Qu'est-ce que la chirurgie orthopédique assistée par ordinateur (CAOS) ?

Qu'est-ce que la chirurgie orthopédique assistée par ordinateur (CAOS) ?

La chirurgie orthopédique assistée par ordinateur (CAOS) représente une avancée significative dans le domaine de l'orthopédie, intégrant une technologie informatique sophistiquée pour améliorer la précision et les résultats des procédures chirurgicales. Ce domaine interdisciplinaire combine la pratique orthopédique avec des principes d'ingénierie, d'informatique et de robotique, visant à améliorer divers aspects de l'intervention chirurgicale, notamment la planification préopératoire, le guidage peropératoire et l'évaluation postopératoire [2] [3]. Bien que sa mise en œuvre remonte aux années 1990, le CAOS reste un domaine dynamique de recherche et de développement, en constante évolution pour relever les défis complexes des maladies et blessures musculo-squelettiques [4].

Objectifs et résultats ciblés du CAOS

L'objectif fondamental du CAOS est d'optimiser les résultats opérationnels grâce à l'application stratégique de la technologie informatique. Dans des procédures telles que l'arthroplastie, où l'intégration précise de nouveaux composants dans l'anatomie du patient est primordiale, les technologies CAOS permettent aux chirurgiens d'atteindre plusieurs objectifs critiques [2] [4] :

• **Planification préopératoire :** facilite la planification précise du placement des composants, y compris la détermination des tailles d'implants appropriées adaptées à l'anatomie de chaque patient.
• ** Conseils peropératoires :** fournissant un retour d'informations en temps réel pendant l'opération, garantissant le strict respect du plan chirurgical prédéfini et améliorant la précision du positionnement des composants.
• **Évaluation postopératoire :** permet une évaluation complète du résultat chirurgical, permettant une mesure objective des résultats obtenus.

En offrant une visualisation et un contrôle améliorés, CAOS vise à réduire les erreurs humaines, à améliorer la longévité des implants et, à terme, à obtenir de meilleurs résultats fonctionnels pour les patients.

Approches procédurales dans CAOS

Les méthodologies CAOS sont conçues pour augmenter, plutôt que remplacer, les techniques chirurgicales traditionnelles. Les patients subissent généralement des examens préopératoires standard, mais CAOS introduit des outils supplémentaires, tels que des gabarits spécifiques au patient (des modèles imprimés en 3D de la structure squelettique) pour faciliter une planification préopératoire méticuleuse [4]. Les systèmes CAOS sont globalement classés en deux types [2] :

• **Systèmes actifs** : il s'agit de systèmes robotiques capables d'exécuter des procédures chirurgicales entières avec une intervention directe minimale du chirurgien.
• **Systèmes passifs :** dans ces systèmes, un programme informatique ou un dispositif robotique aide le chirurgien à réaliser la procédure, agissant comme un guide plutôt qu'un opérateur autonome.

Quel que soit le type de système, une navigation précise est cruciale. Trois méthodes de navigation principales sont utilisées dans CAOS [2] [4] :

• **Navigation basée sur la tomodensitométrie :** cette méthode utilise l'imagerie par tomodensitométrie (TDM) pour créer un modèle 3D détaillé de l'anatomie du patient. Ce modèle guide le chirurgien tout au long de la procédure, soit via des instructions étape par étape, soit via un retour en temps réel, améliorant considérablement la visualisation des repères anatomiques et la précision de la pose des implants prothétiques [2] [4].
• **Navigation basée sur la fluoroscopie :** les chirurgiens utilisent plusieurs images fluoroscopiques, prises sous différents angles, pour établir des repères pour le positionnement des instruments et des prothèses. Tout en fournissant des images statiques 2D ou 3D et en réduisant l'exposition aux rayonnements par rapport à l'imagerie continue, cette méthode n'offre pas de retour vidéo en temps réel [2] [4].
• **Navigation sans image :** cette approche permet de construire un modèle anatomique numérisé sans imagerie préopératoire. Au lieu de cela, il fait référence aux données de tests orthopédiques, telles que la rotation des articulations et les angles de flexion/extension. Cela élimine l'exposition aux radiations et peut réduire le temps opératoire, bien que sa précision dépende fortement de la compétence du chirurgien à saisir des valeurs précises [2] [4].

