Évaluation cinématique et tableau clinique de la PTG douloureuse

Le genou

Le genou est l’articulation intermédiaire du membre inférieur, c’est la plus volumineuse et la plus complexe de toutes les articulations du corps humain. Le membre inférieur étant constitué de trois os : le fémur, le tibia et la rotule (patella), le genou est en fait deux articulations : fémoro-tibiale et fémoro-patellaire. Il s’agit d’une articulation synoviale de type sphéroïde car possèdant six degrés de libertés indépendants assurés par un ensemble complexe de muscles, ligaments, ménisques et cartilages. Ses degrés de libertés permettent trois types de glissements, les translations antéro-postérieure (AP), médio-latérale et proximo-distale et trois types de rotations, soit la flexion(Flex)-extension(Ext), l’abduction(ABD)-adduction(ADD) du tibia et la rotation interne(RI)-externe(RE) du tibia par rapport au fémur. C’est donc une articulation présente une très grande mobilité et une bonne stabilité en l’absence de blessure. Dans l’optique de bien comprendre la problématique des douleurs suite à l’arthroplastie totale du genou, un retour est nécessaire sur l’anatomie et physiologie du genou sain et le rôle de chacune des structures principales qui octroient au genou sa mobilité ou sa stabilité.
La partie supérieure de l’articulation du genou est le fémur. Il s’agit de l’os le plus long et le plus fort du corps. Sa robustesse lui permet de supporter jusque 280 kg/cm2 lors d’un saut puissant. Sa partie proximale est en forme de L inversé de sorte que l’axe du fémur est oblique vers l’intérieur par rapport à la verticale, ce qui permet au genou de se rapprocher du centre de gravité du corps et ainsi d’en améliorer l’équilibre. La surface articulaire du fémur au niveau du genou est composée de deux condyles : médial et latéral. De formes quasi-sphériques, ils sont recouverts de cartilage articulaire, tissu souple et élastique, qui permet de protéger le fémur en plus de faciliter son mouvement par rapport au tibia en favorisant les glissements. En antérieur, ces deux condyles se joignent pour former la trochlée fémorale, aussi appelée surface patellaire car il s’agit du lieu d’articulation entre le fémur et la patella.
En postérieur, ils se séparent pour former la fosse intercondylienne (Marieb, 2005). Chaque condyle possède sa propre géométrie, ce qui influence donc la cinématique du genou (Iwaki, Pinskerova, et Freeman, 2000; Martelli et Pinskerova, 2002).

Cinématique du genou

La cinématique 3D du genou s’effectue selon trois plans. La flexion/extension du genou a lieu dans le plan sagittal, l’abduction/adduction dans le plan frontal et enfin la rotation tibiale interne/externe dans le plan axial. Les mouvements de translation ne seront pas traités dans cette étude puisque leur précision et répétabilité mesurés à l’aide du KneeKGTM n’ont pas été établies.
Le mouvement principal du genou est la flexion/extension, il a la plus grande amplitude (140° au total) qui facilite son analyse. Il s’agit respectivement de diminuer/augmenter l’angle au niveau de l’articulation en mouvement en rapprochant/éloignant les segments de l’articulation les uns des autres. L’extension est d’amplitude nulle puisque l’axe de la jambe est alors dans l’axe de la cuisse. La flexion possède une amplitude de 120° si la hanche est en extension et jusque 140° lorsque la hanche est en flexion. Ce mouvement est celui le plus décrit dans la littérature (Freeman et Pinskerova 2003).
En mouvement d’adduction, le tibia distal se rapproche du corps pour faire un varus du genou et donc du plan sagittal alors qu’il s’en éloigne en abduction pour faire un valgus du genou. Les mouvements d’adduction et d’abduction ne s’observent que lorsque le genou est fléchi. En mouvement d’adduction, le tibia distal se rapproche du corps pour faire un varus du genou et donc du plan sagittal alors qu’il s’en éloigne en abduction pour faire un valgus du genou. Les mouvements d’adduction et d’abduction ne s’observent que lorsque le genou est fléchi.
Enfin, en rotation interne, le tibia effectue une rotation vers l’intérieur du corps, le long de son axe proximo-distal et vers l’extérieur du corps en rotation externe. Le rayon du condyle fémoral médial étant plus faible que celui du condyle fémoral latéral, le tibia effectue une rotation interne au début du mouvement de fléchissement du genou.

