Depuis Maurice Muller, dans les années 1980, la planification sur des radiographies standard est la planification de

référence pour les prothèses totales de hanche. L’apparition de la numérisation des images et du scanner a permis de déve-lopper des logiciels performants de planification. Dans un grand nombre de pathologies le scan-ner a surclassé la radiographie par sa précision millimétrique et la possibilité d’avoir une visuali-sation en trois dimensions. Sept ans d’utilisation d’un logiciel de planification basé sur le scan-ner et sa confrontation avec la radiographie standard m’ont per-mis de préciser les insuffisances de la planification radiologique conventionnelle.

La planification radiographique utilise une radiographie de bas-sin de face, avec des critères de qualité strict : distance faisceau plaque fixe, en position debout, les genoux en extension et les pieds en rotation interne maxi-mum. Ceci permet d’obtenir théoriquement une vue de face de la hanche avec un agrandissement identique à celui des calques.

Il s’agit d’une image projetée de la hanche sur la plaque de radiographie. La corpulence du patient, la position vicieuse de la hanche, une bascule du bassin peuvent déformer cette image projetée. Ces approximations de planifications associées aux aléas peropératoires peuvent aboutir à des inégalités de lon-gueur ou de latéralisation signi-ficatives, facteurs de mauvais résultat fonctionnel.

Méthode

C’est pour essayer de diminuer ces imprécisions que j’ai choisi, depuis 2008, d’utiliser un logiciel basé sur des images scannogra-phiques.

Son avantage principal réside dans l’acquisition de coupes mil-limétriques qui permettent une planification dans les trois plans de l’espace, grâce à l’utilisation du logiciel HIP PLAN. (6,7,10)

Le logiciel HIP PLAN a été déve-loppé par le laboratoire Symbios. Le laboratoire Symbios a réalisé depuis 1990 plus de 16000 pro-thèses sur mesure. Cette activité de sur mesure représente la par-ticularité de ce laboratoire. Les informaticiens ont développé

un logiciel qui est maintenant à la disposition des chirurgiens. Il permet de planifier les prothèses de hanche à partir d’un scout view des membres inférieurs et une acquisition TDM millimé-trique sur le bassin, les genoux et les chevilles

Le choix d’une planification préopératoire sur scanner a concerné 392 dossiers sur 472

prothèses réalisées de 2008 à 2014. L’utilisation de la radiogra-phie standard a été conservée en règle pour les patients âgés et pour les deuxièmes côtés. Le logiciel permet d’utiliser plusieurs types d’implants dont une tige droite autobloquante angulée à 129°. J’utilise préférentiellement main-tenant cette tige dont l’angulation de 129° correspond à la valeur moyenne d’une base de données scannographiques (Fig. 1).

Cette tige droite à 129° permet de couvrir 85 % des situations. L’utilisation de tiges varisées, à high offset peut couvrir presque toutes les situations restantes. L’utilisation de tiges à 135° est devenue exceptionnelle. Dans de rares cas la planification montre qu’une prothèse sur mesure sera plus adaptée. Ceci a concerné 16

dossiers sur 472 prothèses soit 3,4 % des prothèses.

L’utilisation du logiciel consiste en une planification pas à pas basée sur 6 étapes successives :

Etape 1 : Le scout view de face et de profil permet de faire toutes les mesures extra et intra articu-laires de longueur (Fig. 2).

Etape 2 : La densité osseuse est mesurée de façon précise (mesure de la densité Hounsfield) sur le scanner et de détecter les ostéopo-roses ou les fémurs denses.

Etape 3 : Le positionnement du bassin utilise le plan de Lewinnek (plan de référence basé sur les épines iliaques antero supérieures et la symphyse pubienne). Celui-ci est calculé automatiquement par le logiciel. Il permet de quan-

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PLANIFICATION DE LA PROTHÈSE TOTALE DE HANCHELimites de la radiographie et apport du scanner

Christophe CASTELAIN

Clinique ARAGO - 187 A Rue Raymond Losserand - 75014 PARIS

Figure 1.

Figure 2 : Découverte d’une inégalité de longueur du tibia de 8 mm.

Figure 3 : plan de Lewinnek.

Figure 4 : Planification d’un cotyle 44.

Figure 5 : Mesure de la ligne bicondylienne.

Figure 6 : : Choix de la tige fémorale et mesure des contraintes osseuses.

tifier l’inclinaison et l’antéversion cotyloïdienne (Fig. 3).

