Rupture du ligament croisé crânial chez le bovin : évaluation de la biocompatibilité d'une nouvelle prothèse en Nitinol tressé et de la stabilité articulaire suite à son implantation chirurgicale

Abstract

Parmi les blessures traumatiques reliées au grasset chez les bovins, 35 % impliquent une rupture du ligament croisé crânial (LCCr). Une lésion à cette structure engendre une instabilité articulaire et une boiterie. Le traitement chirurgical actuel pour les bovins présente malheureusement des limites importantes, telle qu’une rupture prématurée des implants et leur manipulation diffucile, et est associé à un pronostic réservé. Une nouvelle prothèse ligamentaire, avec des propriétés biomécaniques similaires à celles que le LCCr natif, composée de brins de Nitinol super-élastiques tressés pourrait s’avérer une avenue innovante afin de pallier à ces limites. L’objectif général de ce mémoire est de développer une option chirurgicale viable et sans danger pour les tissus pour le remplacement intra-articulaire du LCCr bovin. Plus spécifiquement, (1) d’assurer la biocompatibilité intra-articulaire du Nitinol et (2) déterminer la technique chirurgicale de remplacement du LCCr qui confère la stabilité articulaire qui reflète le plus celle d'un grasset intact. Nous avons émis comme hypothèses que le Nitinol sera biocompatible en milieu intra-articulaire et que son utilisation sous forme de prothèse rendra au grasset sa stabilité articulaire originale lorsque mis en place isométriquement. Pour répondre aux objectifs de recherche, 192 brins de Nitinol ont été incubés dans du liquide synovial, de la saline physiologique et une solution tamponnée au phosphate pour 1, 3 et 6 mois. La biocompatibilité in vitro du Nitinol en milieu articulaire a été confirmée suite à l’évaluation de sa résistance à la corrosion et la stabilité de ses propriétés mécaniques. Par la suite, la translation tibiale cranio-caudale et le déplacement angulaire médio- latéral ont été évalués chez 15 grassets bovins cadavériques avec un LCCr intact, sectionné puis stabilisé avec la nouvelle prothèse ou un implant de nylon. L’utilisation de la prothèse de Nitinol positionnée de façon isométrique a permis d’augmenter la stabilité articulaire lorsque comparé au nylon. Le présent mémoire a démontré le potentiel de l’utilisation de la nouvelle prothèse en Nitinol tressé comme remplacement intra-articulaire du LCCr chez les bovins afin d’améliorer le pronostic présentement réservé de la condition.

Incidence of cranial cruciate ligament (CCL) disruption in cattle represents 35% of problems originating from the stifle. When this ligament is ruptured, articular instability and lameness will develop. Currently in cattle, the surgical treatment for CCL repair is associated with a poor prognosis and premature rupture of implants. A new innovative prosthesis with similar biomechanical properties of intact CCL, and made with braided superelastic Nitinol strands could improve the currently poor surgical outcomes of CCL ligament repair. The global objective of this Master’s thesis is to develop a viable surgical option, through the creation of an innovative prosthesis composed of a braided super-elastic nitinol strands for intra-articular CCL replacement in cattle, thus improving current poor outcomes in order to provide better patient care. More specifically, (1) to determine the intra-articular biocompatibility of Nitinol and (2) determine the surgical technique for CCL replacement that confers articular stability closest to that of an intact CCL bovine stifle. We hypothesized that Nitinol would be biocompatible intra-articularly and that its use in a prosthesis would confers joint stability closest to that on an intact stifle when implanted in isometric fashion. To meet the project objectives, 192 Nitinol strands were incubated in synovial fluid, physiologic saline and phosphate buffered saline for 1, 3 and 6 months. Following incubation, the in vitro intra-articular biocompatibility of Nitinol was confirmed throughout the evaluation of its resistance to corrosion and the stability of its mechanical properties. Thereafter, the total craniocaudal tibial translation, and mediolateral angular displacement was quantified in 15 bovine stifles with CCL intact, transected, and stabilized with either a braided super-elastic Nitinol prosthesis or nylon implants. Isometric implantation of the new Nitinol prosthesis for surgical stabilization showed increased stifle stability following CCL rupture compared to stifle repaired using nylon. In conclusion, this Master’s thesis showed the potential of a new braided Nitinol prosthesis as an intra-articular CCL replacement in cattle, thus improving currently poor surgical outcome of ligament repair.