Prothèse totale de genou

Plus de 55 000 opérations de pose de prothèse totale du genou ont été effectuées entre 2013 et 2014 au Canada d’après l’Institut canadien d’information sur la santé (2015). Le nombre ne fait qu’augmenter avec l’incidence de l’arthrose et le vieillissement de la population. Il s’agit de la deuxième intervention chirurgicale la plus courante chez les personnes de plus de 60 ans (après la cataracte) (Liddle et al, 2013). Il s’agit du traitement le plus efficace net rentable pour réduire la douleur et améliorer la fonction articulaire (Jenkins, 2013; Räsänen et al,2007; Dakin et al, 2012)
La chirurgie de PTG consiste à réséquer le cartilage restant et une partie de l’os sous-chondral des surfaces articulaires fémorales distales dans leur intégralité en utilisant une coupe transversale, intérieure et postérieure. De même, la surface articulaire du tibia est remplacée par un support en polyéthylène, normalement attaché à une base en métal, tandis que la partie distale du fémur est resurfacée en utilisant un composant de métal. La composante fémorale doit être alignée perpendiculaire à l’axe mécanique du fémur, alors que la composante tibiale doit être perpendiculaire à l’axe mécanique du tibia. Concernant les structures connexes, les ligaments croisés peuvent être sacrifiés ou non en fonction du type d’implant préféré par le chirurgien. Les implants les préservant permettent théoriquement d’avoir un genou avec une biomécanique normale. Cependant pour diverses raisons, dont la difficulté de la technique chirurgicale, ces dits-implants sont peu utilisés (Cherian et al,2014). De plus, des balances ligamentaires (relâche) et des tissus mous sont faites au besoin pour équilibrer le genou et donner plus ou moins de mobilité à celui-ci au détriment de la stabilité. S’il y a de l’arthrose fémoro-patellaire, la rotule peut être également resurfacée (résection du cartilage et d’une partie de l’os sous-chondral rotulien) à l’aide d’un «bouton» polyéthylène (Liddle et al, 2013). La littérature ne permet pas d’affirmer l’avantage du resurfaçage au niveau des résultats de la chirurgie et de la satisfaction : la fonction du genou et la cinématique restent identiques post-PTG (Campbell, 2006; Smith et al, 2006; Barrack et Wolfe, 2000; Arbuthnot et al, 2004) avec ou sans resurfaçage de la rotule. Une rotule resurfacée réduirait cependant le risque de présence de douleur antérieur au genou en post-opératoire (Agrawal et al, 2011).
Plusieurs types de prothèses existent et leur design varie suivant la conformité de la surface articulaire, le resurfaçage de la rotule, le maintien ou non des ligaments croisés ou encore la mobilité de l’insert en polyéthylène (Fantozzi et al, 2003).

Prise en charge d’un patient avec PTG douloureuse

Afin d’éliminer toute cause connue de douleur, les patients suivent un protocole de prise en charge bien précis au Québec. Pour bien comprendre celui-ci, nous allons présenter tout d’abord la prise en charge classique pour ensuite préciser les étapes que suit le patient qui continue de ressentir des douleurs ou dont l’insatisfaction persiste à un niveau non acceptable.
Une personne présentant une arthrose du genou à un stade avancé se voit proposer une arthroplastie du genou comme traitement de sa pathologie. À la suite de l’opération, un suivi personnalisé de physiothérapie est requis pour permettre au patient de retrouver sa mobilité articulaire.
Le chirurgien rencontre son patient six semaines après l’opération. Si le patient est satisfait, ils se revoient un an et deux ans plus tard. Les patients qui présentent une insatisfaction sont revus par le chirurgien trois à six mois après. Si l’insatisfaction est causée par la présence d’une douleur, l’origine de celle-ci est explorée de la manière suivante : un examen physique et historique, des tests en laboratoires et  des examens radiologiques sont effectués (Dennis, 2004; Hofmann et al, 2011).
Le chirurgien va tout d’abord s’intéresser aux antécédents médicaux et va explorer la nature de la douleur en fonction de son caractère, sa localisation, sa radiation, son aggravation. Il s’intéresse également au moment où la douleur est apparue, soit immédiatement après la chirurgie ou dans les mois qui ont suivi. Dans le cas d’apparition plus tardive, le descellement ou la fracture de la PTG ou l’instabilité ligamentaire sont des causes probables. A contrario, si le patient ressent de la douleur depuis l’opération, alors l’infection ou l’instabilité due à un mauvais alignement de la PTG sont à explorer (Mandalia et al, 2008;Dennis, 2004; Toms et al, 2009). Dans le doute, différentes évaluations sont effectuées dans un ordre précis.

