Alignement dans les prothèses totales de genou

Introduction

La polémique autour de l’objectif d’alignement idéal des PTG est ancienne. Historiquement, « restaurer » un alignement mécanique neutre par des coupes osseuses alignées à l’axe mécanique a été suggéré car il offrait aux patients le meilleur compromis fonction/survie des implants à long terme. Plus récemment, des questions ont été soulevées pour savoir si ces objectifs devraient évoluer vers des concepts plus anatomiques et spécifiques aux patients, la restauration de la mécanique laissant le pas à une restauration plus cinématique du genou. Afin d’apprécier les difficultés d’un tel changement dans les objectifs d’alignement et visualiser les écueils à éviter, il faut d’abord comprendre le raisonnement en faveur du positionnement des prothèses de genou selon un alignement mécanique neutre.

Histoire de l’alignement des PTG

Les pionniers de la PTG ont été confrontés à des patients en situation de handicap extrême et ont recherché une solution durable et fiable à leur proposer. Ainsi, les premières prothèses étaient des charnières non anatomiques [1]. Par rapport au traitement médical ou à une arthrodèse d’emblée, les résultats étaient bons. Cependant, un grand nombre de patients ont continué à ressentir des douleurs et des taux élevés de réopération ont été signalés. La solution à ces problèmes a été trouvée dans la conception d’implants non contraints. John Insall et Michael Freeman ont développé les premières prothèses à glissement à partir desquelles les concepts modernes ont évolué [2]. Ces implants ont permis une amélioration significative des résultats fonctionnels et de la survie sans révision des prothèses de genoux de deuxième génération. Afin d’éviter une défaillance prématurée et la nécessité d’une révision précoce, l’idée d’aligner chaque composant sur l’axe mécanique du membre inférieur a été prônée comme règle absolue (figure 13.1). D’un point de vue purement mécanique cette philosophie permet de limiter l’exposition des implants et des interfaces os-ciment-implant à un stress en cisaillement excessif.

Figure 13.1 (Cliquez pour agrandir) Schématisant la logique des « pionniers », coupes callées sur l’axe mécanique des os sus- et sous-jacents pour obtenir un « alignement systématique ». Illustrations: Cyrille Martinet.

L’analyse des implants de seconde génération déposés lors de reprise a révélé que les défauts d’alignement étaient des facteurs de risque de « descellement et d’enfoncement du composant tibial ». La technique chirurgicale de référence correspondait ainsi à la pose d’implant avec des coupes osseuses fémorales distales et tibiales effectuées perpendiculairement à l’axe mécanique et une libération des tissus mous réalisée pour équilibrer les espaces en flexion et en extension [3].

L’obtention d’un alignement neutre est devenue un objectif admis pour la réalisation d’une PTG durable. Dans la pratique, ceci est obtenu en essayant d’aligner les coupes fémorales distales et tibiales aux axes mécaniques de chaque os (figure 13.2).

L’implant tibial et le carter fémoral sont ainsi alignés et un alignement neutre du membre est obtenu. L’alignement peut également être décrit par la position de la ligne de Maquet. Jeffery et al. [4] ont examiné l’alignement du membre opéré, sur des télémétries en position debout, des deux membres inférieurs après PTG, leurs résultats ont montré que le descellement d’implant était plus fréquent lorsque la ligne de Maquet tombait en dehors du tiers central du genou. La réalisation de coupes symétriques alignées mécaniquement est devenue de ce fait l’objectif à atteindre pour une PTG réussie.

Figure 13.2 (Cliquez pour agrandir) Les différentes philosophies d’alignement proposées au cours du temps. Cette philosophie a été contestée par Parratte et al. [5] qui ont analysé la survie à 15 ans de PTG selon l’alignement postopératoire du membre opéré.

Ils ont trouvé dans leur série de 398 PTG cimentées de seconde génération que non seulement un alignement postopératoire neutre (HKA: 180 ± 3 degrés) ne protégeait pas du risque de descellement, mais surtout que les patients porteurs de prothèses non parfaitement alignées présentaient une survie tout à fait comparable aux patients parfaitement alignés.

Cette étude est la pierre angulaire de toute la réflexion moderne concernant l’alignement des prothèses, elle s’appuie sur l’exploitation de la base de données de la Mayo Clinic et sur une évaluation de la survie sans révision impartiale. Une mise à jour des données à 20 ans de recul est en cours et devrait confirmer les résultats retrouvés à 15 ans.

