Introduction :
Le recours à des simulations numériques capables de mimer le comportement des membres et des tissus qui le composent est une voie de plus en plus explorée pour limiter le nombre d’essais cliniques et les études expérimentales sur animaux ou sur cadavres. Dans ce cadre, nous proposons de développer un jumeau numérique de doigt qui sera utilisé pour dimensionner des systèmes médicaux comme le garrot doigt ou des simulateurs à la chirurgie. Des essais numériques permettent de proposer une optimisation des dispositifs médicaux avant une validation clinique finale.

Méthodes :
Cette étude expérimentale et numérique a été réalisée sur la plateforme d’imagerie et de robotique médicale, de biomécanique au sein d’un laboratoire de recherche. Un rayon digital a été segmenté à partir d’images IRM, pour obtenir un modèle numérique importé dans le code de calcul éléments finis ABAQUS. Chaque tissu mou, composant un doigt cadavérique, peau, graisse, nerfs, artère, veine, tendons ont été caractérisés mécaniquement. Les courbes d’essais ont ensuite été modélisées par des lois hyper élastiques avant d’être introduits dans le code ABAQUS, afin de corréler les résultats numériques aux résultats expérimentaux.

Résultats :
Le binôme chirurgien/biomécanicien était essentiel à ce travail à la fois expérimental et numérique à toutes les étapes. La compagne expérimentale a permis d’obtenir une base de données des caractéristiques mécaniques de tous les tissus mous composant le doigt. Cette base de données a aussi enrichie une base de données plus importante pour créer des données massives de Santé. Tous les éléments anatomiques du doigt ont été numérisés à partir des images IRM ce qui a permis de créer le modèle numérique. Les lois de comportement introduites dans le code ont permis de simuler le comportement biomécanique des tissus.

Discussion :
Une comparaison des essais expérimentaux et des données numériques a permis de valider le modèle. Les résultats ont permis de faire une première validation prometteuse à compléter par l’acquisition numériques d’autres images IRM et par des essais complémentaires sur tissus mous. Le modèle a tout de même pu être utilisé sur 2 applications : un garrot digital de doigt et un simulateur de chirurgie.

Conclusion :
La corrélation entre les images numériques et les essais expérimentaux pour obtenir des modèles en simulation doit continuer à être développer pour arriver à un jumeau numérique fidèle au segment anatomique. Le développement de systèmes médicaux pourra bénéficier de cet outil. Néanmoins, le couple chirurgien/mécanicien reste primordial à toutes les étapes de la conception.
 

Introduction :
La connaissance de la distribution des chargements mécaniques locaux dans les articulations de la main est cruciale pour comprendre les conséquences de pathologies telles que l’arthrose. La mesure in-vivo des chargements articulaires n’étant pas réalisable, leur détermination reste un défi nécessitant des modèles biomécaniques numériques complexes.
Cette étude consiste à développer et valider un nouveau modèle biomécanique de l’index pour estimer les chargements articulaires pendant une force maximale en position pinch grip. Ce modèle « hybride » combine deux approches mathématiques permettant de prendre en compte les composants anatomiques de la main et un actionnement réaliste de la force des tendons.

Méthodes :
Six sujets droitiers ont réalisé des préhensions d’objet en pinch grip pouce-index. Un capteur de force a été utilisé pour enregistrer la force appliquée sur l’objet et la position 3D des os de la main a été suivie à l'aide d’une technique de capture de mouvement. Ces données expérimentales ont été utilisées comme données d’entrée dans un modèle musculosquelettique permettant de déterminer numériquement les efforts musculaires.
Ces efforts ont été utilisés pour piloter un modèle par éléments finis. Pour ce dernier, la modélisation numérique a été réalisée à l’aide de CT-scan d’un sujet droitier permettant d’obtenir la géométrie osseuse grâce à une étape de segmentation. Le cartilage, les tendons fléchisseurs et extenseurs ainsi que les ligaments ont été modélisés en 3D suivant l’anthropométrie du patient.

Résultats :
Pour les articulations IPD, IPP et MCP, les chargements articulaires maximaux étaient de 32,6 ± 9,0 MPa, 34,0 ± 8,4 MPa et 37,2 ± 7,5 MPa et les chargements articulaires moyens étaient de 6,9 ± 2,7 MPa, 6,2 ± 1,0 MPa et 7,2 ± 1,3 MPa, respectivement.