Etape 4 : la planification du cotyle : L’acquisition 3D permet de mesurer le cotyle natif puis permet le choix et le positionne-ment du cotyle (Fig. 4).

Etape 5 : le positionnement du fémur : le logiciel va mesurer la ligne bi condylienne postérieure puis définir un fémur de face strict et de profil (Fig. 5). On peut alors préciser les repères du grand trochanter, de la fossette digitale et du petit trochanter. L’ensemble de ces mesures permet de définir la torsion fémorale, l’offset.

Etape 6 : la planification de la tige fémorale : on va pouvoir position-ner une tige, choisir la taille, éva-luer les contraintes sur l’os, mesu-rer la résection osseuse (que l’on comparera en peropératoire au pied à coulisse) et choisir la bille (Fig. 6 et 7). Le logiciel calcule automatiquement l’allongement et l’offset selon les implants choisis.

La maîtrise du logiciel HIP PLAN (Mac ou PC) nécessite idéalement une formation au cours d’un stage de deux jours. La planification d’une prothèse dure 15 minutes. Les premières

planifications sont encadrées par un ingénieur.

On peut contrôler en post opé-ratoire, sur un nouveau scanner, le positionnement des implants et superposer ce scanner à la plani-fication initiale.

On peut aussi l’utiliser pour les reprises de prothèses de hanche.

discussion

Les méthodes de planification d’une prothèse totale de hanche sont variées. Elles vont de l’ab-sence de planification à la plani-fication par des calques ou grâce à des logiciels développés sur des radiographies numérisées ou sur scanner. Il est bien sur possible de poser une prothèse totale de hanche sans planification (com-paraison de ce que l’on retire et ce que l’on met). On peut aussi considérer que les erreurs de lon-gueur inférieures au centimètre ou la médialisation d’une prothèse sont sans véritable conséquence. Ces possibilités ne seront pas évoquées. Vouloir obtenir la meil-leure planification possible a pour objectif de restituer l’anatomie la plus parfaite possible à la fois pour l’articulation de la hanche mais aussi pour le genou et le rachis.

Une planification de prothèse consiste en une succession d’étapes qui sont toujours les mêmes.

- l’évaluation de la longueur à restaurer

- le choix et le positionnement du cotyle

- le choix et le positionnement de la tige

Dans toutes les étapes l’utilisation du scanner va être supérieure à la radiographie standard pour cette planification.

1/ La longueur intra et extra articulaireOn utilise en règle la radiogra-phie de bassin de face pour équilibrer les longueurs. La technique la plus fiable étant d’utiliser la ligne passant par les ischions (12), puis d’évaluer le positionnement des petits trochanters par rapport à cette ligne ischiatique. Cette mesure est facile sur un bassin équilibré mais est plus aléatoire en cas de

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bascule du bassin et reste impré-cise selon l’étude de HEAVER (12). De plus elle n’évalue pas les asymétries de longueur extra articulaires. Ces inégalités sont pourtant fréquentes.

Elles sont parfois connues (anté-cédents de fracture,..) mais le plus souvent méconnues du patient.

La prothèse de hanche a pour but principal de corriger le secteur intra articulaire mais il est utile de connaître aussi les anomalies extra articulaires. Il n’est pas rare de retrouver un membre inférieur plus

long du côté de la coxarthrose pou-vant aller jusqu’à un centimètre

Le moindre rallongement pro-thétique risque alors d’être très mal supporté par le patient. On peut faire un pangonogramme radiologique mais qui augmente l’irradiation ou se tourner vers un EOS complémentaire.

Le scout view du scanner permet de mesurer les longueurs arti-culaires, segmentaires et totales des membres inférieurs sans irradiation supplémentaire et de déterminer de façon millimé-

trique les corrections à apporter par la prothèse.

2/ Le cotyleLa fiabilité de la radiographie pour la planification des cotyles est faible. Dans de nombreuses études le taux de concordance entre cotyle planifié et cotyle posé est souvent inférieur à 50 %.

Une des explications de cette imprécision tient aux erreurs d’agrandissement de la radio-graphie standard. L’agrandisse-ment sur les clichés standard est en moyenne de 115 %, chiffre Figure 7 : Planification sur mac ou pc

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médialisation expose à une insta-bilité et une latéralisation excessive à des douleurs. Boddu a décrit un index du petit trochanter prédic-tif de cette sous évaluation. Merle quant a lui a recommandé de

induire en erreur le chirurgien et aboutir à rallonger soit par le choix d’une tige de taille supérieure soit par une bille plus longue. La quan-tification de l’offset a fait l’objet de plusieurs publications : Une

l’inclinaison et de l’antéversion. Avec cet apport il ne me semble pas utile d’ajouter ni amplificateur de brillance ni navigation.

