Biomechanical Modeling of Transforaminal Lumbar Interbody Fusion: A Comparative Assessment of Segmental Lumbar Lordosis and Risk of Cage Subsidence With Different Cage Heights and Placements

Les affections pathologiques du rachis lombaire telles que les discopathies dégénératives, les spondylolisthésis ou les hernies discales récurrentes sont connues pour produire des douleurs lombaires et peuvent nécessiter une instrumentation et fusion du rachis dans les cas les plus sévères. La fusion lombaire à l'aide d'un implant intersomatique par voie transforaminale (transforaminal lumbar interbody fusion ou TLIF) est une technique chirurgicale visant à restaurer la hauteur du corps intervertébral, la lordose lombaire segmentaire (SLL), et à accroître la stabilité de la colonne lombaire. La procédure standard implique l'ablation du noyau pulpeux (NP) et d'une partie de l'anneau de cartilage fibreux (AF), suivie de la décompression du segment et de l'insertion d'une cage intersomatique dans l'espace intervertébral par une approche médiolatérale. L'instrumentation postérieure vise en outre à stabiliser et permettre une fusion solide du segment rachidien. L'une des défaillances mécaniques du TLIF, qui menace le succès de la fusion, est l'affaissement des vertèbres au niveau de la cage et la perte associée de la hauteur du corps vertébral, avec une incidence rapportée entre 8.6 % et 38.1 %. Cet affaissement survient lorsqu'un plateau du corps vertébral ne peut résister aux forces transférées à l'interface plateau vertébral/cage. Bien que des études cliniques, des études expérimentales sur cadavres et des analyses numériques aient été réalisées sur l'utilisation de différentes formes, dimensions, configurations et hauteurs de cage, le rôle des paramètres essentiels de la cage, à savoir sa hauteur et sa position, en lien avec le risque de l'affaissement des plateaux vertébraux n'est pas entièrement compris biomécaniquement. L'objectif de ce mémoire était de comparer biomécaniquement les variations angulaires de lordose segmentaire et les risques d'affaissement en utilisant des cages intersomatiques pour différentes hauteurs et positions de cage, ainsi que pour différentes qualités de l'os. Pour répondre à l'objectif susmentionné, un modèle détaillé par éléments finis (MEF) de l'unité fonctionnelle L4-L5 a été créé sur la base du modèle SM2S (Spine Model for Safety and Surgery), précédemment développé et validé. Ce MEF est basé sur les images tomodensitométriques (épaisseur de coupe de 0.6 mm) d'un homme asymptomatique du 50e percentile. Le MEF comprend les os trabéculaires et corticaux du corps vertébral et des arcs postérieurs, le disque intervertébral, les facettes articulaires et sept ligaments. Le maillage du MEF a été réalisé et vérifié grâce à une étude de convergence et les propriétés des matériaux ont été adaptées de la littérature.