Discussion :


Conclusion :
L'accord entre les données expérimentales et les estimations numériques sur la force appliquée sur l’objet et les forces tendineuses suggèrent que ce nouveau modèle permet des simulations réalistes de la biomécanique digitale. De manière surprenante, les résultats montrent que les pressions aux articulations IPD et IPP sont fortes, équivalentes à celles de l’articulation MCP. Ce résultat contre-intuitif, puisque les chargements articulaires tendent classiquement à augmenter dans le sens disto-proximal, confirme que l’arthrose observée à ces articulations pourrait en partie avoir une origine mécanique.
Les développements cette méthode hybride permettront de simuler la main entière et d'autres tâches de la vie quotidienne. Une meilleure compréhension des déterminants mécaniques et des conséquences des pathologies articulaires ainsi que l’amélioration de la planification opératoire et du matériel chirurgical seront alors possibles.
 

Introduction :
L'amputation de la main est un traumatisme rare et d’une intensité intense. La replantation et l'allogreffe après ce type de blessure nécessitent une réorganisation importante du cerveau. La plasticité cérébrale est indispensable pour une récupération fonctionnelle après atteinte du système nerveux central. L’objectif est d’étudier la plasticité cérébrale par imagerie fonctionnelle tout au long de la phase de rééducation dans les suites d’une lésion nerveuse périphérique.

Méthodes :
Un patient de 17 ans, bucheron, a bénéficié d’une replantation de la main non dominante après amputation traumatique au niveau du quart distal de l’avant-bras. Après 18 jours d'hospitalisation et une rééducation en centre spécialisé, le suivi clinique et par explorations fonctionnelles (EMG et IRM fonctionnelle avec séquences T1 3D MP-RAGE, GRE BOLD et EPI) été réalisé pendant 2 ans.

Résultats :
La prise en charge de ce patient a permis d'obtenir un excellent résultat fonctionnel
permettant une réinsertion sociale et professionnelle réussie. Les examens électroneuromyographiques à 18 mois confirmait la régénération nerveuse prédominante dans les différents territoires. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle objective le recrutement de zones motrices secondaires et accessoires pour les mouvements simples et complexes, dépendant habituellement majoritairement de l'aire motrice primaire. Les sensibilités fine et thermo-algique révèlent l’activation de l’ensemble du gyrus postcentral droit mais aussi une hyper sollicitation des gyri pré et post centraux controlatéraux.

Discussion :
Cette plasticité révèle que la projection cérébrale de la main se retrouve sur plusieurs aires corticales favorisant ainsi la réorganisation intrinsèque après une lésion nerveuse centrale ou périphérique. Cette modularité a également été constatée chez l'Homme lors des transferts tendineux ou amputations de membres. Les aires motrices peuvent être réorganisées en l'espace de quelques minutes ce qui exclut toute croissance axonale ou naissance de nouvelles synapses au sein de la zone motrice principale. Il existe donc des inhibiteurs physiologiques et réversibles inter-neuronaux au sein du cortex moteur. L'apprentissage et la répétition des gestes favorisent la plasticité cérébrale par la modification des représentations motrices au sein du cortex moteur primaire, soulignant l'importance d'une rééducation précoce et durable après toute atteinte aux nerfs afférents

Conclusion :
Il existe une réelle plasticité cérébrale dynamique dont l’équilibre dépend des influences inhibitrices et excitatrices exercées sur les neurones corticaux. Toute perturbation de cet équilibre impose au cerveau de s’adapter aux nouvelles circonstances afin de réintégrer la main comme unité fonctionnelle du corps.

mots cles : plasticité cérébrale, imagerie fonctionnelle, aires motrices, replantation main
 

Introduction :
Le but de cette étude était de comparer la précision de l'évaluation de la déformation des cals vicieux extra-articulaires du radius distal à l'aide de mesures radiographiques par rapport à une méthode tridimensionnelle (3D) impliquant des modèles osseux informatiques 3D.

Méthodes :
Des patients consécutifs qui avaient un cal vicieux du radius distal extra-articulaire ont été inclus. Des radiographies standards et des scanners des deux poignets (pathologique et sain controlatéral) ont été réalisés. La pente radiale, l'inclinaison radiale et la variance ulnaire ont été mesurées sur les radiographies. Les données de la tomodensitométrie ont été utilisées pour créer des modèles de surface osseuse 3D des deux radius. La pente radiale 3D, l'inclinaison radiale 3D, la variance ulnaire 3D et la déformation en rotation axiale ont été calculées en utilisant des plans de références.

