Development of a metatarsal head resurfacing implant and study of the induced bone remodeling
Développement d'une prothèse de resurfaçage de métatarsiens et étude du remodelage osseux induit
Résumé
This doctoral thesis, the result of a collaboration between LEMTA laboratory and Novastep company, explains the design of a metatarsal head resurfacing prosthesis of the lateral toes (2nd, 3rd and 4th toes). These toes can be affected by several pathologies, including arthritis and Freiberg’s disease, which are painful and can bec ripping in everyday life. Although many prosthetic solutions for the resurfacing of the metatarsal heads are available on the market, they are often developed for the first toe only. Novastep’s prosthesis was developed to afford a viable solution for the treatment of those pathologies in other toes as well. The development of this prosthesis requires several steps which are: • The definition of medical and mechanical requirements which must been taken into account ; • The design of the prosthesis ; • The development of the surgical technique, that is, the instrumentation for setting up the prosthesis ; • Mechanical and clinical testing to verify the performance of the prosthesis. This design cycle permits justification of the device’s performance necessary to obtain the market approval. In parallel with the resurfacing prosthesis, a study of metatarsal bone remodeling after implantation was realized. This study aimed to present and validate a protocol for the preparation of finite element models of bone remodeling from patient specific computed-tomography data. It also permitted analysis of the impact of the Novastep’s prosthesis on the metatarsal and comparison of those resuts with results obtained with a competitor’s equivalent prosthesis (LMHI of Wright Medical). To our knowledge, this study was the first on the bone remodeling of a prosthetic metatarsal. In the long term, this work could lead to the creation of a decision-making tool for designers for the technological choices of prosthesis design
Cette thèse, née d’une collaboration entre le laboratoire LEMTA et l’entreprise Novastep, a pour but de concevoir une prothèse de resurfaçage des têtes métatarsiennes des rayons latéraux (2ème, 3ème et 4ème orteils). Ces rayons sont touchés par de nombreuses pathologies (arthrose, maladie de Freiberg, …) pouvant engendrer des douleurs et être handicapantes au quotidien. Bien que de nombreuses solutions prothétiques pour le resurfaçage des têtes métatarsiennes soient disponibles sur le marché, elles sont en majorité conçues pour le resurfaçage du 1ier rayon. La prothèse de Novastep est donc prévue pour offrir une solution viable pour le traitement de ces pathologies. Le développement de la prothèse passe par plusieurs étapes qui sont : • La recherche des exigences médicales et mécaniques à respecter ; • La conception de la prothèse ; • La mise au point de la technique opératoire (instrument pour la pose) ; • La réalisation des essais (vérification des performances de la prothèse). Ce cycle de conception permet de justifier les performances de la prothèse dans l’optique d’obtenir l’autorisation de mise sur le marché. En parallèle de la conception de la prothèse de resurfaçage, une étude de remodelage des métatarsiens après implantation a été effectuée. Cette étude a pour but, dans un premier temps, de présenter et valider un protocole pour la préparation des modèles EF de remodelage osseux à partir de données tomodensitométriques spécifiques au patient. Dans un deuxième temps, cette étude a permis d’analyser l’impact de la prothèse de Novastep sur l’os et de comparer ces résultats avec ceux obtenus pour une prothèse concurrente (LMHI de Wright Medical). Dans un dernier temps, l’influence de différents paramètres de la loi de remodelage et du modèle a été étudiée. A notre connaissance, ce travail est le premier portant sur le remodelage osseux d’un métatarsien prothésé. A terme, ce travail pourra aboutir à la création d’un outil d’aide à la décision destiné aux concepteurs pour les choix technologiques de design des prothèses et aux chirurgiens pour sélectionner la technique chirurgicale la plus adaptée à chaque patient. Pour ce faire, il sera nécessaire de valider les résultats issus des prévisions numériques de remodelage avec des résultats cliniques post-opératoires
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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