Avantages de la chirurgie orthopédique assistée par ordinateur

Le principal avantage du CAOS réside dans sa capacité à améliorer considérablement l'**exactitude et la précision** des procédures orthopédiques [6] [7] [8] [9]. Cette précision améliorée peut entraîner plusieurs avantages :

• **Placement optimal des implants :** positionnement plus précis des implants prothétiques, ce qui peut contribuer à une meilleure biomécanique et potentiellement prolonger la durée de vie de l'implant.
• **Complications réduites :** en minimisant les erreurs dans les coupes osseuses et l'alignement des composants, le CAOS peut réduire le risque de complications postopératoires.
• **Formation améliorée :** CAOS constitue un outil inestimable pour la formation des nouveaux chirurgiens, en fournissant des conseils visuels et des commentaires en temps réel qui facilitent la compréhension des repères anatomiques complexes et des étapes procédurales [12] [13].

Limites et défis

Malgré ses avantages, le CAOS est confronté à plusieurs limitations qui ont entravé son adoption généralisée au sein de la communauté orthopédique [5] [3] :

• **Augmentation des coûts :** L'intégration de la technologie informatique et des équipements spécialisés entraîne des dépenses hospitalières plus élevées, qui sont souvent répercutées sur le patient. De plus, la couverture d'assurance pour les procédures CAOS peut être incohérente en raison de l'état de recherche en cours [3].
• **Exposition aux rayonnements :** les systèmes de navigation basés sur la tomodensitométrie impliquent intrinsèquement une exposition accrue aux rayonnements pour le patient [2]. Bien que les systèmes basés sur la fluoroscopie réduisent ce phénomène, ils peuvent prolonger la durée de la procédure lorsque les chirurgiens s'arrêtent pour acquérir des images [2].
• **Courbe d'apprentissage :** les chirurgiens ont besoin d'une formation spécialisée pour utiliser efficacement les systèmes CAOS, ce qui peut représenter un obstacle à l'adoption.
• **Données sur les résultats à long terme :** Même si les études indiquent une exactitude et une précision supérieures, des preuves concluantes concernant des améliorations significatives à long terme des résultats opératoires ou des taux de révision constamment inférieurs continuent d'émerger en raison du développement relativement récent de ces technologies [10] [11].

État de développement actuel et perspectives futures

Le CAOS est principalement utilisé dans la chirurgie des implants du genou, où des coupes précises des os fémoraux et tibiaux sont essentielles, et pour faciliter le placement des composants acétabulaires dans la chirurgie de la hanche, où une inclinaison correcte de la cupule est cruciale [3] [4]. Les recherches en cours se concentrent sur la réduction des coûts et de l'exposition aux radiations, avec des développements prometteurs dans l'imagerie échographique pour le guidage chirurgical [14]. Bien qu'il ne soit pas encore universellement accepté, le CAOS est reconnu pour son potentiel à révolutionner la formation orthopédique et à améliorer les normes chirurgicales.

Conclusion

La chirurgie orthopédique assistée par ordinateur représente une puissante fusion d'expertise médicale et d'innovation technologique. En offrant une précision accrue, des capacités de planification améliorées et des conseils en temps réel, CAOS est extrêmement prometteur pour faire progresser les soins orthopédiques. Relever les défis actuels liés aux données sur les coûts, les radiations et les résultats à long terme sera crucial pour une intégration plus large dans la pratique clinique. À mesure que la technologie continue d'évoluer, le CAOS est sur le point de jouer un rôle de plus en plus vital dans l'élaboration de l'avenir de la chirurgie orthopédique, bénéficiant ainsi aux patients grâce à des traitements plus précis et plus efficaces.

