La fixation du bouton suspenseur cortical a des propriétés biomécaniques supérieures à la suture d'ancrage sans nœud dans la réparation du ligament croisé antérieur : une étude biomécanique

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Mar 24, 2023

La fixation du bouton suspenseur cortical a des propriétés biomécaniques supérieures à la suture d'ancrage sans nœud dans la réparation du ligament croisé antérieur : une étude biomécanique

Rapports scientifiques volume 13,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7572 (2023) Citer cet article

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Le but de notre étude biomécanique était d'évaluer la charge à l'échec, la rigidité, la formation d'espace suite à une charge cyclique et le mécanisme d'échec de la réparation du ligament croisé antérieur (LCA) en comparant le bouton suspenseur cortical et la suture d'ancrage sans nœud. Huit genoux cadavériques jumelés embaumés de Thiel provenant de quatre cadavres ont été disséqués. Les spécimens ont été assignés à subir une réparation du LCA soit avec un bouton suspenseur cortical, soit avec une suture d'ancrage sans nœud. La machine Instron reproduit le chargement cyclique et détermine ensuite la formation de l'écart. La traction a été appliquée jusqu'à l'échec. La charge à la rupture, la rigidité et les modes de rupture dans les deux groupes ont été enregistrés. La charge à la rupture, la rigidité et la formation d'espace ont été comparées entre les deux groupes à l'aide du test t de Student. La charge moyenne à la rupture dans le groupe bouton suspenseur cortical était significativement plus élevée que dans le groupe suture d'ancrage sans nœud (212,96 ± 54,57 vs 44,57 ± 20,80, valeur p < 0,01). Aucune différence statistiquement significative n'a été trouvée concernant la formation d'espace suite à une charge cyclique et à la rigidité entre le groupe de boutons suspenseurs corticaux et le groupe de sutures d'ancrage sans nœuds. Cette étude biomécanique a montré une charge à l'échec plus élevée pour la réparation du LCA avec un bouton suspenseur cortical par rapport à la réparation du LCA avec une suture d'ancrage sans nœud, alors qu'aucune différence statistiquement significative n'a été trouvée concernant la formation d'espace suite à une charge cyclique et la rigidité. La charge à l'échec du bouton suspenseur cortical et de la suture d'ancrage sans nœud est inférieure à la charge d'activité quotidienne régulière. Ainsi, un corset interne ou un support externe est recommandé lors de la rééducation.

Les déchirures du ligament croisé antérieur (LCA) sont les blessures au genou les plus courantes associées au sport. Chaque année, entre 100 000 et 200 000 lésions du LCA surviennent aux États-Unis, le football, le ski et la gymnastique étant les sources de blessures les plus fréquentes1. Historiquement, les lésions du LCA étaient traitées par une réparation primaire du LCA. Des recherches plus récentes ont montré que la reconstruction du LCA est plus efficace que la réparation primaire du LCA. La reconstruction du LCA est désormais l'étalon-or pour le traitement des lésions du LCA2,3,4,5.

En 1895, Mayo Robson4 a signalé le premier cas enregistré de réparation du ligament croisé antérieur (LCA) chez un homme de 41 ans qui avait subi une réparation primaire ouverte de déchirures bilatérales du LCA au niveau du site d'attache fémoral. En 1976, Feagin et Curl3 ont mené une étude sur des athlètes ayant subi une réparation primaire ouverte du LCA et ont constaté que la plupart des patients étaient capables de reprendre le sport. Cependant, après un suivi de cinq ans, le taux d'échec était élevé avec 94 % des patients présentant une instabilité, 53 % une récidive et 34 % nécessitant un deuxième traitement chirurgical. Sherman et al.6 ont introduit un système de classification à quatre niveaux en 1991. Le type 1 implique une déchirure complète du ligament croisé antérieur (LCA) de l'attache fémorale, sans aucune connexion restante avec le fémur. Le type 2 comprend les blessures où moins de 20 % des ligaments restent attachés à l'attache fémorale. Les déchirures de type 3 surviennent lorsque moins de 33 % des ligaments sont reliés à l'attache fémorale. Le type 4 fait référence à une déchirure à mi-substance. Avec un suivi rapporté de 61 mois après une réparation primaire ouverte du LCA, les patients de plus de 22 ans avec une blessure au ski, une déchirure de type 1, une bonne qualité tissulaire et un pivot de bas grade ont eu un résultat favorable.

