An Investigation of Tibial Spike Instability in Total Knee Replacement with iAssist Technology

L'arthroplastie du genou est une chirurgie de remplacement articulaire qui nécessite l'ablation des surfaces endommagées ou blessées du fémur, du tibia et de la rotule pour les remplacer par des implants métalliques. Le succès de l'arthroplastie totale de genou dépend de la précision des résections osseuses et d'un bon alignement du genou. Divers systèmes de chirurgie assistée par ordinateur (CAS) ont été améliorés pour atteindre cet objectif, mais la complexité de ces systèmes les a empêchés d'être utilisés à grande échelle. Entre-temps, un système de navigation basé sur des accéléromètres a été développé, iASSIST, qui combine la précision des systèmes CAS avec des procédures d'alignement conventionnelles. La stabilité de la pointe insérée dans l'os est essentielle pour la précision du système. À la suite de cette nécessité, ce projet de maitrise est défini pour caractériser l'instabilité de l'instrument de référence tibial le plus récent d'iASSIST. La conception précédente de l'instrument Tibial Alignment Guide utilisé dans l'iAssist Knee présentait un risque d'interférence de broche entre la longue pointe de la référence tibiale et les broches à insérer dans le guide de coupe. Ce problème a conduit à la refonte de la Tibial Reference originale avec deux spikes avec le nouveau design pour Tibial Reference contenant une seule spike. En ce qui concerne les exigences réglementaires en matière de contrôle de la conception, décrites du code des règlements fédéraux, les règlements sur le contrôle de la conception doivent s'appliquer à la conception et au développement de ce nouveau produit pour s'assurer que les exigences de conception spécifiées sont respectées. Cette nouvelle référence tibiale contient un nouvel instrument et une nouvelle technique chirurgicale avec une pointe qui sera insérée dans le tibia. Pour que le système soit précis, la référence tibiale doit être stable dans l'os. Par conséquent, la stabilité de cet instrument est un facteur qui doit être caractérisé lorsqu'il est impacté dans l'os. Suite à cette nécessité, ce projet de maître vise à caractériser l'instabilité de l'instrument de référence tibial le plus récent d'iASSIST. En outre, les erreurs causées par l'instabilité de l'insertion du pic de référence tibial dans l'os ont été étudiées. Dans ce projet, le bras CMM (Coordinate Measuring Machines) aide à calculer toutes les mesures liées à la rotation (en termes de rotation, de varus/valgus et de pente tibiale par rapport à l'axe mécanique du tibia) et à la translation entre l'os et la référence tibiale à plusieurs points clés de la chirurgie. De plus, une validation de la méthode d'essai a été effectuée pour la méthode d'essai de caractérisation de l'instabilité afin d'évaluer la répétabilité et la reproductibilité des mesures de la CMM. La somme résiduelle des carrés (RSS) de la référence tibiale et les variations osseuses (en Varus/Valgus, Flexion/Extension et Rotation) sont considérées comme l'erreur de mesure. Enfin, l'analyse de répétabilité et de reproductibilité de la jauge (Gage R&R) a été appliquée pour quantifier l'erreur de mesure. En traitant les expériences et en analysant les résultats, la principale source de variation a été détectée et la cause profonde de ces mesures erronées a été trouvée. Les résultats de la reproductibilité ont pu déterminer que les opérateurs étaient une source importante de variation qui avait une incidence sur la variabilité du système de mesure. En outre, la grande quantité de répétabilité montre qu'une grande partie de la variation totale était liée à l'instrument de mesure. Les recommandations pour résoudre ces problèmes sont probablement l'application des CMM sans contact qui fournissent les mesures les plus précises ainsi que la mise en œuvre d'opérateurs formés pour travailler avec la CMM. Par conséquent, il serait pertinent de mener d'autres études pour corriger les mesures erronées et améliorer les performances du système de mesure problématique.