Cinématique tridimensionnelle (3D)

Système d’enregistrement de la cinématique

L’analyse de la cinématique du système musculosquelettique permet l’acquisition de données objectives, quantifiables, permettant le suivi et l’évaluation du succès d’un traitement.
L’étude de la cinématique humaine a prouvé qu’elle peut contribuer à faire avancer les connaissances fondamentales dans le domaine de la santé (Whittle, 1996; Simon, 2004). Différentes méthodes permettent d’apprécier les déplacements du squelette axial, lors d’activités fonctionnelles telles que la marche.
Système de caméras :Plusieurs systèmes de caméras sont utilisés pour capter les mouvements des marqueurs comme ceux du KneeKG™. En fonction des besoins, de l’utilité et de l’espace octroyé, chaque système a ses avantages. Deux principaux seront présentés.
Le système Vicon™ (Oxford Metrics, Oxford, UK) requiert plusieurs caméras optoélectroniques et une grande salle (Voir Figure 1.10). Actuellement, il est principalement utilisé en recherche du fait de ces contraintes spatiales. Cependant, ce système a également fait ses preuves de la validité de l’utilisation des harnais tels que le KneeKG™ notamment parce qu’il est très versatile et qu’il permet des analyses en laboratoire complexes. Il est reconnu comme le gold standard de l’enregistrement de mouvements.
Au minimum, six caméras sont utilisées pour examiner les deux jambes afin de minimiser les problèmes de marqueurs cachés/obscurs. Les caméras utilisent une source de lumière infrarouge proche de l’objectif pour que les marqueurs réfléchissants soient captés comme des points brillants et ainsi que tout le reste soit trop faible pour être vu. Ces marqueurs sont identifiés dans des images en deux dimensions par chacune des caméras. Séparément, les caméras captent un objet calibré avec des marqueurs réfléchissant qui sont à des positions connues, ce qui permet d’établir par triangulation la relation entre les images caméras et la localisation des objets au sein du laboratoire.