Par rapport à la réparation primaire du LCA, la reconstruction du LCA présente plusieurs inconvénients, notamment la perte de la cinématique native du genou, la perte de la sensation proprioceptive, l'incapacité à prévenir l'arthrose et une difficulté croissante lors des chirurgies ultérieures7. La chirurgie arthroscopique a gagné en popularité au cours de la dernière décennie avec les progrès de l'équipement chirurgical. La réparation primaire du LCA par arthroscopie a fait l'objet d'une attention accrue et il a été rapporté qu'elle avait des résultats chirurgicaux favorables à court et à moyen terme, en particulier chez les patients présentant une déchirure du LCA de type Sherman 18,9.

Chaque chirurgien orthopédiste utilise une approche et un équipement de suture uniques lors de la réparation primaire arthroscopique du LCA7,10,11,12,13,14,15,16. Le bouton suspenseur cortical et la suture d'ancrage sans nœud sont les implants les plus fréquemment utilisés. Le bouton suspenseur cortical a été utilisé par certains chirurgiens pour rétablir la liaison entre un ligament rompu et l'empreinte fémorale12,15,16. Heusdens et al. ont récemment rendu compte des résultats d'une enquête de suivi de deux ans sur la reconstruction du ligament croisé antérieur (LCA) utilisant le bouton suspenseur cortical et ont identifié une amélioration substantielle des résultats cliniques17. Pendant ce temps, certains chirurgiens utilisent également l'ancre de suture sans nœud11,13,14 et ont trouvé des résultats prometteurs dans leurs procédures18,19.

Cependant, il n'y a pas de comparaison biomécanique entre une réparation du LCA avec un bouton suspenseur cortical et une suture d'ancrage sans nœud pour évaluer s'ils sont suffisamment solides et robustes pour résister aux forces appliquées sur le genou lors de la rééducation postopératoire. À ce jour, aucune étude biomécanique n'a été réalisée sur des genoux de cadavres humains. Il n'existe qu'une seule étude utilisant des genoux de porc frais congelés20. L'objectif de cette étude était de déterminer la charge à l'échec (N), la rigidité (N/mm), la formation d'espace (mm) et le mécanisme d'échec pour la réparation du LCA avec les techniques de réparation du bouton suspenseur cortical et de la suture d'ancrage sans nœud.

Les calculs de la taille de l'échantillon sont basés sur les résultats des recherches effectuées sur les ligaments porcins20. Epitools (Ausvet, Australie) a été utilisé pour calculer une taille d'échantillon totale de 6 et une taille d'échantillon de 3 par groupe avec un niveau de confiance de 0,95 et une puissance = 0,8. Pour éviter des données manquantes ou incomplètes, une augmentation de 33 % de la taille de l'échantillon a été ajoutée à la taille totale de l'échantillon de 8 ou à la taille de l'échantillon de 4 par groupe.

L'étude a été approuvée par le comité d'examen institutionnel de la faculté de médecine de l'Université de Chulalongkorn (IRB n° 632/64). Un consentement éclairé a été obtenu de tous les sujets et/ou de leurs tuteurs légaux pour l'utilisation d'échantillons cadavériques utilisés dans l'étude. Huit genoux cadavériques appariés ont été prélevés sur quatre cadavres embaumés de Thiel21,22,23. Les spécimens présentant une anatomie du genou altérée, quelle que soit la pathologie, ont été exclus. Les données démographiques sur les cadavres, telles que l'âge, le poids, la taille et le sexe, ont été obtenues à partir du registre du centre de formation chirurgicale sur les cadavres mous de Chula. La présente étude a été menée conformément aux principes de la Déclaration d'Helsinki de 1975, telle que révisée en 2013.

