New intraoperative simulator of navigated surgeries of the scoliotic spine: first results

INTRODUCTION En chirurgie du rachis scoliotique, les systèmes de navigation sont utiles pour planifier le positionnement des vis pédiculaires et guider les trajectoires d'insertion. Cependant, il n'est pas encore possible de prédire en intraopératoire la correction du rachis scoliotique résultant des manoeuvres d'instrumentation. L'objectif du projet est de développer un nouveau simulateur numérique intraopératoire pour la chirurgie naviguée du rachis scoliotique. MÉTHODES Une stratégie d’instrumentation (insertion des vis pédiculaires, attachement d’une tige et dérotation, et serrage des vis) a été simulée numériquement pour un modèle synthétique de rachis scoliotique à partir de ses radiographies en position érigée respectant les conditions préopératoires. Le positionnement intra-opératoire en décubitus ventral a été simulé, et identifié à partir d’un appareil d’imagerie fluoroscopique 2D/3D intraopératoire et un système de navigation chirurgicale. La nouvelle géométrie du rachis scoliotique a été transmise au simulateur, ce qui a permis de mettre à jour la planification préopératoire du positionnement des vis, le calcul des indices cliniques (angles de Cobb, etc.), et la simulation des manœuvres chirurgicales. Les positions des vis, mises à jour dans le simulateur conformément à la nouvelle géométrie intraopératoire, ont été transférées sur les images fluoroscopiques pour permettre de guider les trajectoires d’insertion grâce au système de navigation. RÉSULTATS L’angle de Cobb a diminué de 34° à 24° entre les géométries simulées pré- et intraopératoires avant l’instrumentation. La nouvelle simulation des manœuvres d’attachement et de dérotation de la première tige a réduit l’angle de Cobb à 12°. La différence de positionnement des vis pédiculaires entre la planification réalisée dans le simulateur et la situation peropératoire représentée sur les images fluoroscopiques est inférieure à 1 mm. CONCLUSION Cette étude est une 1ère étape vers le développement d’un simulateur intégré pour la planification préopératoire et la navigation intraopératoire de la chirurgie du rachis scoliotique. Le nouveau simulateur intraopératoire permettra au chirurgien d’obtenir des rétroactions biomécaniques en temps réel pendant la chirurgie naviguée d’un rachis scoliotique, et pourra être utilisé pour améliorer la correction finale obtenue et le choix des paramètres de l’instrumentation (niveaux instrumentés, manœuvres chirurgicales, efforts générés, etc.).