Cinématique 3D du genou sain à la marche

Les patrons de mouvements en 3D à la marche des personnes saines se caractérisent comme suit. Dans le plan sagittal , le genou se trouve initialement en extension presque complète (0-10 %), puis il fléchit de l’ordre de 15-20° afin de permettre au corps d’avancer au-dessus du pied en appui et finit par s’étendre à nouveau jusqu’à ce que le gros orteil du pied en appui quitte le sol. Ensuite, en phase d’envol lorsque le pied passe à côté du pied controlatéral, le genou doit effectuer une flexion rapide d’environ 60° puis un mouvement d’extension pour permettre l’avancée du membre oscillant sans qu’il y ait contact avec le sol (Lafortune et al, 1992; Kadaba et al, 1989).
Dans plan frontal, une grande variabilité existe dans la population et
plusieurs profils de marche dans le plan frontal existent. Lafortune et al (1992) ont utilisé des tiges intra corticales sur cinq sujets et décrivent un mouvement d’amplitude totale de 5°±1,7°. Durant la phase d’appui, les sujets demeurent en légère abduction à approximativement 1,2°, puis durant l’envol il y a un mouvement d’abduction pour atteindre un pic de 6,4°. A contrario, Reinschmidt et al (1997), qui ont également fait des mesures à l’aide de tiges intracorticales, ne parvient pas, quant à lui, à distinguer un patron de marche commun dans le plan frontal. Finalement, Mezghani et al (2012) ont mené une étude sur plus de 200 sujets et ont utilisé le système KneeKG™. A l’aide d’une analyse par composantes principales, ils ont mis en évidence que quatre patrons de marche différents pouvaient être identifiés (Patron 1: neutre en appui et vers l’adduction envol, Patron 2: abduction en appui et vers l’adduction en envol, Patron 3: neutre en appui et vers l’abduction en envol et Patron 4: abduction à la fois en appui et en envol). Leurs résultats sont donc en accord avec la littérature passée.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE 
1.1 Anatomie
1.1.1 Terminologie
1.1.2 Le genou
1.1.3 Cinématique du genou
1.2 Gonarthrose
1.3 Prothèse totale de genou 
1.3.1 Qu’est-ce qu’une PTG ?
1.3.2 Problématique de l’insatisfaction post-PTG
1.3.2.1 Comprendre l’insatisfaction post-PTG
1.3.2.2 Des prédicteurs de l’insatisfaction post-PTG
1.3.3 Prise en charge d’un patient avec PTG douloureuse
1.4 Cinématique tridimensionnelle (3D) 
1.4.1 Système d’enregistrement de la cinématique
1.4.1.1 Types de marqueurs
1.4.1.2 Système de caméras
1.4.2 Description de la cinématique 3D du genou à la marche
1.4.2.1 Définition d’un cycle de marche
1.4.2.2 Cinématique 3D du genou sain à la marche
1.4.2.3 Cinématique 3D avec prothèse totale de genou à la marche
1.4.2.4 Cinématique 3D avec PTG douloureuse à la marche
1.4.2.5 Cinématique 3D du genou pathologique à la marche : syndrome fémoro-patellaire
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIF / MÉTHODOLOGIE
2.1 Problématique
2.2 Objectifs 
2.2.1 Objectif principal
2.2.2 Objectifs secondaires
2.3 Hypothèses 
2.3.1 Hypothèse #1 : Technique
2.3.2 Hypothèse #2 : Scientifique
CHAPITRE 3 ÉTUDE #1 : VALIDATION DE LA COMPARAISON DE LA CINÉMATIQUE 3D ENREGISTRÉE AVEC DEUX SYSTÈMES, L’UN CLINIQUE, L’AUTRE DE RECHERCHE 
3.1 Résumé de la problématique 
3.2 Méthodologie
3.2.1 Population étudiée
3.2.2 Critère d’inclusion et d’exclusion
3.2.3 Collectes de données
3.2.4 Analyse des données
3.3 Résultats
3.3.1 Données démographiques
3.3.2 Données cinématiques
3.3.2.1 Cinématiques 3D obtenues via les deux systèmes
3.3.2.2 Écart angulaire entre les deux systèmes
3.4 Interprétation des résultats et discussion
CHAPITRE 4 ÉTUDE #2 : IDENTIFICATION DE MARQUEURS CINÉMATIQUES REPRÉSENTATIFS DE LA MARCHE DOULOUREUSE AVEC PROTHÈSE TOTALE DE GENOU
4.1 Résumé de la problématique
4.2 Méthodologie
4.2.1 Population étudiée
4.2.2 Critères d’inclusion
4.2.3 Critères d’exclusion
4.2.4 Collecte des données
4.2.4.1 Groupes avec PTG
4.2.4.2 Groupe contrôle
4.2.5 Analyse des données
4.2.6 Analyse statistique
4.3 Résultats
4.3.1 Données démographiques
4.3.2 Données radiologiques
4.3.3 Données questionnaires subjectifs
4.3.4 Données test fonctionnalité du genou
4.3.5 Données cliniques
4.3.6 Données cinématiques
4.3.6.1 Plan sagittal
4.3.6.2 Plan frontal
4.3.6.3 Plan axial
4.4 Interprétation des résultats et discussion
4.4.1 PTG douloureuse : profil de l’insatisfaction
4.4.2 Évaluation cinématique et tableau clinique de la PTG douloureuse
4.4.2.1 Tableau clinique des patients avec PTG douloureuse
4.4.2.2 Cinématique de la marche avec PTG douloureuse
4.4.3 Évaluation cinématique et tableau clinique de la PTG asymptomatique
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS

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