Huit genoux cadavériques jumelés embaumés de Thiel ont été préparés21,22,23. Le fémur et le tibia ont été coupés à quinze centimètres de la ligne articulaire. Les ligaments croisés collatéral et postérieur ont été décollés, ne laissant que le ligament croisé antérieur connecté entre le fémur et le tibia. Une déchirure du LCA de type 1 a été créée dans chaque genou cadavérique. Un LCA est décollé de l'attache fémorale (Fig. 1A) et est réparé à l'aide d'un bouton suspenseur cortical (CSB) ou d'une suture d'ancrage sans nœud (KAS).

(A) Un ACL a été décollé de l'attache fémorale pour simuler une déchirure de Sherman de type 1. (B) ACL a été réparé avec la technique du bouton suspenseur cortical, (C) ACL a été réparé avec la technique de suture d'ancrage sans nœud. (LCA ligament croisé antérieur).

Le LCA a été suturé à l'aide d'une suture HiFi n ° 2 (CONMED, Utica, NY) avec un seul point de boucle. Après avoir cousu le LCA, un guide-alésoir de 4,5 mm a été utilisé pour créer l'empreinte fémorale du LCA. Toutes les sutures ont été enfilées à travers les trous de l'empreinte fémorale. Le bouton suspenseur cortical (bouton XO, CONMED, Utica, NY) a été placé au niveau du cortex fémoral latéral avec un nœud chirurgical et cinq demi-clefs avec la tension résiduelle du LCA en position de semi-extension (Fig. 1B).

Pour réparer le LCA à l'aide de la technique de suture d'ancrage sans nœud, le point de suture du LCA a été réalisé à l'aide de la technique du bouton suspenseur cortical, suivi d'un forage et d'un taraudage de trous de 4,5 mm × 20 mm dans l'empreinte fémorale du LCA. Enfilage de tous les membres suturés à travers l'œillet de la suture d'ancrage sans nœud (4,5 mm PopLok, CONMED, Utica, NY) et insertion de la suture d'ancrage sans nœud dans l'empreinte fémorale du LCA préparée avec la tension résiduelle du LCA en position de semi-extension était joué. L'extrémité des sutures a ensuite été coupée (Fig. 1C).

Des tests biomécaniques ont été effectués sur des spécimens à l'aide d'une machine d'essai mécanique (E10000, Instron, Canton, MA) avec le tibia attaché à la partie stationnaire de base et le fémur attaché à un système d'essai servohydrolique dans une position genou à 180 degrés (semi- rallonge) (Fig. 2). Tout en exerçant une force sur le fémur, l'os du tibia est resté au repos. Le système de test Servohydrolic (E10000, Instron, Canton, MA) reproduit le chargement cyclique dans un mode à position contrôlée. Le test a commencé avec 500 cycles à 0,75 Hz et un allongement maximal de 1 mm. La détermination de la formation d'espace (déformation plastique) après 500 cycles a été complétée en augmentant l'allongement du pic de 1 à 3 mm. L'allongement maximal a ensuite été augmenté à 5 mm (1500 cycles de chargement cyclique) et la formation d'espace a été surveillée tous les 500 cycles tout au long du chargement cyclique. La traction a été appliquée à une vitesse de 50 mm/min jusqu'à la rupture. La charge à la rupture et la rigidité entre la traction à la rupture et les modes primaires de rupture dans les deux groupes ont été mesurées.

Montage expérimental avec machine d'essai (E10000, Instron, Canton, MA).

Évaluation biomécanique des techniques de réparation du LCA à l'aide d'un bouton suspenseur cortical et d'une suture d'ancrage sans nœud. Les principaux résultats mesurés étaient la charge à la rupture (N), la rigidité (N/mm), la formation d'espace (mm).

L'analyse statistique a été réalisée à l'aide de SPSS 22.0 (IBM, USA) pour Windows. Le test t de Student a été utilisé pour comparer les valeurs de charge à la rupture (N), de rigidité (N/mm) et de formation d'espace (mm) entre les deux groupes. L'intervalle de confiance à 95 % a également été calculé pour les deux groupes. Le niveau de signification a été fixé à la valeur p ≤ 0,05.