Insatisfaction et évolution des mentalités

Initialement réservée aux patients avec invalidités majeures et déformations sévères, les deux premières générations d’implants visaient l’obtention d’une longévité de l’articulation prothétique maximale. La PTG est désormais proposée à des patients plus jeunes, plus actifs présentant un degré moindre de limitation fonctionnelle et de plus grandes attentes en termes de bénéfices fonctionnels. Les patients demandeurs de PTG réclament aujourd’hui une restauration de leurs capacités fonctionnelles préarthrosiques, de sorte que l’attention du chirurgien doit se concentrer sur la satisfaction des patients et non plus sur leur douleur et/ou leur handicap.

Nam et al. [6] décrivent une préoccupation croissante concernant l’insatisfaction des patients après PTG. Bien que 90 % des patients de leur cohorte aient exprimé leur satisfaction générale vis-à-vis de leur PTG, 33 à 54 % ont signalé des problèmes persistants, allant de douleurs résiduelles à des difficultés à monter les escaliers. Le design prothétique a été évoqué comme une source possible des symptômes postopératoires, mais des études récentes ont démontré que les patients ne présentent pas des résultats significativement différent après réalisation d’une prothèse de conception récente (troisième génération) par rapport aux anciens modèles.

Recentrage sur les objectifs d’alignement

Avec une population de patients de plus en plus exigeants et peu d’amélioration dans la satisfaction liée au développement d’implants modernes, une attention particulière a été portée sur des objectifs d’alignement.

Bellemans et al. [7] ont montré que le genou natif n’a pas tendance à être aligné parfaitement. L’interligne articulaire, formée par le valgus relatif du fémur distal et le varus relatif du tibial proximal, conduit à une articulation inclinée avec une moyenne de 1,8 degré de varus chez des sujets sains de sexe masculin et 0,8 degré chez les sujets sains de sexe féminin.

Les résections osseuses alignées sur un axe mécanique neutre conduiront donc à retirer plus d’os sur le versant médial du fémur distal et plus d’os sur le versant latéral que médiale du tibia proximal. L’interligne articulaire résultante est ainsi perpendiculaire à l’axe mécanique neutre du membre considéré. Ces résections asymétriques ne permettent pas, cependant, de rétablir l’anatomie « physiologique » des ligaments collatéraux. En conséquence, une libération interne est souvent nécessaire pour équilibrer l’espace de l’extension et la laxité naturelle du ligament collatéral latéral (LCL) en flexion. L’augmentation de la satisfaction de nos patients suppose peut-être un changement du paradigme d’alignement des implants vers une restauration « cinématique » et non mécanique du genou prothésé.

Changement de paradigme: alignement cinématique

Les « techniques systématiques » d’alignement, mécanique ou anatomique, avaient un sens lors des balbutiements de l’arthroplastie du genou, lorsque la qualité des implants et méthodes de fixation étaient rudimentaires et nécessitaient un « environnement biomécanique » adéquat. Les améliorations technologiques récentes du PE, des techniques de fixation et des « outils de précision » pour le positionnement des implants pourraient potentiellement permettre une restauration en toute sécurité de la totalité ou d’une partie de l’alignement frontal constitutionnel du patient. Ces éléments ont réouvert un débat soulevé par le Pr Parratte et le Dr Pagnano il y a presque dix ans [5]. Les défenseurs d’une restauration individuelle de l’alignement du membre inférieur après PTG se fondent notamment sur les résultats des prothèses ultracongruentes du genou. Ces implants ont démontré d’excellents résultats fonctionnels, une usure minimale et une excellente survie, même dans un contexte de déformation constitutionnelle conservée.

Une autre illustration de ce paradoxe a été rapportée dans plusieurs études ne retrouvant pas d’effet délétère d’un alignement postopératoire anormal après PTG, sur la survie des implants et leurs résultats cliniques, le défaut de correction, même involontaire, dans la correction de la déformation en varus pouvant même conduire à de meilleurs résultats par rapport à la restauration d’un alignement neutre [8]. Il est également pertinent de noter que l’interligne articulaire des patients présentant un varus constitutionnel reste relativement parallèle au sol [9], ce qui peut être mécaniquement bénéfique après la pose d’une prothèse (figure 13.3).

