Notions concernant la cicatrisation osseuse

La cicatrisation osseuse

Ostéosynthèse biologique

Principe et intérêts

Le principe de l’ostéosynthèse biologique est issu de l’analyse des limites et des inconvénients de l’ostéosynthèse anatomique avec fixation rigide dans le traitement de certaines fractures. La reconstruction anatomique combinée à une stabilisation rigide permet une répartition des contraintes entre l’os et l’implant ce qui réduit les risques de fractures de fatigue. Cependant si la colonne osseuse n’est pas complètement reconstruite et que quelques petites pertes de substance osseuse persistent, de fortes contraintes peuvent se développer à hauteur du foyer de fracture retardant la formation du cal et la cicatrisation osseuse .L’ostéosynthèse biologique apparaît donc comme une alternative au traitement par réduction anatomique et fixation rigide. L’ostéosynthèse biologique associe un abord minimal du foyer de fracture voire une réduction à foyer fermé à une fixation moins rigide que par le passé. Elle consiste à préserver un environnement favorable à la cicatrisation autour du foyer de fracture  Le foyer de fracture est réduit selon le principe de l’ostéosynthèse d’alignement c’est-à-dire en réalisant un alignement des deux fragments osseux proximal et distal dans les différents plans de l’espace sans intervenir sur le foyer de fracture. Il n’y a pas d’intervention sur les esquilles afin d’en préserver la vascularisation ; ainsi le chirurgien n’aggravera pas les dégâts tissulaires provoqués par le traumatisme initial.
L’ostéosynthèse d’alignement privilégie la préservation de l’intégrité de l’hématome fracturaire à la stabilité. Elle respecte le concept de l’ostéosynthèse biologique qui consiste à obtenir une stabilité optimale (mais pas maximale) du foyer de fracture pour une préservation optimale des tissus mous . La cicatrisation se fera par seconde intention avec la formation d’un cal.L’approche chirurgicale doit être la moins invasive possible. Ceci va de l’approche fermée à l’approche ouverte se limitant au minimum nécessaire à la mise en place correcte  des implants. Les anglos-saxons préconisent une technique qualifiée d’ « open but do not touch » c’est-à-dire que le foyer de fracture est mis à jour pour visualiser l’alignement des fragments principaux mais sans intervention directe sur les esquilles (2, 3, 43). Cette approche consiste à rendre à l’os sa longueur initiale et à obtenir un alignement adéquat des deux segments osseux avec le minimum de perturbation des tissus mous environnants. Les fragments ne sont pas réduits anatomiquement et sont laissés attachés aux tissus mous qui s’y insèrent. Le temps chirurgical est plus court ce qui réduit le risque d’infection et la cicatrisation est plus rapide. D’un point de vue mécanique, le système de fixation doit limiter le niveau des  contraintes à un seuil permettant la cicatrisation per secundam. Les fractures comminutives distribuent les mouvements entre les deux fragments principaux sur de grandes longueurs ce qui diminue les déformations relatives inter fragmentaires à un niveau permettant la cicatrisation osseuse. Toutefois, à chaque mise en charge du membre, la totalité des efforts passe par l’implant ce qui rend son risque de rupture par fatigue important. Le respect maximal de la vascularisation du foyer de fracture au cours de l’intervention a pour but l’obtention d’une cicatrisation aussi rapide que possible. La prise en charge des efforts par le cal au fur et à mesure de sa mise en place diminue d’autant ceux subis par les implants et diminue ainsi le risque de rupture en fatigue. Si le montage n’est pas assez rigide, une déformation plastique peut survenir rapidement, suivie éventuellement d’une rupture. A l’inverse, dans ce type de fracture un montage trop rigide ne stimule pas le cal périosté et retarde la cicatrisation ce qui peut entraîner la rupture de la plaque par fatigue (26, 45, 51, 52). Cette nouvelle approche a permis d’améliorer le pronostic de ces fractures tout en diminuant les délais de consolidation.
La mobilisation active et précoce du membre permet d’éviter les risques de maladie fracturaire et améliore les conditions de la cicatrisation en accélérant la solidité du cal. Dans une étude rétrospective, Johnson et al. ont comparé la reconstruction anatomique associée à une fixation par plaque et le pontage par plaque lors de fractures fémorales comminutives présentant plus de 4 fragments. Ils n’ont pas observé de différence concernant le temps d’hospitalisation, l’alignement du membre, et les éventuelles complications. Mais le temps opératoire est plus court et les images radiologiques de cicatrisation plus rapide chez les chiens traités par la méthode de pontage du foyer de fracture par plaque (30).