Huit des spécimens, un genou de chaque cadavre de chaque groupe, provenaient de quatre cadavres. Les cadavres avaient un âge moyen de 68,00 ± 17,40 ans, un poids corporel moyen de 65,00 ± 10,80 kg et une taille moyenne de 171,25 ± 12,50 cm. Les spécimens étaient 3 mâles et 1 femelle. Le détail des données démographiques est présenté dans le tableau 1.

À un allongement maximal de 1, 3 et 5 mm, la formation moyenne d'espace dans le groupe CSB était de 0,96 ± 0,18 mm, 2,14 ± 0,71 mm et 3,92 ± 0,41 mm, respectivement. En comparaison, la formation d'écart moyenne du groupe KAS à 1, 3 et 5 mm était de 1,03 ± 1,09 mm, 2,51 ± 0,75 mm et 4,41 ± 0,71 mm, respectivement. Il n'y a pas de différence significative entre les groupes CSB et KAS dans les données cycliques à la fin de chaque cycle jusqu'à 5 mm (tableau 2). Pendant le cycle de chargement, aucun des spécimens n'a échoué. En conséquence, tous les spécimens ont été soumis à un test final de traction à la rupture.

Le groupe CSB avait une charge à la rupture et une rigidité moyennes de 212,96 ± 54,57 N et 34,83 ​​± 9,40 N/mm, respectivement. La charge à la rupture et la rigidité moyennes du groupe KAS étaient de 44,57 ± 20,80 N et 28,76 ± 14,48 N/mm. Il y avait une différence significative dans la charge à la rupture entre les groupes CSB et KAS (valeur de p < 0,01) (tableau 3).

L'ensemble du groupe CSB a échoué en raison d'un glissement de nœud au niveau du bouton. Trois spécimens du groupe KAS ont échoué en raison d'un glissement de la suture de l'ancre. Un autre a échoué en raison d'une déchirure du LCA à mi-substance (tableau 4).

Une méta-analyse publiée a trouvé des complications minimes et des scores fonctionnels élevés après la réparation du LCA, mais elle est limitée par un suivi court et un risque important de biais de sélection et de publication24. Certaines études ont également montré que les adolescents ont un risque plus élevé de re-rupture en raison d'une activité intense et d'un retour précoce au sport25,26. Nous avons réalisé l'étude pour déterminer la charge à la rupture, la rigidité, la formation d'espace et le mécanisme de rupture pour la réparation du LCA avec un bouton suspenseur cortical et une suture d'ancrage sans nœud.

Avec des valeurs de 212,96 ± 54,57 N, le groupe CSB avait la charge à la rupture la plus élevée. La rigidité du groupe CSB était de 34,83 ​​± 9,40 N/mm. La charge à la rupture et la rigidité moyennes du groupe KAS étaient de 44,57 ± 20,80 N et 28,76 ± 14,48 N/mm, respectivement. Entre les groupes CSB et KAS, il y avait une différence significative dans la charge moyenne à la rupture (valeur de p < 0,01). Bachmaier et al. ont publié une étude biomécanique sur des genoux de porc frais congelés montrant que la fixation par bouton cortical réglable à simple sangle avait la résistance ultime la plus élevée par rapport à la suture d'ancrage sans nœud, au bouton cortical à double boucle fixe et à la fixation par bouton cortical à boucle simple fixe20. Selon nos découvertes sur les genoux de cadavres humains, la plupart des échecs de construction ont été causés par le glissement du nœud au niveau du bouton et le glissement de la suture de l'ancre. Il est possible de coudre le LCA avec 1 ou 2 boucles car la panne n'est pas liée au site de réparation. La biomécanique actuelle n'a trouvé aucune différence significative dans la formation d'espace après une charge cyclique entre les groupes CSB et KAS. Bien que les cadavres utilisés dans notre étude aient été d'un âge avancé et que des préoccupations concernant la qualité osseuse aient été présentes, nos résultats expérimentaux ont révélé qu'aucun des spécimens n'a échoué en raison d'une rupture osseuse ou d'un arrachement d'ancre. Cela implique que la qualité osseuse était encore adéquate.