Résultats :
Seize patients âgés en moyenne de 40 ans (22 à 57 ans) ont été inclus. Les trois valeurs 3D étaient corrélées positivement avec leurs valeurs radiographiques correspondantes. Néanmoins, la pente radiale 3D et l'inclinaison radiale 3D étaient légèrement inférieures à leurs correspondantes radiographiques. La différence quantitative entre la méthode 3D et les radiographies simples était en moyenne de 2 ° pour le groupe à déformation dorsale et de 3 ° pour le groupe de déformation palmaire. La variance ulnaire 3D était significativement plus élevée que la variance ulnaire radiographique en moyenne de +1,3 mm pour les cals vicieux à déformation dorsale (p = 0,002) et de +0,6 mm pour les cals vicieux à déformation palmaire (p = 0,007). La méthode 3D nous a permis de mesurer l'étendue de la déformation en rotation axiale, qui était de 9 ° en moyenne (extrêmes 2 à 21 °).

Discussion :


Conclusion :
Malgré de faibles différences, les mesures effectuées sur des radiographies simples et des modèles osseux informatiques 3D semblent toutes deux précises pour évaluer la déformation des cals vicieux extra-articulaires du radius distal. Notre méthode 3D semble fournir une mesure plus précise de la variance ulnaire, en particulier pour les cas avec déformation dorsale, et est utile pour mesurer la déformation en rotation axiale. Cette technique a également l'avantage de pouvoir planifier virtuellement la correction et d'imprimer en 3D des guides d'aide à la réalisation de l'ostéotomie et de la réorientation de l'épiphyse distale du radius.
 

Introduction :
L’examen de première intention dans le bilan diagnostic du poignet douloureux est la radiographie standard. Cependant, les radiographies 2D fournissent des informations limitées et sont sujettes à des biais de chevauchement et de projection osseuse. L’objectif de notre travail est de présenter une méthode de reconstruction de la main en 3D à partir de radiographies biplanes et de la comparer au gold standard scannographique.

Méthodes :
Notre méthode consiste à déformer un modèle générique de la main et du poignet et à la rétro projeter sur des radiographies biplanes par des processus manuels et automatiques. 6 mains saines ont été imagées. La justesse de la méthode a été évaluée par une comparaison entre les reconstructions des radiographies biplanes et les reconstructions correspondantes des scanners. L'erreur moyenne de la distance entre le point et la surface a été calculée ainsi que la mesure de 3 paramètres cliniques (longueur du scaphoïde, profondeur du radius, hauteur du trapèze) pour comparer les deux modes de reconstruction. La fiabilité de la méthode (variabilité inter- et intra-opérateurs) a été mesurée selon la norme ISO 5725 et la précision de la reconstruction a été estimée en considérant l'intervalle de confiance de 95% (IC 95%) comme 2 x les écarts types de la précision.

Résultats :
En moyenne, pour tous les os de la main, la différence point à surface entre les reconstructions par radiographies biplanes et par tomodensitométrie était de 0,27 mm. La distance moyenne entre les paramètres cliniques mesurés sur la reconstruction 3D à partir du CT-scan et les radiographies biplanes était d'environ 0,7 mm pour la longueur du scaphoïde, 1,3 mm pour la profondeur du radius et 0,6 mm pour la hauteur du trapèze. De plus, la variabilité inter-observateurs a montré une précision à 95% CI inférieure à 0,5 mm pour tous les os en ce qui concerne la reconstruction de la surface, inférieure à 1,5 mm pour la position des os dans l'espace.

Discussion :
La méthode actuelle permet d'obtenir une reconstruction 3D précise de la main et du poignet par rapport au scanner segmenté traditionnel. En améliorant l'automatisation de la méthode, cela nous permettrait d'obtenir rapidement des informations objectives sur la position des os dans l’espace.

Conclusion :
L'intérêt de cette méthode réside dans le diagnostic précoce de certaines pathologies ligamentaires (instabilité carpienne) et possède également des implications allant de la planification chirurgicale à la modélisation manuelle personnalisée par éléments finis.
 