Figure 13.3 (Cliquez pour agrandir) Le maintien d’un interligne parallèle au sol malgré un varus du genou droit de 7° (HKA: 173°).

S’engouffrant dans les interrogations laissées ouvertes par ce débat, de nouvelles techniques alternatives de pose de PTG tendant à maintenir l’alignement du membre dans sa déformation d’origine ont été récemment mises au point. Ces techniques peuvent être définies comme « entièrement anatomique » lorsque l’alignement préarthrosique du patient est rétabli ou « hybride » quand seule une partie de l’anatomie du patient est préservée (compromis d’alignement). Une nouvelle classification des options d’alignement pour PTG a été récemment publiée pour décrire ces différentes options (tableau 13.1). Nous décrirons dans cette sous-partie ces deux grands courants d’idées qui incarneront peut-être le futur de l’alignement de nos PTG.

Tableau 13.1 (Cliquez pour agrandir) Résumé des différences entre réalisations d’une PTG alignée mécaniquement ou cinématiquement.

Philosophie entièrement anatomique (« fully anatomic ») visant à rétablir l’alignement natif du genou 3D préarthrosique

La technique d’alignement cinématique (kinematic alignment [KA]) est une technique de resurfaçage du genou, illustrant cette philosophie. Cette nouvelle technique est née de nouveaux concepts de biomécanique du genou mis en évidence en 2005 avec la description des trois axes qui régissent le mouvement de la rotule et du tibia par rapport au fémur: l’axe de flexion de la rotule, l’axe flexion-extension du tibia (axe cylindrique ou transcondylien) et l’axe de rotation du tibia (ou axe longitudinal) [10] (figure 13.4). Par la suite, Howell et al. [11, 12] ont imaginé cette technique KA pour le positionnement des PTG, où les implants sont alignés sur les axes cités précédemment et visent à restaurer les surfaces articulaires préarthrosiques. L’alignement cinématique est donc « spécifique au patient », sans nécessité d’une évaluation ou d’une planification préopératoire complexe.

Figure 13.4 (Cliquez pour agrandir) Schéma des trois axes qui régissent le mouvement de la rotule et du tibia par rapport au fémur selon la définition d’Howell.

Axe de flexion de la rotule, axe flexion-extension du tibia (axe cylindrique ou transcondylien) et axe de rotation du tibia (ou axe longitudinal). Source: Howell SM1, Howell SJ, Hull ML.J Bone Joint Surg Am. 2010 Jan ; 92(1):98-104. doi: 10.2106/JBJS.H.01566.

La technique d’alignement cinématique utilise de nouveaux repères pour définir l’orientation 3D des implants fémoral et tibial. La seule similarité avec la technique d’alignement mécanique réside dans le positionnement sagittal du composant fémoral, toutes les autres étapes sont spécifiques à la technique: la rotation de l’implant fémoral est neutre tandis que la rotation de l’implant tibial est fixé parallèlement à la ligne bissectrice, la corticale externe du plateau tibial, latéral; la coupe fémorale distale et la coupe tibiale sont anatomiques et réalisées parallèlement à l’interligne articulaire après prise en compte de l’usure (utilisation d’un guide de référence fémoral); la pente tibiale est fixée parallèlement au plateau tibial médial.

La technique KA peut être réalisée par un ancillaire « classique », permettant l’analyse de l’épaisseur des pièces osseuses réséquées (FuZion™, Zimmer, Warsaw, États-Unis), un ancillaire utilisant la technologie d’instrumentation sur mesure (patient specific instrumentation, PSI), ou par l’utilisation d’un ancillaire fondée sur la navigation (chirurgie assistée par ordinateur, CAO) [13]. Chaque option a ses avantages et ses inconvénients : l’instrumentation classique est rentable, mais a pour principal inconvénient l’extrême difficulté à juger en peropératoire du positionnement final des implants ; la création d’un ancillaire PSI nécessite l’utilisation d’une imagerie 3D préopératoire supplémentaire, et entraîne un temps de planification préopératoire potentiellement long impliquant le chirurgien ainsi qu’un surcoût. La navigation bien que chronophage permet:

  • De prendre en compte l’usure articulaire
  • De définir avec précision l’anatomie du patient (alignement du membre et de l’obliquité, position de l’interligne articulaire)
  • D’ajuster les coupes osseuses

La technique KA présente l’intérêt d’être très reproductible, probablement parce qu’elle ne conduit qu’à un resurfaçage osseux, sans prendre en compte la notion de positionnement des implants vis-à-vis de l’axe mécanique des membres. Ainsi les instruments classiques (guides, viseurs intramédullaires) référençant les axes du membre deviennent inutiles, les points de repère pour le positionnement des implants sont articulaires uniquement, et permettent une « approche spécifique du patient » (figure 13.5).