Morrison a analysé les charges du LCA pendant les activités de la vie quotidienne et a constaté que la marche à un niveau normal créait 169 N de force, tandis que la descente des escaliers générait 445 N de force en raison de l'activation du mécanisme d'extension du genou. Monter des escaliers, par contre, a produit des forces inférieures à 100 N27,28,29. Sur la base des résultats de la présente étude, les valeurs de charge à l'échec pour le bouton suspenseur cortical et la fixation fémorale de suture d'ancrage sans nœud se sont avérées être de 212,96 ± 54,57 N et 44,57 ± 20,80 N, respectivement. Selon une étude biomécanique de la réparation du LCA avec et sans augmentation par corset interne par Massey et al., la réparation du LCA avec augmentation du corset interne avait une charge à la rupture de 693 ± 248 N et une charge à la rupture de 279 ± 91 N sans augmentation30. Kuptniratsaikul et al.12, ont rapporté une technique chirurgicale pour augmenter le LCA avec plusieurs sutures à haute résistance qui est comparable à un contreventement interne avec du ruban de suture. En conséquence, si le LCA est réparé avec une fixation fémorale à l'aide d'un bouton suspenseur cortical ou d'une suture d'ancrage sans nœud, un renforcement avec des sutures synthétiques ou une protection avec un corset interne est recommandé.

Heusdens et al.17 ont rapporté les résultats du suivi à 2 ans d'une nouvelle technique de réparation des déchirures proximales aiguës du LCA à l'aide d'un bouton suspenseur cortical et d'une augmentation par bande de suture. L'étude a inclus 42 patients avec une bonne qualité de tissu du LCA et a exclu ceux qui avaient une mauvaise qualité de tissu, des restes de LCA rétractés ou des lésions ligamentaires multiples. Les résultats ont montré des améliorations significatives du score de résultat des blessures au genou et de l'arthrose (KOOS), de l'échelle visuelle analogique de la douleur et du score physique de l'enquête sur la santé à 12 éléments de la RAND des vétérans, avec des changements significatifs dans la sous-échelle des sports et loisirs KOOS. Cependant, l'échelle d'activité de Marx a diminué de manière significative et deux patients (4,8 %) ont signalé une rupture du LCA. Jonkergouw et al.18 ont examiné les résultats de la réparation primaire arthroscopique à l'aide d'un ancrage de suture sans nœud des déchirures proximales du LCA dans une cohorte de 56 patients, suivis pendant au moins 3,2 ans. En comparant le corset interne (27 patients) et sans corset interne (29 patients), ils ont constaté que la réparation primaire arthroscopique utilisant un ancrage de suture sans nœud avec ou sans corset interne entraînait de bons résultats objectifs et subjectifs et des résultats similaires. Vermeijden et al.19 ont rapporté l'étude de la même cohorte, qui visait à comparer le degré d'oubli de l'articulation du genou opératoire après réparation primaire arthroscopique versus reconstruction du LCA. Les patients qui ont subi une réparation primaire ont signalé une moindre conscience quotidienne de leur genou opéré par rapport à ceux qui ont subi une reconstruction. Ces résultats étaient plus significatifs chez les patients âgés de plus de 30 ans, de sexe masculin, et ayant un indice de masse corporelle supérieur à 25. On pense actuellement qu'à court terme, les résultats de la réparation du LCA sont similaires à ceux de la réparation ou de la reconstruction. , quel que soit le type de technique de réparation utilisée. Cependant, il existe des preuves limitées concernant les résultats à long terme et les complications.

