Influence of an auxiliary facet system on lumbar spine biomechanics
Influence d'un implant facettaire auxiliaire sur la biomécanique du rachis lombaire
Résumé
Lumbar stenosis and facet osteoarthritis represent the main indications for facet replacement. The purpose was to analyze the influence of a novel Auxiliary Facet System (AFS) on lumbar spine biomechanics. Kinematic in vitro experiments had demonstrated that the AFS has a minor influence on range of motion in flexion-extension and lateral bending at the instrumented level L4-L5. Facetectomy led to a major increase in axial rotation, which was reduced by the AFS because of the implant's crosslink. This limitation of hypermobility represents the major role of the implant. The instrumented disc has been studied in vitro by measuring intradiscal pressures and using a finite element model. The AFS decreased intradiscal pressures in flexion-extension. Von Mises stress at the annulus was similar after AFS instrumentation and after lesion by facetectomy and undercutting laminectomy. Fusion decreased annulus stress at the instrumented level better than the AFS. At the adjacent segments, a similar behavior was observed between the AFS and the intact spine in flexion-extension and lateral bending, whereas fusion increased annulus stress and peak contact forces at adjacent facet joints. In axial rotation, the AFS and fusion increased annulus stress and facet peak contact forces similarly. An in vitro shear loading experiment simulated beginning degenerative spondylolisthesis. The lesion decreased shear stiffness and increased anterior displacements, whereas the shear properties were similar between the AFS instrumented segment and the intact spine.
La sténose lombaire et l'arthrose facettaire représentent les indications principales du remplacement facettaire. L'objectif était d'analyser l'influence d'un nouvel Implant Facettaire Auxiliaire (IFA) sur la biomécanique du rachis lombaire. Les expérimentations cinématiques in vitro ont montré que l'IFA n'avait qu'une faible influence sur les amplitudes de mobilités en flexion-extension et en inflexion latérale du niveau L4-L5 instrumenté. La facettectomie augmentait la torsion axiale de manière importante, alors que l'IFA la réduisait grâce à la liaison transverse de l'implant. Cette limitation d'hypermobilité après facettectomie représente l'intérêt majeur de l'implant. Le disque instrumenté a été étudié in vitro par mesures de pressions intradiscales et par modélisation en éléments finis. Les pressions intradiscales étaient diminuées par l'IFA en flexion-extension. Les contraintes de von Mises de l'annulus étaient similaires entre l'IFA et la lésion par facettectomie et recalibrage. La fusion diminuait les contraintes intradiscales de manière plus importante. Au niveau des segments adjacents, l'IFA et le rachis intact se comportaient de façon similaire en flexion-extension et en inflexion latérale, alors que la fusion augmentait les contraintes de l'annulus et les forces de contact facettaires. En torsion axiale, l'IFA et la fusion augmentaient les contraintes discales et les forces de contact facettaires de manière similaire. Les expérimentations in vitro en cisaillement ont permis de simuler le spondylolisthésis dégénératif débutant. La lésion a entraîné une diminution de la raideur et une augmentation des déplacements antérieurs en cisaillement, alors que le comportement était similaire entre le segment instrumenté par IFA et le rachis intact.
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