3/ La tigeLa concordance entre la taille de la tige planifiée sur calque et la taille de la tige posée est parfois inférieure à 50 % en utilisant des radiographies standard. Là aussi cela tient à plusieurs facteurs : erreur d’agrandissement de la radiographie, fémur en rotation externe qui minimise le diamètre du canal et sous évalue l’offset.

La sous évaluation de l’offset est le principal point faible de la radio-graphie standard (Fig. 8). Cette sous évaluation peut atteindre 1 cm sur les planifications radio-graphiques. Le risque est alors double : risque de médialisation de la prothèse et risque d’instabi-lité prothétique. Cette instabilité constatée en peropératoire peut

Il convient même d’être prudent sur l’utilisation de la calibration automatisée (18).

Dans mon expérience (étude pros-pective sur 100 dossiers consécu-tifs) la précision de la planification par scanner de la taille du cotyle est remarquable avec un taux de concordance cotyle planifié et cotyle posé de 94 % et 100 % à une taille près. Cette planification m’a permis la pose d’implants plus petits avec une pose exclu-sive de cotyles sans ciment. Chez les femmes les cotyles posés sont quasi exclusivement des cotyles de taille 46 et 48. La dispersion est plus importante chez les hommes autour d’un cotyle moyen de 52. Le scanner permet, en outre, d’évaluer les insuffisances de la paroi antérieure et de voir si le cotyle risque de déborder au contact du psoas. Cette vision du cotyle osseux sur le scanner facilite le placement in situ et le réglage de

utilisé le plus souvent pour les calques. Cet agrandissement varie selon la corpulence du patient. Il se rapproche de 110 % chez les sujets maigres et de 120 % chez les patients obèses. L’apparition de la numérisation a initialement majoré ces problèmes d’agrandis-sement. La numérisation a abou-ti à des radiographies de bassin d’agrandissement variable, inu-tilisables pour la planification. En 2008 un rapport de L’HAS (basé sur les deux millions de radiographies de bassin faites par an en France) demandait aux radiologues de faire d’emblée des clichés à 115 % pour dimi-nuer la quantité de radiographies de bassin. Actuellement, on uti-lise des logiciels commerciaux de planification sur clichés numéri-sés (TRAUMACAD, ORTHO-VIEW,..) voire des logiciels dispo-nibles sur Osirix ou sur le cloud (14). Malgré ces logiciels la concor-dance des implants posés par rapport à la planification radio-logique est souvent inférieure à 50 % (16). Conn a utilisé une pièce de monnaie, de diamètre connu, pour quantifier l’agrandissement radiologique puis d’autres auteurs ont utilisé des billes de calibration intégrées à des logiciels censées améliorer la précision de l’agran-dissement réel. Cependant, Fran-ken a comparé quatre méthodes de calibration et a constaté que l’utilisation d’un chiffre moyen d’agrandissement de 121 % était plus fiable que l’utilisation des billes de calibration (17).

Actuellement il n’y a pas de dif-férence en terme de précision entre l’utilisation de la planifica-tion par calques ou par logiciel à partir de la radiographie standard.

CAS N°1 : Mme K. 36 ans séquelles d’ostéotomie fémorale avec trouble de torsion fémorale, Inégalité de longueur des membres inférieurs, cal vicieux du grand trochanter. On a commencé par une planification 3D : dans ce cas le fémur aurait accepté une tige droite standard mais au prix d’un passage large dans un trochanter en cal vicieux.La prothèse sur mesure va permettre de résoudre la totalité des difficultés et même dans ce cas précis de vérifier que l’on pourra introduire la tige sans fracturer le trochanter.La tige se cale au niveau prévu.

CAS N°2 : Mme W. 36 ans multiopérée avec une chirurgie fémorale et cotyloïdienne.Insuffisance cotyloïdienne, cal vicieux du fémur et inégalité de longueur d’origine mixte (bascule du bassin et déformation du cotyle).La planification 3D objective un fémur en S et un cotyle pouvant accepter un cotyle press fit.La tige se cale au niveau prévu.

Figure 8 : Voir le petit trochanter équivaut à ne pas pouvoir utiliser la radiographie pour la planification. Figure 9 a et b : Mesure d’un offset de 61 mm et choix d’une tige sur mesure.