Tous les exemples de CSB ont échoué parce que le nœud a glissé sur le site fémoral. Cela signifie que la construction du nœud est essentielle si le bouton cortical est choisi pour la réparation du LCA. D'autre part, KAS s'est davantage fié à la stabilité de l'attache entre la suture et l'ancre. Cependant, aucune des deux méthodes n'est assez puissante pour les tâches quotidiennes. Par conséquent, il est conseillé de porter un support externe pendant les premières semaines suivant l'opération ; alternativement, une attelle interne peut être réalisée en conjonction avec la réparation du LCA.

Cette étude a plusieurs limites. Tout d'abord, les charges ont été tirées verticalement le long de l'axe longitudinal, ressemblant au pire scénario plutôt qu'à une translation antérieure ou à un pivotement. Deuxièmement, les cadavres embaumés de Thiel ont été utilisés dans cette étude, plutôt que des cadavres congelés frais, qui ont la même élasticité, couleur et flexibilité que les ligaments in vivo. Des études ont montré que la méthode d'embaumement Thiel est efficace pour préserver les ligaments à des fins de recherche21,23. Troisièmement, la moyenne de nos cadavres avait une large fourchette, avec un âge moyen de 68,00 ± 17,40 ans, ce qui ne représente pas correctement la population plus jeune pour laquelle les opérations de réparation du LCA sont couramment effectuées, et la qualité des os et des ligaments peut se détériorer à la suite de âge. Les résultats de notre étude suggèrent que malgré les préoccupations concernant la qualité osseuse des cadavres utilisés, l'absence d'échecs dus à une rupture osseuse ou à un arrachement d'ancre implique que la qualité osseuse était toujours adéquate. Cette découverte a des implications importantes pour l'utilisation de spécimens cadavériques dans les études biomécaniques, en particulier dans les cas où des préoccupations concernant la qualité osseuse peuvent limiter leur utilisation. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats et explorer l'impact potentiel de la qualité osseuse sur les résultats biomécaniques dans d'autres contextes. Quatrièmement, cette étude avait une petite taille d'échantillon, ce qui a limité la découverte de différences significatives. Enfin, un seul fabricant (CONMED, Utica, NY) de suture d'ancrage sans nœud et de bouton suspenseur cortical a été testé dans cette étude.

Cette étude a montré une charge à l'échec plus élevée pour la réparation du LCA avec un bouton suspenseur cortical par rapport à la réparation du LCA avec des sutures d'ancrage sans nœud. Cependant, la charge à l'échec du bouton suspenseur cortical et de la suture d'ancrage sans nœud est inférieure à une charge d'activité quotidienne régulière. Un corset interne ou un support externe est recommandé lors de la rééducation.

Les ensembles de données utilisés et analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Thun Itthipanichpong, Danaithep Limskul, Somsak Kuptniratsaikul et Thanathep Tanpowpong

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Vous avez vaincu Thamrongskulsiri

Centre d'excellence pour les implants prothétiques et orthopédiques, Département de génie mécanique, Faculté de génie, Université Chulalongkorn, Bangkok, Thaïlande

Pairat Tangpornprasert & Chanyaphan Virulsri

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TI et NT contribuent à parts égales. TI et NT sont co-premiers auteurs. SK et TT sont co-auteurs principaux. TT est l'auteur correspondant. TI a mené l'enquête, participé à la conservation des données et édité le manuscrit. NT a réalisé la conception de l'étude, effectué une analyse statistique et rédigé le manuscrit. PT et CV ont effectué les essais mécaniques. DL a participé à la conservation et à la coordination des données et a aidé à rédiger le manuscrit. SK et TT ont participé à la conception de l'étude, aidé à effectuer une analyse statistique, révisé et édité le manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

Correspondance à Thanathep Tanpowpong.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Itthipanichpong, T., Thamrongskulsiri, N., Tangpornprasert, P. et al. La fixation du bouton suspenseur cortical a des propriétés biomécaniques supérieures à la suture d'ancrage sans nœud dans la réparation du ligament croisé antérieur : une étude biomécanique. Sci Rep 13, 7572 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34766-9

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Reçu : 05 novembre 2022

Accepté : 07 mai 2023

Publié: 10 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-34766-9

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