Introduction :
Aujourd'hui controversée en raison du risque de rejet immunitaire et de la morbidité secondaire à la prise d'un traitement immunosuppresseur au long cours, l'allotransplantation de membre supérieur reste pourtant actuellement la seule option thérapeutique pour une reconstruction ad integrum du membre supérieur. Alors que les techniques chirurgicales d'allotransplantations de membres supérieurs sont désormais bien codifiées, elles font l’objet d’une recherche et d'un perfectionnement constant grâce à l'innovation dans le domaine des nouvelles technologies comme l'impression 3D. Néanmoins, la mise en place d'une telle activité en routine clinique requiert une préparation rigoureuse et implique une coordination optimale des équipes médicales et paramédicales. Les répétitions cadavériques des différents temps opératoires au laboratoire d’anatomie constituent une étape clé indispensable pour garantir le succès de ces interventions.

Méthodes :
Notre série rapporte les résultats descriptifs issus de 10 répétitions cadavériques sur sujets frais d’allotransplantations d’avant-bras. Une leçon anatomique à la craie au tableau noir a été préalablement dispensée aux équipes chirurgicales et paramédicales afin de définir les bases anatomiques de ce type de transplantation. Des modélisations et impressions 3D issues des scanner pré-transplantations des patients en attente de transplantation ont été réalisées.

Résultats :
À ce jour, 7 séances de répétitions ont été réalisées à l’École de Chirurgie du Fer à Moulin (Assistance Publique des Hôpitaux de Paris). Deux séances ont été réservées aux répétitions appliquées au prélèvement du donneur. Quatre séances ont été réservées aux répétitions du prélèvement, à la préparation du receveur et à la réalisation de l’allotransplantation jusqu’à la fermeture cutanée. Les impressions de modèles 3D ont été utilisés pour les répétitions des ostéotomies et ostéosynthèses des futurs patients en attente de transplantation.

Discussion :
Ce type d'intervention exceptionnelle, complexe et longue nécessite une préparation assidue des équipe et un apprentissage rigoureux des étapes chirurgicales qui seront le garant d'un bon déroulement opératoire lors de l'intervention en diminuant le temps opératoire et en limitant les risques d'erreurs. La connaissance parfaite de l'anatomie et des variations anatomiques de cette région est un pré-requis indispensable.

Conclusion :
Dans le cadre d’une mise en place d’activité clinique d’allotransplantation de membres supérieurs, le retour au laboratoire d’anatomie est un prérequis indispensable pour la préparation des équipes chirurgicales et paramédicales à ce type d’intervention exceptionnelle.
 

Introduction :
La formation à la microchirurgie est un atout pour les chirurgiens orthopédistes militaires qui traitent fréquemment des plaies de la main ou des nerfs en opérations extérieures. L’objectif de cette étude était d’évaluer un modèle de simulation de chirurgie microvasculaire destiné à préparer les internes avant leur inscription à une formation diplômante classique.

Méthodes :
Une étude expérimentale a été menée pour évaluer la progression technique et la satisfaction d’internes militaires de chirurgie utilisant un modèle basé sur des nouilles japonaises et comportant quatre épreuves de difficulté croissante. Les critères d’évaluation objectifs comprenaient : le maniement des instruments, la répartition et la qualité des points de suture. La durée des anastomoses et les réponses au questionnaire d’autosatisfaction SAMS (Structured Assesment of Microsurgery Skill) ont également été analysées.

Résultats :
Neuf internes de différentes spécialités ont participé à l’étude. La qualité de leurs anastomoses et leur satisfaction moyennes étaient significativement augmentées entre la première et la dernière séance : respectivement 7,2/15 versus 10,7/15 (p <0,05) et 37,5/70 versus 47,5/70 (p<0,05). A l’inverse, la durée opératoire moyenne diminuait significativement au fil des séances (92 min versus 52 min, p<0,001).

Discussion :


Conclusion :
Ce modèle de simulation semble constituer une initiation satisfaisante à la microchirurgie qui pourrait limiter le recours au modèle l’animal. Il pourrait aussi s’appliquer à la formation continue des chirurgiens militaires n’exerçant la microchirurgie que de façon occasionnelle en opérations extérieures.
 

Introduction :
Le niveau de performance d’un chirurgien pour une technique chirurgicale donnée s’étend de 1 (débutant) à 5 (expert). Le « compagnonnage » permet d’acquérir le niveau 3. La « simple expérience » permet rarement d’acquérir le niveau 5, contrairement à la « pratique délibérée » qui consiste à améliorer sa performance en se fixant des objectifs d’apprentissage à partir de son propre retour d’expérience. L’hypothèse était que les résultats de l’apprentissage d’une technique d’ostéosynthèse de fractures du radius distal étaient meilleurs par « pratique délibérée » que par « compagnonnage » ou « simple expérience ».