Figure 13.5 (Cliquez pour agrandir) Radiographie d’un patient de 61 ans à deux ans, postopératoire d’une PTG alignée cinématiquement.

État des connaissances concernant le KA

Deux études randomisées contrôlées, avec des cohortes d’environ 50 patients, publiées récemment ne retrouvent aucune différence dans l’axe mécanique moyen postopératoire (HKA debout) entre PTG KA et mechanical alignment (MA), mais soulignaient une plus grande variabilité de l’angle HKA postopératoire et un interligne articulaire plus valgus pour le groupe KA [14, 15]; ces résultats peuvent signifier que la plupart des patients arthrosiques ne présentent pas une déformation constitutionnelle sévère.

Les rapports cliniques concernant les PTG posées selon la technique KA sont limités mais font état d’excellents résultats à court et moyen termes. Les résultats fonctionnels sont encourageants avec une amélioration importante des scores fonctionnels (OKS, WOMAC et KSS), des taux élevés de satisfaction et de genoux oubliés. Les douleurs résiduelles postopératoires semblent nettement inférieures à celles retrouvées avec la technique MA (odds ratio, OR = 5), de même, la cinématique du genou opéré semble plus physiologique. Les deux études randomisées contrôlées comparant les techniques MA et KA ont trouvé des résultats fonctionnels « sensiblement » meilleurs (deux points WOMAC, un point OKS) pour les patients opérées avec la technique KA. Ces études randomisées contrôlées ont rapporté des résultats à court terme (un à deux ans) et aucune différence statistique n’a été signalée pour les taux de réintervention et de révisions d’implants. Sur la base de ces études, la technique KA avec utilisation d’implant conservant les ligaments croisés semble être efficace et sûre, avec d’excellents résultats cliniques et un très faible taux de complications. Ces meilleurs résultats cliniques des techniques KA contre MA pourraient être la conséquence d’une restauration reproductible d’une cinématique physiologique du genou.

Il est important de noter qu’avec l’essor de cette nouvelle technique se posent des préoccupations nouvelles, qui devront impérativement être évaluées dans le futur. En effet, les indications de la technique KA ne sont pas encore bien définies et il est hautement probable que tous les patients ne soient pas éligibles pour un alignement cinématique, parce que certaines anatomies natives sont pathologiques et prédisposent non seulement à la détérioration initiale de la fonction du genou, mais aussi à des complications prothétiques.

Au final, la meilleure reproductibilité chirurgicale et les meilleurs résultats fonctionnels de la technique KA devraient conduire à une réduction du taux de révisions à moyen terme et, si les préoccupations mentionnées ci-dessus se vérifiaient, elles pourraient être responsables d’un taux de révision à long terme augmenté. Les avantages et inconvénients de la technique KA versus MA sont répertoriés dans le tableau 13.1.

Philosophie « hybride » visant un compromis d’alignement

Alignement mécanique ajusté (AMA)

Si peu d’auteurs font la promotion d’une technique alternative pour les PTG, l’AMA est défini comme une adaptation de la technique de MA conventionnelle avec hypocorrection en faveur du maintien d’un varus constitutionnel. La technique reste principalement soutenue par les principes de MA mais avec un réglage spécifique pour chaque patient dans l’alignement coronal des implants. Par conséquent, les déformations constitutionnelles légères à modérés sont préservées tandis que les déformations constitutionnelles plus importantes sont « atténuées ». La technique chirurgicale AMA n’a pas encore été précisément rapportée, mais il semble que le réglage soit effectué sur le versant fémoral, les promoteurs de cette technique visant à maintenir l’implant tibial aligné mécaniquement. Cette technique permet de mieux adapter l’anatomie postopératoire d’une plus grande proportion de patients atteints d’arthrose, réduisant ainsi la nécessité de la libération des tissus mous et le risque d’instabilité, ce qui pourrait améliorer la biomécanique du genou. Seules deux études cliniques disponibles à ce jour rapportent d’excellents résultats fonctionnels [16, 17], notamment la série lyonnaise des patients de Philippe Neyret qui a montré que conserver du varus fémoral donnait d’excellents résultats fonctionnels en cas de varus préopératoire [17]. Fait intéressant, le concept de « technique de MA ajusté » avait déjà été proposée dans le passé pour traiter les genu valgum ; en ajustant la coupe fémorale (maintien de 3 degrés de valgus fémoral), les auteurs avaient obtenu des résultats à long terme excellents en termes de fonction et de survie.