Choix des implants

Les contraintes mécaniques qui s’exercent sur un foyer comminutif sont importantes et supportées uniquement par l’implant dans les premiers stades de la guérison. Bien que les techniques d’ostéosynthèses biologiques raccourcissent les délais de consolidation, les ruptures d’implant sont encore possibles. Les risques de rupture sont augmentés dans le cas d’un foyer comminutif de petite taille où tous les efforts se concentrent sur une courte distance .Il était conseillé il y a quelques années, dans le cadre d’une réduction anatomique d’utiliser des plaques surdimensionnées (type 4,5 large), voire des plaques d’allongement dans ce cas de figure. Les montages réalisés étaient extrêmement rigides, l’ostéogenèse peu stimulée et les délais de consolidation très longs. Les systèmes d’implants communs utilisés pour stabiliser les fractures traitées par ostéosynthèse biologique sont : les plaques seules, les constructions plaque – clou (le clou situé dans l’axe neutre de l’os absorbant les forces de flexion dommageables pour la plaque, et la plaque protégeant le foyer de fracture des forces de rotation et de compression (15, 16 18)), les clous verrouillés ou les combinaisons plaque et fixateur externe temporaire (le .fixateur travaillant alors en tension). Ces implants permettent de réaliser des montages mécaniquement satisfaisants, préservant la vascularisation du foyer sans pour autant être  trop rigides ; le foyer de fracture est donc stimulé, la cicatrisation est accélérée, le cal osseux se formant rapidement il y a moins de contraintes sur les implants et plus sur la colonne osseuse (21, 44). Les cerclages ne sont généralement pas utilisés car leur mise en place augmente souvent le risque de lésion de la vascularisation ou des tissus mous liés aux fragments (4, 53).

Table des matières

INTRODUCTION
1ERE PARTIE : GENESE DE L’ETUDE
I. Notions concernant la cicatrisation osseuse
II. Ostéosynthèse biologique
II.1. Principe et intérêts
II.2. Choix des implants
III. Le montage mixte clou centromédullaire – plaque VCP
III.1. Plaques VCP
III.1.a. Caractéristiques générales
III.1.b. Propriétés mécaniques
III.2. Association clou – plaque
III.2.a. Intérêts liés à l’utilisation du clou centromédullaire
III.2.b. Influence de la taille du clou
III.3. Nombre de vis à utiliser
2EME PARTIE : NOTIONS DE BIOMECANIQUE
I. Biomécanique générale : définitions
I.1. Force et déplacement
I.2. Contrainte et déformation
I.3. Module d’élasticité
II. Biomécanique du fémur
II.1. Analyse de la marche
II.2. Orientation et norme de la force de réaction articulaire
III. Application à l’ostéosynthèse : problématique
3EME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
I. Matériel et méthode
I.1. Les échantillons
I.1.a. Prélèvement des fémurs
I.1.b. Conservation et préparation des fémurs
I.2. Réalisation des montages d’ostéosynthèse
I.2.a. Enclouage
I.2.b. Ostectomie et mise en place de la plaque
I.3. Inclusion des fémurs dans la résine
I.3.a. Verticalisation des fémurs
I.3.b. Inclusion dans la résine
I.4. Mise en place des jauges d’extensométrie
I.5. Test mécanique
I.5.a. Technique de mise en charge
I.5.b. Acquisition des données
I.5.c. Transformation des données
I.6. Analyse statistique
II. Résultats
II.1. Comportement mécanique global
II.2. Comportements mécaniques locaux
II.2.a. Déformation du clou
II.2.b. Déformation de la plaque
II.2.c. Déplacement du foyer de fracture
II.2.d. Estimation des énergies de déformation des implants
III. Discussion
III.1. Protocole expérimental
III.1.a. Les échantillons
III.1.b. Choix de la taille du clou
III.1.c. Choix des configurations testées
III.1.d. Choix de la position du fémur
III.1.e. Choix des conditions de mise en charge
III.1.f. Choix de la taille des vis
III.2. Résultats
III.2.a. Répétabilité des tests
III.2.b. Variabilité inter fémur
III.2.c. Raideur globale des montages
III.2.d. Déformation du clou
III.2.e. Déformation de la plaque
III.2.f. Energies de déformation des implants
III.2.g. Déplacement du foyer de fracture
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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