ARTHRODÈSE SPINALE: BIOMÉCANIQUE DE L'INTERFACE OS-IMPLANT POUR L'AMÉLIORATION DE LA PRATIQUE CHIRURGICALE.

SPINAL ARTHRODESIS: BIOMECHANICS OF THE BONE-IMPLANT INTERFACE FOR THE IMPROVEMENT OF SURGICAL PRACTICE.

• Auteur / Autrice : Teddy Ketani mayindou
• Direction : Guillaume Haïat
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Paris 12 en cotutelle avec UNIVERSITE DE KINSHASA / FACULTE DE MEDECINE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Biomécanique (BIOMECA)

Mots clés

Mots clés libres

Biomécanique

Implant

Chirurgie osseuse

Ostéointégration

Biomechanics

Implant

Bone surgery

Osteointegration

Résumé

Dispositif médical pour l'analyse biomécanique du contact os-implant pour dans la chirurgie osseuse du rachis. Les implants utilisés en chirurgie osseuse et en particulier dans le rachis ont une importance capitale dans la prise en charge des patients. Ils permettent d'obtenir une bonne stabilité du segment pathologique du squelette, pour rétablir une fonction donnée ou pour obtenir une consolidation dans le contexte d'une fracture. Ces matériaux doivent être durables, assurer un confort de vie et de fonctionnalité. La chirurgie du rachis exige une précision millimétrique dans les procédures à cause de la proximité avec les éléments nobles dont l'atteinte peut générer des conséquences neurologiques dramatiques. Les indications en vigueur sont d'ordre dégénératif, du fait du vieillissement de la population et traumatique. Le rachis qui est une armature vertébro-disco-ligamentaire, considéré comme un contenant- protecteur des structures nobles (la moelle et les racines nerveuses) dont la fragilité est démontrée vis-à-vis de choc par percussion. Le déficit neurologique en post-opératoire peut également être lié à l'usage excessif du marteau. En pratique courante, la mise en place de ces implants, par exemple dans la pose des vis pédiculaires, l'usage préalable d'un marteau à impacter avec la broche guide est utilisé. L'importance est de traverser au préalable la partie corticale vers la partie trabéculaire du pédicule de la vertèbre est déterminée par la proprioception du chirurgien. Les changements de l'os cortical-trabéculaire et inversement sont des données empiriques pour le chirurgien. La précision est importante lors de l'impaction, peut éviter les chocs supplémentaires inutiles pouvant avoir un effet sur la moelle et les racines créant des lésions ou aggravant les lésions préexistantes. Nous allons utiliser une méthode basée sur la variation temporelle de la force destinée à déterminer l'épaisseur de la corticale pédiculaire à traverser par la méthode d'utilisation d'un marteau instrumenté. Notre approche, parfaitement sûre pour les patients, fera l'objet d'une preuve de concept, in vitro, ex vivo et sur sujets anatomiques. Sur la base des outils déjà mis au point au laboratoire, l'objectif du travail est de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu lors de la mise en œuvre de la méthode afin de l'améliorer et de la valider cliniquement. Le travail consistera à continuer le développement et l'industrialisation des prototypes disponibles pour les adapter aux configurations d'intérêt.

Medical device for biomechanical analysis of bone-implant contact for spinal bone surgery. The implants used in bone surgery and in particular in the spine are of capital importance in the management of patients. They make it possible to obtain good stability of the pathological segment of the skeleton, to restore a given function or to obtain consolidation in the context of a fracture. These materials must be durable, provide comfort of life and functionality. Spine surgery requires millimetric precision in the procedures because of the proximity to the noble elements, the attack of which can generate dramatic neurological consequences. The indications in force are degenerative, due to the aging of the population and traumatic. The spine, which is a vertebro-disco-ligament framework, considered as a container-protector of the noble structures (the marrow and the nerve roots) whose fragility is demonstrated vis-à-vis shock by percussion. The postoperative neurological deficit can also be linked to the excessive use of the hammer. In common practice, the placement of these implants, for example in the placement of pedicle screws, the prior use of a hammer to impact with the guide pin is used. The importance is to first cross the cortical part towards the trabecular part of the pedicle of the vertebra is determined by the proprioception of the surgeon. Cortical-trabecular bone changes and vice versa are empirical data for the surgeon. Accuracy is important during impaction, can avoid unnecessary additional shocks which can have an effect on the marrow and roots creating lesions or aggravating pre-existing lesions. We will use a method based on the temporal variation of the force intended to determine the thickness of the pedicular cortex to cross by the method of using an instrumented hammer. Our approach, which is perfectly safe for patients, will be subject to proof of concept, in vitro, ex vivo and on anatomical subjects. Based on the tools already developed in the laboratory, the objective of the work is to better understand the phenomena involved when implementing the method in order to improve it and validate it clinically. The work will consist in continuing the development and industrialization of the available prototypes to adapt them to the configurations of interest.