Anatomie descriptive et fonctionnelle du rachis

Le squelette du tronc est constitué de trois regroupements osseux, soit la colonne vertébrale, aussi nommé le rachis, la cage thoracique et le bassin. Ensemble, ils permettent de protéger les organes vitaux ainsi que de maintenir la posture corporelle (Marieb, 2005). Le rôle de la colonne vertébrale est de supporter la charge axiale du tronc squelettique et de protéger la moelle épinière. Elle sert également de point d’attache aux côtes ainsi qu’aux muscles du dos et du cou. Composée de 33 vertèbres réparties de la tête au bassin, la colonne vertébrale (Figure 1.1) est divisée en 5 régions : cervicale (C1 à C7); thoracique (T1 à T12); lombaire (L1 à L5); sacrée (S1 à S5 fusionnées) et coccygienne (4 vertèbres atrophiées et soudées). Le rachis sain possède un alignement vertical dans le plan frontal tandis que, dans le plan latéral (LAT), il possède quatre courbures naturelles de sens opposés. Les courbures cervicale et lombaire sont concaves en arrière, aussi appelée lordose, et les courbures thoracique et sacro-coccygienne sont de concavité vers l’avant, aussi appelée cyphose. Ces courbures naturelles augmentent la résistance et l’élasticité du rachis, tout en permettant l’absorption des chocs et en procurant l’équilibre postural nécessaire pour maintenir la stabilité corporelle.

Bien que les vertèbres présentent des différences géométriques régionales selon leurs fonctions, elles possèdent toutes une anatomie similaire (Figure 1.2). À l’exception des vertèbres C1 et C2 ainsi que des vertèbres fusionnées provenant du sacrum et du coccyx, les vertèbres possèdent toutes un corps et un arc vertébral. La jonction entre ces deux parties forme le canal rachidien qui laisse passage à la moelle épinière. Le corps vertébral, situé dans la partie antérieure de la vertèbre, est de forme discoïde et il est délimité par un plateau supérieur et un plateau inférieur. Ces plateaux vertébraux sont en contact direct avec les disques intervertébraux (DIV). L’ensemble des corps vertébraux et des disques forme le pilier principal du tronc. L’arc vertébral, situé du côté postérieur, est formé d’une paire de pédicules, d’une paire de lames et de sept apophyses : deux apophyses transverses et une apophyse épineuse, servant de point d’attache aux ligaments et muscles squelettiques, ainsi que quatre apophyses articulaires, dont deux supérieures et deux inférieures, permettant aux vertèbres successives de s’articuler entre elles. Ces articulations entre les arcs vertébraux de deux vertèbres consécutives sont aussi connues sous le nom d’articulations zygapophysaires. L’empilement de ces apophyses articulaires forme deux colonnettes secondaires, qui permettent de diriger le mouvement. La variation dans le positionnement des différentes apophyses permet de transférer la charge lors du mouvement et de modérer la mobilité. Les apophyses épineuses sont les points de référence anatomique des vertèbres qui peuvent être repérés sur le dos grâce à la palpation (Furlanetto et al., 2012). Il est à noter que seules les régions thoracique et lombaire seront à l’étude dans ce projet.

Plusieurs types de tissus mous entrent en jeu afin de permettre le mouvement ainsi que le soutien du rachis dans une posture normale, à savoir les muscles du tronc, les ligaments et les DIV (Figure 1.3). Les ligaments rachidiens assurent la stabilité de la colonne, la liaison solide entre les vertèbres, d’autant plus qu’ils donnent une grande résistance mécanique (Kapandji, 1982) en restreignant l’ensemble des mouvements du tronc. Les ligaments principaux sont les ligaments longitudinaux antérieur et postérieur qui permettent principalement le maintien du rachis en empêchant l’hyperextension ou l’hyperflexion, respectivement. Ces deux ligaments s’étendent sur la longueur de la colonne, l’une antérieure qui est fixé aux corps vertébraux ainsi qu’aux DIV et l’autre postérieure qui est fixé uniquement aux DIV. Les ligaments jaunes, unissant les lames de deux vertèbres successives, limitent la flexion. Les ligaments interépineux et supra-épineux relient les vertèbres adjacentes par leurs apophyses épineuses, tandis que les ligaments intertransversaires les relient par les apophyses transverses. De même que pour les ligaments jaunes, les ligaments interépineux et intertransversaires, situés sur l’arc vertébral, limitent la flexion du tronc.