Références

[1] Nolte Lutz P., Beutler Thomas (2004). "Principes de base du CAOS". Blessure. 35 : 6-16. est ce que je:10.1016/j.injury.2004.05.005. PMID 15183698. [2] Mavrogenis, Andreas F. ; Savvidou, Olga D. ; Mimidis, Georges ; Papanastasiou, John; Koulalis, Dimitrios; Demertzis, Nikolaos ; Papagelopoulos, Panayiotis J. (01/08/2013). "Navigation assistée par ordinateur en chirurgie orthopédique". Orthopédie. 36 (8) : 631-642. est ce que je:10.3928/01477447-20130724-10. ISSN0147-7447. PMID 23937743. S2CID 15590221. [3] Joskowicz, Léo ; Hazan, Eric J. (2016). "Chirurgie orthopédique assistée par ordinateur : changement incrémental ou changement de paradigme ?". Analyse d'images médicales. 33 : 84-90. est ce que je:10.1016/j.media.2016.06.036. PMID 27407004. [4] Zheng, Guoyan ; Nolte, Lutz P. (2015). "Chirurgie orthopédique assistée par ordinateur : état actuel et perspectives futures". Frontières de la chirurgie. 2 : 66. est ce que je :10.3389/fsurg.2015.00066. ISSN2296-875X. PMC 4688391. PMID 26779486. [5] Gøthesen, Øystein ; Samoureux, James ; Havelin, Leif; Askildsen, Jan Erik ; Malchau, Henrik ; Furnes, Ove (06/07/2013). "Un modèle économique pour évaluer le rapport coût-efficacité de la chirurgie d'arthroplastie du genou assistée par ordinateur en Norvège". Troubles musculo-squelettiques BMC. 14 (1) : 202. est ce que je :10.1186/1471-2474-14-202. ISSN1471-2474. PMC 3722089. PMID 23829478. [6] Sidon, Eli ; Steinberg, Ely L. (2012). "Etude de précision d'un nouveau logiciel de chirurgie orthopédique assistée par ordinateur". Journal européen de radiologie. 81 (12) : 4029-4034. est ce que je:10.1016/j.ejrad.2012.07.016. PMID 22883531. [7] Du, Hailong ; Hu, Lei ; Li, Changsheng ; Wang, Tianmiao ; Zhao, Lu ; Li, Yang ; Mao, Zhi ; Liu, Daohong; Zhang, doublure (01/09/2015). "Faire progresser la chirurgie orthopédique assistée par ordinateur à l'aide d'un dispositif hexapode pour la réduction des fractures diaphysaires fermées". Le Journal international de robotique médicale et de chirurgie assistée par ordinateur. 11 (3) : 348-359. est ce que je:10.1002/rcs.1614. ISSN1478-596X. PMID 25242630. S2CID 20076831. [8] Stiehl, James B. ; Zut, David A. (01/01/2015). « Quelle est la précision de l'évaluation des écarts par ordinateur dans la PTG ? Orthopédie clinique et recherche connexe. 473 (1) : 115-118. est ce que je:10.1007/s11999-014-3785-5. ISSN0009-921X. PMC 4390933. PMID 25034979. [9] Dubois-Ferrière, Victor; Gamulin, Axel; Chowdhary, Ashwin ; Fasel, Jean; Séterne, Richard ; Assal, Mathieu (2016). "Réduction de la syndesmose par chirurgie orthopédique assistée par ordinateur avec navigation : faisabilité et précision dans une étude cadavérique". Blessure. 47 (12) : 2694-2699. est ce que je:10.1016/j.injury.2016.10.009. PMID 27810152. [10] Lüring, C. ; Kauper, M. ; Bathis, H. ; Perlick, L. ; Beckmann, J. ; Grifka, J. ; Tingart, M. ; Rath, B. (01/03/2012). "Un suivi de cinq à sept ans comparant la PTG assistée par ordinateur et à main levée en ce qui concerne les paramètres cliniques". Orthopédie internationale. 36 (3) : 553-558. est ce que je:10.1007/s00264-011-1297-4. ISSN0341-2695. PMC 3291781. PMID 21674288. [11] Burnett, R. Stephen J. ; Caserne, Robert L. (01/01/2013). "L'arthroplastie totale du genou assistée par ordinateur ne présente actuellement aucun avantage clinique prouvé : une revue systématique". Orthopédie clinique et recherche connexe. 471 (1) : 264-276. est ce que je:10.1007/s11999-012-2528-8. ISSN0009-921X. PMC 3528921. PMID 22948522. [12] Cobb, J.P. et al. : La navigation réduit la courbe d'apprentissage dans le resurfaçage de l'arthroplastie totale de la hanche, page 90, Orthopédie clinique et recherche connexe (463) [13] Picard, Frédéric ; Moholkar, Kirti ; Grégori, Alberto ; Profond, Kamal ; Kinninmonth, Andrew (2014). "(vii) Rôle de la chirurgie assistée par ordinateur (CAS) dans la formation et les résultats". Orthopédie et traumatologie. 28 (5) : 322-326. est ce que je:10.1016/j.mporth.2014.08.006. [14] Facturation, Seth ; Kang, Hyun Jae ; Cheng, Alexis ; Boctor, Emad ; Kazanzides, Pierre ; Taylor, Russell (01/06/2015). "Enregistrement mini-invasif pour la chirurgie orthopédique assistée par ordinateur : combinant l'échographie suivie et les points de surface osseuse via l'algorithme P-IMLOP". Journal international de radiologie et de chirurgie assistées par ordinateur. 10 (6) : 761-771. est ce que je:10.1007/s11548-015-1188-z. ISSN1861-6410. PMID 25895079. S2CID 20127344.

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