La chirurgie de fusion vertébrale intervertébrale est l’intervention chirurgicale la plus couramment utilisée pour le traitement des maladies dégénératives de la colonne lombaire1. Un excellent résultat à court terme après la chirurgie peut être obtenu pour plus de 90 % des patients2. Cependant, les résultats d’une étude de suivi à long terme ont révélé que certains patients ont développé une dégénérescence des segments adjacents au segment3 fusionné. La fusion intersomatique lombaire accélère les changements dégénératifs dans les segments adjacents, ce qui est connu sous le nom de dégénérescence des segments adjacents (ASD). Selon la littérature, l’incidence des TSA diagnostiqués sur la base d’examens d’imagerie médicale varie de 36 % à 84 % cinq ans après la chirurgie de fusion4, ce qui pourrait entraîner des symptômes tels qu’une douleur irradiante ou une claudication intermittente et peut-être même la nécessité d’une chirurgie de révision. Le mécanisme des TSA reste inconnu, mais la plupart des chercheurs croient que les facteurs biomécaniques jouent un rôle important. Certains l’ont attribué à l’augmentation de l’amplitude de mouvement (ROM) des segments adjacents après la chirurgie 5,6, d’autres l’ont attribuée à l’augmentation de la pression intradiscale dans les segments adjacents 7,8,9, et d’autres l’ont attribuée à une augmentation du stress dans les articulations facettaires des segments adjacents10.
Parmi les différentes méthodes utilisées pour étudier la biomécanique de la colonne vertébrale, la modélisation par éléments finis (EF) est largement utilisée car elle est non invasive, peu coûteuse et reproductible. Certains chercheurs 11,12,13 ont établi un modèle EF 3D de l’ensemble de la colonne lombaire (L1-L5) avec des données extraites de tomodensitométries (TDM) préopératoires, ce qui a permis d’explorer divers aspects de la biomécanique de la colonne vertébrale, allant de la réponse de la colonne vertébrale à différentes conditions de charge 14,15 aux effets de différentes pathologies16 et aux effets des modalités et techniques de traitement pertinentes17. Bien que la méthode de modélisation ci-dessus puisse fournir des résultats concernant la géométrie spécifique du patient de la colonne vertébrale avec une interface complexe et une mine d’informations autrement inaccessibles à partir d’expériences in vivo, son utilisation clinique est restée limitée en raison de la nature chronophage du processus, rendant la méthode disponible uniquement pour des modèles basés sur un ou quelques sujets14. Pour résoudre ce problème, Nikkhoo et al.18 ont établi un modèle lombo-sacré simplifié L1-S1 dans lequel la géométrie de la colonne vertébrale est contrôlée par des paramètres extraits des données d’imagerie préopératoires des patients, ce qui permet de générer ou de mettre à jour automatiquement des modèles spécifiques au patient en fonction des paramètres d’entrée. Il a été prouvé que le modèle EF basé sur cette méthode de modélisation a une bonne validité. Cependant, il y avait des différences significatives dans la pression intradiscale, les contraintes moyennes dans les articulations facettaires et les contraintes moyennes dans l’anneau fibreux par rapport au modèle reconstruit précédent basé sur la TDM. Un autre modèle simplifié de la colonne vertébrale a été appliqué dans une étude de Ghezelbash et al.19, mais ce modèle différait grandement de la géométrie réelle de la colonne lombaire en raison de la forme cylindrique des vertèbres et du manque de structure concernant les éléments postérieurs.
Par conséquent, dans cette étude, nous avons développé un modèle EF géométriquement paramétrique spécifique au patient afin d’obtenir un processus de modélisation et d’analyse plus efficace avec une bonne validité. Ensuite, nous avons effectué une analyse mécanique des segments adjacents après une chirurgie de fusion afin d’élucider le mécanisme et de fournir des preuves théoriques pour la prévention précoce des TSA.