Méthodes :
Le matériel comprenait 4 chirurgiens chargés d’ostéosynthéser 15 fractures par méthode MIPO (minimally invasive plate osteosynthesis). Les interventions étaient filmées par une caméra HD. Les 5 premières fractures (E1) étaient opérées après « compagnonnage », les 5 suivantes après avoir lu un article et visionné une vidéo de référence (E2), et les 5 dernières après avoir visionné et commenté 20 courtes vidéos montrant les erreurs possibles (E3). Chaque vidéo était notée de 1 (mauvais) à 5 (excellent) pour chacun des 20 items d’une grille OSATS, donc 10 consacrés aux gestes de base (B) et 10 spécifiques MIPO (S).

Résultats :
Pour les gestes de base, la moyenne OSATS sur 50 E1=31, E2=31, E3=43. Pour les gestes spécifiques, la moyenne OSATS sur 50 E1=25, E2=29, E3=48. Pour la totalité des gestes (B+S), la moyenne OSATS sur 100 E1=56, E2=60, E3=91.

Discussion :
Notre étude a permis de confirmer que la méthode de « pratique délibérée » était plus efficace que la méthode de « simple expérience » pour améliorer sa performance. La « pratique délibérée » comprend 4 étapes essentielles : 1) avoir un but bien défini 2) être motivé pour améliorer sa performance 3) recevoir un retour d’expérience immédiat 4) avoir de nombreuses possibilités de répétition et de raffinement progressif de sa performance. L’hypothèse principale était vérifiée puisque les résultats de l’apprentissage d’une technique MIPO mesurés par OSATS étaient significativement meilleurs avec une solution vidéo-assistée que par « compagnonnage » ou « simple expérience ».

Conclusion :
La méthode de « pratique délibérée » vidéo-assistée devrait se généraliser afin de d’optimiser la courbe d’apprentissage et d’améliorer la gestion des risques en chirurgie.
 

Introduction :
En 1982, dans le numéro Ann. Chir. Main, 1, 3, 265-267, I.A KAPANDJI, faisait paraître un article bilingue appelé « Technique de raccourcissement du radius » dans la maladie de Kienböck.

Le Dr IA KAPANDJI se posait alors la question de « comment réaliser pratiquement ce raccourcissement dans le mimimum de temps et de complication ».

Méthodes :
Il déplorait, qu’à main levée, c’est à dire sans guide ancillaire : «  cette technique est assez délicate et pendant sa réalisation, il existe au moins un moment où le montage est précaire. »

Il imaginait alors « un protocole opératoire basé sur l’utilisation d’un matériel ancillaire simple permettant une opération rapide ».

En pratique, sa proposition comprenait deux gabarits complémentaires et dédiés à l’usage d’une « plaque à compression dynamique à la face inférieure concave », « à 6 trous » modifiée.

Résultats :
Plus de trente ans plus tard et alors que l’ancillaire en question n’a jamais vraiment été distribué, un chirurgien de la génération suivante, se posait, les mêmes questions…face aux mêmes difficultés mais cette fois sur l’ulna.

Ce second chirurgien ignorait les travaux préalables de son confrère, validant à son insu, l’adage « En médecine, tout a été écrit mais tout n’a pas été lu »… mais, finalement, ses conclusions rejoignaient son illustre prédécesseur.

Discussion :
Cette vidéo-flash se propose :

- de rendre hommage à IA KAPANDJI, en détaillant sa solution issue de ces réflexions biomécaniques lumineuses, exemple typique de la capacité d’innovation de cette époque héroïque,

- comparer, en analysant l’offre actuelle d’ancillaires de raccourcissement diaphysaire, deux démarches différentes : simplicité radicalement chirurgicale à plaque générique d’un côté versus sophistication d’ingénieurs à plaques propriétaires de l’autre.

- analyser la difficulté de produire et mettre à disposition aujourd’hui des innovations utiles aux chirurgiens (et donc au patient) dans le cas d’interventions rares donc non rentables d’un point de vue industriel.

Conclusion :
Conclusion : Sortie de la tête de chirurgiens, une telle solution d’ostéotomie simplifie le geste en le rendant reproductible rendant service au chirurgien et in fine à son patient. En pratique, ce type d’innovation ne peut être que directement géré par la profession.