Alignement cinématique ajusté (AKA) [18]

Plutôt que d’adopter une technique KA pour tous les patients, comme proposé par Howell et al., certains auteurs prudents ont opté pour un compromis lors de l’exécution d’une PTG sur des patients ayant une déformation importante ou une obliquité de l’interligne articulaire. Ces auteurs recommandent de faire une « technique KA » ajustée pour les patients avec une déformation coronale globale supérieure à 3 degrés d’HKA et/ou des surfaces fémorales distales ou tibiales supérieures à 5 degrés d’obliquité par rapport à leur axe mécanique. Les auteurs respectent ainsi une « zone de sécurité » d’alignement. À l’inverse, avec la technique AMA mentionnée précédemment, avec des coupes affinées sur le côté fémoral, l’ajustement de l’alignement dans la technique AKA se fait sur le côté tibial ; cette stratégie d’ajustement vise à respecter le principe cinématique d’alignement du composant fémoral avec l’axe d’Eckhoff. En utilisant cette approche, les auteurs rapportent d’excellents résultats à court terme [18]. Malheureusement, les résultats fonctionnels n’ont pas été comparés entre les patients ayant reçu une PTG selon la philosophie KA ou AKA.

Conclusion

Bien que l’alignement mécanique pour PTG avec l’objectif d’alignement neutre ait abouti à de bons résultats globaux à long terme, cette technique semble être associée à des limites conceptuelles insolubles conduisant à une cinématique perfectible du genou prothésé, une instabilité potentielle par asymétrie des écarts en flexion et en extension, et des résultats fonctionnels parfois décevants. En dépit de diverses améliorations conceptuelles des implants et des instruments de précision, les résultats cliniques des PTG alignées mécaniquement semblent être arrivés à une phase de plateau. Par conséquent, des techniques chirurgicales plus anatomiques visant à restaurer une partie (techniques AMA et AKA) ou l’ensemble de la déformation frontale constitutionnelle (techniques KA) ont été développées. Leurs résultats sont prometteurs et l’alignement cinématique des PTG est une technique attrayante permettant une réflexion spécifique pour chaque patient. Cependant, les preuves rapportées de leur efficacité et de leur sécurité à mi-parcours doivent être mis en balance avec les problèmes potentiels liés à leurs indications (sélection des patients) et à la survie à long terme (non rapportée) des implants utilisés.

Vous venez de lire le chapitre Alignement dans les prothèses totales de genou de l’ouvrage Prothèses totales de genou ouvrage sous la direction de S. Lustig et S. Parratte

Sébastien LUSTIG
Centre Albert Trillat, Groupement hospitalier Nord, université Lyon I, 103 grande rue de la Croix-Rousse, 69004 Lyon

Sébastien PARRATTE
Service d’orthopédie et traumatologie, Institut du mouvement et de l’appareil locomoteur, CHU Sud, hôpital Sainte-Marguerite, 270 boulevard Sainte-Marguerite, 13009 Marseille

Ce chapitre a été écrit par

Matthew P. ABDEL
Mayo Clinic, Orthopaedic surgery, Rochester, Minnesota, États-Unis

Sam OUSSEDIK
Trauma and orthopaedic surgery, University College London Hospitals, 235 Euston Road, NW1 2BU London , Royaume Uni

Charles RIVIÈRE
MSK Laboratory, Charing Cross Hospital, Imperial College London, London W6 8RP, Royaume Uni

Matthieu OLLIVIER
Service d’orthopédie et traumatologie, Institut du mouvement et de l’appareil locomoteur, CHU Sud, hôpital Sainte-Marguerite, 270 boulevard Sainte-Marguerite, 13009 Marseille

Références

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