Titanium thoracic implant failures: 6D analysis of complex chest wall movements
Fractures d'implants d'ostéosynthèse thoracique : description des déplacements complexes de la paroi thoracique en 6D
Résumé
Thoracic osteosynthesis devices commonly used in reconstructive surgery are rib-fixation devices made of titanium or titanium alloys. Severe complications have been reported following these surgeries when implant fracture occurs. The evolution of our surgical practice requires detailed understanding of the local constraint conditions due to respiratory movements. Displacements of tags, related to the fixation area of the rib implants, were studied by stereocorrelation, first on the skin and then directly on the rib of patients in the operating room. The measures were made with six degrees of freedom: linear displacements x y z and rotations φ ψ θ. Six patients were included. The displacements of the tags, according to x, y and z are small: 0.43 mm ± 0.04, 1.36 ± 0.06 mm and 2.66 mm ± 0.13, respectively. The amplitudes of displacement are correlated with respiratory volumes. An increase of 4 mL/kg amplifies the movements by an average factor of 1.6. Numerical simulation of implants and constraints confirmed the phenomenon of fatigue failure for titanium and identified the flexion on the y axis and lateral compression as the main mechanical stresses.
La chirurgie de reconstruction pariétale thoracique a recours à des implants d’ostéosynthèse à fixation costale, en titane ou alliages de titane. Des complications, parfois graves, ont été décrites suite à ces interventions, notamment par fractures d’implants. L’évolution de nos pratiques chirurgicales passe par la compréhension fine des conditions de contraintes pariétales liées aux mouvements respiratoires. Les déplacements de repères, assimilés aux zones de fixation costale des implants, ont été étudiés par stéréocorrélation, sur la peau et directement sur les côtes de patients au bloc opératoire, selon six degrés de liberté : déplacements linéaires x, y, z et rotations φ, ψ, θ. Six patients ont pu être inclus. Les déplacements des repères, selon les axes x, y et z, sont faibles, respectivement de 0,43 mm ± 0,04, 1,36 mm ± 0,06 et 2,66 mm ± 0,13. Les amplitudes des déplacements sont corrélées aux volumes respiratoires. Une augmentation de 4 mL/kg entraîne une majoration des amplitudes de déplacements d’un facteur 1,6 en moyenne. La modélisation des implants a permis de confirmer le phénomène de rupture en fatigue pour le titane et d’identifier la flexion d’axe y et la traction-compression selon x comme les sollicitations mécaniques principales.
Domaines
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