le bon positionnement des implants.

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Documentation

Septembre 2006

Beaufils P, Lerat JL, Nizard R, Lachere A, Radmanesh O, Hannouche D, Sedel L, Jenny JY, Miehlke RK, Giurea A, Lino L, Flecher X, Aubaniac JM, Argenson JN, Boeri C, Galaud B, Michaut M, Adam JM, Boisrenoult P, Fallet L, Charrois O, Saragaglia D, Plaweski S, Rossi Y, Cazal J, Merloz P, Julliard R, Chouteau J, Rollier JC, Benareau I, Moyen B.

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