Sternotomie et fermeture du sternum 

L’opération à cœur ouvert, ou sternotomie, constitue encore l’opération la plus courante lors des pontages coronariens, des transplantations cardiaques et de plusieurs autres opérations touchant les organes se trouvant à l’intérieur de la cage thoracique (690 000 opérations aux États-Unis en 2001 [1]). Elle permet d’obtenir une voie d’accès aux organes internes de la cage thoracique et consiste, concrètement, en la séparation du sternum à l’aide d’une scie. Cette opération cause problème (infection, bris du sternum) dans environ 2% des cas [2]. Les problèmes reliés aux infections et à la rupture du sternum apparaissent dans les premières semaines post-opératoires. En effet, même si le SDF reste en place sur le patient de façon permanente, le système n’est fonctionnel que durant un court laps de temps, soit environ 12 semaines. Après cette période, l’ossification s’est faite et le SDF n’agit plus [3].

Le sternum est un os long et plat qui fait la jonction entre les côtes de la cage thoracique  . Il mesure environ 17 cm de long et est constitué de trois parties : le manubrium, le corps et la l’appendice xiphoïde. Enfin, l’extérieur du sternum est composé d’une mince couche d’os compacte et rigide (os cortical), tandis que l’intérieur est composé d’un tissu spongieux moins rigide et fortement vascularisé [5].

Une fois l ‘opération complétée, il faut refermer la cage thoracique. La fermeture du thorax consiste à mettre les deux parties du sternum en contact et à y appliquer une pression, pour que la fracture soit mise en compression. Cela limitera le mouvement relatif des deux parties en contact et favorisera l’ostéogenèse, c’est-à-dire la formation du tissu osseux [6]. Ainsi, les techniques de fermeture du sternum employées font généralement appel à l’ajout de liens,  Une tension est appliquée sur les liens pour que la fracture soit effectivement mise en compression. Chacun des liens de la fermeture du sternum est défini comme étant un système de fermeture du sternum (SDF) alors que l’ensemble de ces liens forme le système de fermeture globale (SDFG).

Caractéristiques des systèmes de fermeture 

D’abord, le système doit supporter les charges normales imposées par la respiration sans que le sternum se sépare. Il doit également maintenir le sternum fermé lors d’une quinte de toux, qui constitue en effet un chargement très sévère qui peut se répéter à plusieurs reprises durant la convalescence du sujet

La technique de fermeture utilisée doit, avant toute chose, minimiser le mouvement relatif des deux parties en contact. Un système plus rigide minimisera les mouvements à l’interstice, de même qu’un système qui applique une forte contrainte sur l’os. Toutefois, si la pression de contact entre le système de fermeture et le sternum est déjà grande, le risque de rupture de l’os sera d’autant plus grand, si un chargement additionnel (par exemple, une toux) est appliqué.

Les liens utilisés par les différentes techniques de fermeture du sternum peuvent soit traverser l’os (transsternal) ou l’entourer en passant entre les côtes (péristernal). Tel que mentionné précédemment, la couche extérieure est la plus rigide. Lorsque le système passe transsternalement, la couche extérieure est transpercée. La principale barrière de protection est donc rompue, ce qui rend le SDF moins solide. Malgré ces limites, le passage transsternal est néanmoins apprécié des chirurgiens et très utilisé, car il évite de passer à travers la masse musculaire (péristernal). En effet, en passant à l’extérieur, le SDF passe à travers les muscles intercostaux externes, intercostaux internes et le triangulaire du sternum [5; 7]. Le système risque alors de couper les muscles et de causer une hémorragie interne.

Enfin, pour passer dans l ‘usage commun, ces systèmes doivent non seulement être rigides et supporter les charges normales imposées par la respiration, mais ils doivent aussi être composés d’un matériau biocompatible qui résistera au milieu biologique sans se dégrader, pendant toute la vie du patient. Au plan pratique, le système doit également être facilement manipulable par le chirurgien. En cas d’urgence postopératoire, les SDF doivent être aisément retirables par n’importe quel chirurgien dans n’importe quel établissement. Le retrait doit pouvoir s’effectuer à l’aide d’une paire de ciseaux ou de pinces. Il ne doit pas nécessiter d’outil spécial.

