Apport de l’imagerie dans l’évaluation des modifications biomécaniques du rachis neuromusculaire fixé par une instrumentation bipolaire

Contribution of imaging to the evaluation of biomechanical modifications of the neuromuscular scoliosis fixed by bipolar instrumentation

• Auteur / Autrice : Mathilde Gaume
• Direction : Wafa Skalli, Claudio Vergari, Lofti Miladi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique et ingénierie pour la santé
• Date : Soutenance le 21/06/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Paris ; 2013-....) - Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Paris ; 2013-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Arnaud Dubory
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Wafa Skalli, Claudio Vergari, Lofti Miladi, Arnaud Dubory, David Mitton, Susana Quijano-Roy, Guillaume Riouallon, Pauline Assemat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : David Mitton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie médicale

Biomécanique

Dissertation universitaire

Scoliose

Mots clés libres

Scoliose neuromusculaire

Instrumentation sans greffe

Enraidissement rachidien.

Neuromuscular Scoliosis

Fusionless Surgery

Bipolar Technique

Minimally Invasive Fusionless Surgery;

Growth Guided Surgical Technique

Résumé

Les scolioses d'origine neuromusculaire sont liées à des anomalies du tonus musculaire, dont le pronostic est aggravé par l'atteinte des muscles axiaux et respiratoires. Le schéma thérapeutique classique consiste en la mise en place d'un traitement orthopédique par corset, suivi par une arthrodèse à l'adolescence. Dans le cas de déformations précoces et rapidement progressives, des techniques chirurgicales d'instrumentation sans greffe permettent de préserver un potentiel de croissance en attente de l'arthrodèse. Cependant, ces techniques comportent un taux élevé de complications, mécaniques et infectieuses, ce qui a amené l'équipe d'orthopédie de l'hôpital Necker à élaborer une technique innovante. Cette technique repose sur une instrumentation sans greffe bipolaire vertébro-pelvienne, réalisée par voie mini invasive. L'objectif principal de ce travail de thèse était d'analyser les résultats post-opératoires à 5 ans de recul chez ces patients. Nous avons remis en question la nécessité d’une arthrodèse vertébrale postérieure en fin de croissance, en raison du maintien de la correction des déformations, après maturation squelettique. Ces constations nous ont fait supposer la survenue d’un enraidissement spontané et progressif du rachis. Nous avons cherché à quantifier cet enraidissement, grâce à différents moyens d'imageries. Sur le plan osseux, la tomodensitométrie a permis de montrer que le montage préservait la croissance de la colonne vertébrale, tout en induisant la fusion de 93 % des articulaires postérieures. L’élastographie discale a apporté des informations complémentaires en montrant une augmentation significative de la rigidité discale. Enfin, l’IRM musculaire a permis de montrer que les muscles spinaux et de la cuisse étaient globalement préservés après la chirurgie, à l'exception du multifidus et du sartorius. En pratique clinique, il nous parait donc justifié de proposer un examen de tomodensitométrie à basse dose après 5 ans de recul, afin de quantifier l’enraidissement vertébral et valider l’absence d’indication de conversion en arthrodèse vertébrale postérieure. L’élastographie discale lombaire pourrait être un outil complémentaire.

Neuromuscular scoliosis is related to muscle tone abnormalities, which prognosis is worsened by the involvement of axial and respiratory muscles. The classic treatment consists of a brace, followed by arthrodesis in adolescence. In cases of early and rapidly progressive deformities, fusionless surgery make it possible to preserve a growth potential while waiting for arthrodesis. However, these techniques provide a high rate of mechanical and infectious complications, which led the scoliosis surgeon team at Necker Hospital to develop an innovative technique. This technique is based on a fusionless bipolar fixation from the thoracic spine to the pelvis, performed by a minimally invasive approach. The main objective of this thesis was to analyze the outcomes at 5 years follow-up in these patients. We questioned the need for posterior vertebral arthrodesis at the end of growth, because of the stability of the correction at final follow-up. These findings led us to assume the occurrence of spontaneous and progressive stiffening of the spine. We sought to quantify this stiffening, using different imaging methods. On the bone level, CT scans showed that the construct preserved the growth of the spine, while inducing the fusion of 93% of the facet joints. Discal elastography provided additional information by showing a significant increase in disc stiffness. Finally, muscle MRI showed that the spinal and thigh muscles were globally preserved after surgery, except for the multifidus and sartorius. In clinical practice, it therefore seems justified to us to propose a low-dose CT scan after 5 years of follow-up, to evaluate the spinal stiffening and to validate the absence of indication for conversion to posterior spinal arthrodesis. Lumbar disc elastography could be a complementary useful tool.