Planification virtuelle préopératoire tridimensionnelle dans l’ostéotomie fémorale proximale dérotationnelle
Summary
Ce travail présente un protocole de planification chirurgicale détaillé utilisant la technologie 3D avec un logiciel open source gratuit. Ce protocole peut être utilisé pour quantifier correctement l’antéversion fémorale fémorale et simuler l’ostéotomie fémorale proximale dérotationnelle pour le traitement de la douleur antérieure au genou.
Abstract
La douleur antérieure au genou (AKP) est une pathologie courante chez les adolescents et les adultes. L’augmentation de l’antéversion fémorale (FAV) a de nombreuses manifestations cliniques, y compris AKP. Il y a de plus en plus de preuves que l’augmentation de la FAV joue un rôle majeur dans la genèse de l’AKP. De plus, ces mêmes preuves suggèrent que l’ostéotomie fémorale dérotationnelle est bénéfique pour ces patients, car de bons résultats cliniques ont été rapportés. Cependant, ce type de chirurgie n’est pas largement utilisé par les chirurgiens orthopédiques.
La première étape pour attirer les chirurgiens orthopédistes dans le domaine de l’ostéotomie rotationnelle est de leur donner une méthodologie qui simplifie la planification chirurgicale préopératoire et permet la prévisualisation des résultats des interventions chirurgicales sur ordinateur. À cette fin, notre groupe de travail utilise la technologie 3D. L’ensemble de données d’imagerie utilisé pour la planification chirurgicale est basé sur un scanner du patient. Cette méthode 3D est en libre accès (OA), ce qui signifie qu’elle est accessible à tout chirurgien orthopédique sans coût économique. En outre, il permet non seulement de quantifier la torsion fémorale, mais aussi d’effectuer une planification chirurgicale virtuelle. Fait intéressant, cette technologie 3D montre que l’ampleur de l’ostéotomie fémorale rotationnelle intertrochantérienne ne présente pas de relation 1:1 avec la correction de la déformation. De plus, cette technologie permet d’ajuster l’ostéotomie de sorte que la relation entre l’ampleur de l’ostéotomie et la correction de la déformation soit de 1:1. Cet article décrit ce protocole 3D.
Introduction
La douleur antérieure au genou (AKP) est un problème clinique courant chez les adolescents et les jeunes adultes. Il existe de plus en plus de preuves que l’augmentation de l’antéversion fémorale (FAV) joue un rôle important dans la genèse de AKP 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . De plus, ces mêmes preuves suggèrent qu’une ostéotomie fémorale dérotationnelle est bénéfique pour ces patients, car de bons résultats cliniques ont été rapportés 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . Cependant, ce type de chirurgie n’est pas largement utilisé dans la pratique clinique quotidienne chez les chirurgiens orthopédistes, en particulier dans le cas des adolescents et des jeunes patients actifs souffrant de douleurs antérieuresau genou 27, car les nombreux aspects controversés génèrent de l’incertitude. Par exemple, il a été observé que parfois la correction obtenue après l’ostéotomie n’est pas celle qui était prévue auparavant. C’est-à-dire qu’il n’y a pas toujours un rapport de 1:1 entre la quantité de rotation prévue lors de la réalisation de l’ostéotomie et la quantité de FAV corrigée. Ce résultat n’a pas été étudié à ce jour. C’est pourquoi elle fait l’objet du présent document. Pour expliquer l’écart entre l’ampleur de la rotation effectuée avec l’ostéotomie et l’ampleur de la correction de la FAV, on a émis l’hypothèse que l’axe de rotation de l’ostéotomie et l’axe de rotation du fémur peuvent ne pas coïncider.