Systèmes de fermeture existants 

La fermeture par fils est la première technique à avoir été proposée [8]. Elle demeure également la technique la plus populaire, car elle est simple d’utilisation. Quatre à huit fils [9] forment une boucle qui passe autour du sternum (péristemalement) ou à l’intérieur (transsternalement). Dans le dernier cas, le sternum est alors percé à l’aide de l’aiguille du fil de suture. Chaque boucle formée constitue un SDF. Initialement, des fils d’argent étaient utilisés, mais ils ont maintenant été remplacés par des fils d’acier inoxydable. La technique de suture par fils la plus populaire consiste à utiliser six fils simples, soit un fil sur le manubrium (partie supérieure du sternum) et cinq sur le corps du sternum.

Bien qu’il soit populaire, le SDF par fils n’est pas exempt de problèmes. Les fils exercent une très forte contrainte au point de contact entre le sternum et le système de fermeture. Cette forte contrainte est la cause d’une grave complication associée à la fermeture du sternum par fils : la rupture du sternum à la suite de son sectionnement par les fils du SDFG [10].

Ainsi, de nombreuses autres façons d’installer les fils ont été développées afin de diminuer les contraintes sur le sternum ou d’augmenter la rigidité du système [11]. Par exemple, Robicsek et al. [10] proposent d’ajouter aux fils péristernaux standards, deux autres fils longitudinaux passant autour des côtes sur lesquels les premiers fils viennent s’appuyer. Cela permet de diminuer la pression de contact. Une autre méthode populaire, décrite dans plusieurs ouvrages est la méthode  qui consiste à croiser les fils derrière le sternum [12; 13]. Cette technique a pour but d’augmenter la rigidité dans la direction rostro-caudal. Une multitude d’autres systèmes par fils existent, dont certains sont par ailleurs décrits par Losanoff et al.

D’autres systèmes, qui utilisent d’autres moyens que les fils, ont également été développés dans le but d’augmenter la rigidité et de diminuer la pression appliquée sur le sternum. Parmi ces systèmes, il y a: les rubans de Mersilene [15], les rubans d’acier inoxydable [16] et les agrafes [17-19].

L’utilisation de rubans comme SDF diminue le risque de rupture en augmentant la surface de contact entre l’os et le ruban. Ils sont faciles à retirer, car ils peuvent être sectionnés par une simple paire de ciseaux comme c’est le cas du système Sterna-band (Stony Brook Surgical Innovations, Inc., Stony Brook, NY, ÉU) [16]. Par contre, les rubans manquent de souplesse et n’épousent pas bien la géométrie du sternum [14]. Leur géométrie fait en sorte qu’ils ne peuvent traverser l’os facilement et qu’ils doivent être passés à l’extérieur, entre les côtes. Se faisant, ils passent à travers les muscles [5; 7], et parce que les rubans sont larges, ils déplacent les muscles en place pour épouser la forme du sternum. Leurs bords étant tranchants, ils coupent parfois les muscles et causent ainsi une hémorragie interne. De plus, il semble que les rubans ne présentent pas d’avantage marqué au niveau de la rigidité du système: la rigidité de la fermeture des rubans est en effet moins grande ou comparable à celle des fils [20].

Les agrafes constituent le SDF le plus rigide et le plus fiable de tous. Par contre, les pièces massives qui le constituent peuvent entraîner des douleurs ou des désagréments importants au patient. Ce système de fermeture n’est donc utilisé que sur les patients chez qui le risque de rupture du sternum ou d’infection est important [17].

D’autres systèmes moins communs existent. Plusieurs brevets  présentent des systèmes qui diminuent la pression de contact entre le SDF et le sternum en ajoutant des protecteurs sur lesquels les fils passent. D’autres s’intéressent à des méthodes pour appliquer la charge de façon plus constante et à mieux fixer le SDF par fil, ruban ou câble. Il y a aussi les systèmes rigides visant à empêcher tout mouvement des deux parties du sternum. Finalement, il y a des agrafes souples en alliage à mémoire de forme comme celle présentée par Centofati et al [21].