Figure 10 a et b : Râpes des tiges sur mesure.

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étape par étape tous les points importants de la pose d’une arthroplastie. Cette démarche per-met un gain en précision, facilite la compréhension de l’anatomie du patient et permet de contrôler les cas les plus difficiles.

Les jeunes chirurgiens ont tout intêret à s’approprier cet outil. g

chirurgien à des erreurs de lon-gueur et d’offset que l’on peut diminuer au prix d’examens radio-logiques complémentaires. Cela suppose en permanence d’adapter sa planification grâce à des arti-fices acquis au fil de l’expérience.

L’utilisation préopératoire d’un logiciel de planification basé sur le scanner permet de contrôler

dier la position du bassin en posi-tion debout. On peut exporter les images de l’EOS dans un logiciel type TRAUMACAD mais il n’y a pas pour l’instant de logiciel d’ex-ploitation de l’EOS équivalent à HIP PLAN pour le scanner.

conclusion

L’utilisation de la radiographie standard pour la planification des prothèses de hanche expose le

réalisé il n’y a pas de nécessité de refaire de radiographies supplé-mentaires (pangonogramme, cliché de hanche de face,…) et l’examen est réutilisable en cas d’indication de prothèse sur mesure. Ceci reste une irradiation faible pour amé-liorer la pose d’un implant censé durer plus d’une vingtaine d’années pour de nombreux patients.

L’EOS peut être mis en balance avec le scanner sur certains points : il est très peu irradiant, il permet d’avoir un agrandisse-ment calibré à 100 %, comporte un pangonogramme et peut étu-

faire un cliché supplémentaire de hanche de face associé à la radio-graphie de bassin (13).

Le scanner objective régulière-ment qu’une hanche qui semble être une coxa valga à col court est en fait un col long en coxa vara (Fig. 9 a et b).

La concordance entre tige plani-fiée et tige posée est de plus de 90 % avec le scanner (100 % pour Edi Sariali avec une tige anato-mique, 100 % pour Hassani (19) et 92 % dans une série prospective personnelle de 100 dossiers avec une tige droite).

4/ Les cas difficiles La planification sur scanner va permettre de sélectionner les indi-cations de prothèses sur mesure. Ces indications sont le fait de trois situations principales : les fémurs de petite taille (essentiel-lement dysplasiques), les fémurs mal adaptés aux prothèses stan-dard (offset élevés avec un canal intra médullaire étroit) et les fémurs post ostéotomies qui asso-cient souvent à des degrés divers cal vicieux, trouble de torsion et inégalité de longueur. Dans mon expérience 16 dossiers sur 480 prothèses (3,4 %) ont nécessité la réalisation d’une prothèse sur mesure. La gestion de ces dossiers, d’analyse difficile sur les radiogra-phies standard est facilitée par le logiciel (Fig 10 a et b).

Le taux de prothèse sur mesure peut être réduit à 0 % : il est pra-tiquement toujours possible de positionner une prothèse stan-dard ou dysplasique quelle que soit la situation rencontrée. Ceci passe alors parfois par des com-promis sur la longueur, l’offset ou l’antéversion. A l’inverse la réali-sation d’une prothèse sur mesure a parfois été un parti pris systé-matique. Ceci est rapporté dans l’expérience des concepteurs ini-tiaux (1,2,3) utilisant la prothèse sur mesure du laboratoire SYMBIOS chez des patients de moins de cinquante ans. Il ne s’agit actuel-lement pas d’une solution envisa-geable à grande échelle.

En cas d’indication de prothèse sur mesure le scanner est transmis aux ingénieurs qui vont propo-ser une prothèse sur mesure. La maîtrise du logiciel permet alors de discuter avec les ingénieurs et de valider ou de faire modifier (souvent uniquement de quelques millimètres) leur proposition.

La planification par scanner a cependant deux inconvénients. La planification nécessite une quinzaine de minutes. Le surcroit de travail lié à la technique est préopératoire, à la différence de la navigation qui alourdit et allonge pour l’instant le temps peropéra-toire. Je réalise maintenant régu-lièrement cette planification en présence du patient.

Le deuxième inconvénient est représenté par l’irradiation du patient. Ceci représente environ 5mSV (6,16 mSV) par examen. Cependant une fois le scanner

La bibliographie de cet article est disponible sur demande à : maitrise.orthopedique@wanadoo.fr