L’un des principaux problèmes à traiter est de localiser avec précision l’axe fémoral de rotation et l’axe de rotation de l’ostéotomie. Le premier axe fémoral est l’axe fémoral mesuré sur la tomodensitométrie au moment du diagnostic du patient, tandis que le deuxième axe fémoral est l’axe fémoral mesuré après avoir effectué l’ostéotomie. Au cours de la dernière décennie, la technologie 3D est devenue de plus en plus importante dans la planification préopératoire, en particulier en chirurgie orthopédique et en traumatologie, pour simplifier et optimiser les techniques chirurgicales15,16. Le développement de la technologie 3D a soutenu la création de biomodèles anatomiques basés sur des tests d’imagerie 3D tels que CT, dans lesquels des implants prothétiques personnalisés peuvent être adaptés17,18,19 et des plaques d’ostéosynthèse peuvent être moulées en cas de fractures20,21,22. De plus, la planification 3D a déjà été utilisée dans des études antérieures pour analyser l’origine de la déformation dans les altérations unilatérales de torsion du fémur14. Actuellement, il existe plusieurs logiciels entièrement gratuits et adaptables à la plupart des ordinateurs et imprimantes 3D sur le marché, ce qui rend cette technologie facilement accessible à la plupart des chirurgiens dans le monde. Cette planification 3D permet de calculer avec précision l’axe initial de rotation du fémur et l’axe de rotation du fémur après la réalisation de l’ostéotomie intertrochantérienne. L’objectif principal de cette étude est de démontrer que l’axe de rotation de l’ostéotomie intertrochantérienne fémorale et l’axe de rotation du fémur ne coïncident pas. Cette technologie 3D permet de visualiser cet écart entre les axes et de le corriger par un ajustement de l’ostéotomie. Le but ultime est de stimuler un plus grand intérêt des chirurgiens orthopédistes pour ce type de chirurgie.
Ce protocole avec une méthodologie 3D est réalisé en quatre étapes fondamentales. Tout d’abord, les images CT sont téléchargées et le biomodèle 3D est créé à partir des fichiers DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) de la tomodensitométrie. Les tomodensitogrammes de meilleure qualité permettent d’obtenir de meilleurs biomodèles, mais signifient que le patient reçoit plus de rayonnements ionisants. Pour la planification chirurgicale avec des biomodèles, la qualité de la tomodensitométrie conventionnelle est suffisante. L’image DICOM d’un scanner se compose d’un dossier contenant de nombreux fichiers différents, avec un fichier pour chaque coupe CT réalisée. Chacun de ces fichiers contient non seulement les informations graphiques de la coupe CT, mais aussi les métadonnées (données associées à l’image). Pour ouvrir l’image, il est indispensable d’avoir un dossier avec tous les fichiers de la série (le CT). Le biomodèle est extrait de la totalité des fichiers.
Deuxièmement, pour obtenir le biomodèle 3D, il est nécessaire de télécharger le programme informatique 3D Slicer, un programme open-source avec de nombreux utilitaires. De plus, il s’agit du logiciel informatique le plus utilisé dans les laboratoires 3D internationaux et il a l’avantage d’être entièrement gratuit et téléchargeable depuis sa page principale. Comme ce logiciel est une visionneuse d’images radiographiques, l’image DICOM doit être importée dans le programme.
Troisièmement, le premier biomodèle obtenu avec 3D Slicer ne correspondra pas au modèle définitif, car il y aura des régions telles que la table CT ou des os et des parties molles à proximité qui n’ont aucun intérêt. Le biomodèle est « nettoyé » presque automatiquement avec le logiciel de conception 3D, MeshMixer, qui peut également être téléchargé directement depuis son site officiel gratuitement. Enfin, l’antéversion fémorale est calculée, et l’ostéotomie est simulée à l’aide d’un autre logiciel gratuit du Windows Store, 3D Builder.
Protocol
Representative Results
Discussion
La conclusion la plus importante de cette étude est que la technologie 3D permet la planification de l’ostéotomie fémorale dérotationnelle externe proximale. Cette technologie peut simuler la chirurgie qui doit être effectuée sur un patient spécifique sur l’ordinateur. C’est une technique simple, reproductible et libre qui utilise des logiciels adaptables à la plupart des ordinateurs. Le seul problème technique peut être que le logiciel 3D Builder ne fonctionne qu’avec le système d’exploitation Windo…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs n’ont aucune reconnaissance.
Materials
| 3D Builder | Microsoft Corporation, Washington, USA | open-source program; https://apps.microsoft.com/store/detail/3d-builder/9WZDNCRFJ3T6?hl=en-us&gl=us | |
| 3D Slicer | 3D Slicer Harvard Medical School, Massachusetts, USA | open-source program; https://download.slicer.org | |
| MeshMixer | Autodesk Inc | open-source program; https://meshmixer.com/download.html |
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