Un disque intervertébral ressemblant à un coussinet se trouve entre chaque vertèbre de C2 à S1. Les DIV assurent l’union entre deux vertèbres successives, la flexibilité de la colonne, ainsi que l’amortissement des chocs. Chaque DIV est délimité par le plateau inférieur du corps de la vertèbre supérieure et du plateau supérieur du corps de la vertèbre inférieure. Le nucléus pulposus gélatineux (ou noyau pulpeux) forme la partie centrale du DIV et lui procure élasticité et compressibilité (Marieb, 2005). L’anneau fibreux, constitué d’une succession de fibres de collagène autour d’un cartilage fibreux résistant, forme la partie périphérique du disque (Kapandji, 2007; Marieb, 2005). L’obliquité croisée des fibres entre chaque couche concentrique (Figure 1.4) offre une meilleure résistance à certains mouvements. L’anneau limite l’expansion du noyau pulpeux lorsque la colonne est comprimée et résiste à la tension dans la colonne. Les fibres en périphérie du disque sont à la verticale, tandis que plus les couches se rapprochent du noyau, plus elles deviennent quasi horizontales (Kapandji, 1982). Lorsque les fibres sont horizontales, elles forment une trajectoire hélicoïdale, qui relie les plateaux supérieurs et inférieurs de deux vertèbres adjacentes, permettant alors d’enfermer le noyau dans une loge inextensible. L’articulation ainsi formée par les disques est cartilagineuse de type symphyse et elle est notamment conçue pour allier la force et la flexibilité.

Biomécanique du rachis

La colonne vertébrale est une structure biomécanique complexe à la fois flexible et résistante. Les propriétés biomécaniques des disques intervertébraux, des ligaments, des articulations zygapophysaires, ainsi que de la morphologie des vertèbres et des côtes influencent la rigidité du rachis (Hasler, Hefti et Buchler, 2010). L’étude de simulation de discectomie menée par Little et Adam (2009) révèle que les DIV jouent un rôle important dans la flexibilité de la colonne vertébrale. La flexibilité rachidienne, étant l’inverse de la rigidité, est caractérisée par la capacité du rachis de se déformer suite à l’application d’une force. Plus un rachis est souple, plus son indice de flexibilité sera élevé, tandis que plus un rachis est rigide, plus son indice sera faible (Panjabi, Brand et White, 1976a). L’amplitude de mouvement (AM) globale du rachis est atteinte en raison de la succession des nombreuses articulations intervertébrales, ainsi que de la somme de tous les mouvements élémentaires de faibles amplitudes qui sont créés grâce aux muscles. Ces mouvements élémentaires (Figure 1.5) consistent en la translation et la rotation selon les trois axes du système de coordonnées vertébrales. Il existe 12 chargements possibles lorsque ceux-ci sont appliqués dans les directions positives ainsi que négatives (Panjabi, Brand et White, 1976a).

Les mouvements élémentaires entre deux vertèbres peuvent survenir grâce aux propriétés mécaniques des DIV, ainsi qu’à la géométrie spécifique des vertèbres selon chaque région rachidienne. Les caractéristiques de l’anatomie vertébrale qui contribuent à la variation d’amplitude de mouvement entre les régions vertébrales sont : l’inclinaison des plateaux vertébraux permettant la formation des courbures naturelles de la colonne, la taille des corps et des disques vertébraux, ainsi que l’inclinaison des apophyses articulaires et épineuses. La présence des différentes courbes naturelles de la colonne offre ainsi la résistance aux efforts de compression axiaux (Kapandji, 1982). Les corps vertébraux ainsi que les disques composant la colonne vertébrale varient d’épaisseur selon les régions respectives (Figure 1.6). Les disques ainsi que leur nucléus sont de plus en plus importants lorsque ceux-ci se rapprochent du bassin pour pouvoir résister aux efforts de compression croissants causés par la gravité. La mobilité rachidienne est définie partiellement par le ratio de l’épaisseur du disque par rapport à la hauteur du corps vertébral (ratio disco-vertébral). Plus cette proportion est grande, plus la mobilité du segment rachidien est importante (Kapandji, 2007). En se référant à la Figure 1.6, il est possible d’affirmer que le rachis cervical est le plus mobile, avec un ratio disco-vertébral de 0,4, suivi par le rachis lombaire, avec un ratio de 0,33, pour ensuite terminer avec un ratio de 0,2 pour le rachis thoracique, qui lui est le moins mobile. La mobilité rachidienne est également influencée et guidée par l’orientation des articulations zygapophysaires. La Figure 1.7 (a) illustre l’orientation des facettes articulaires d’une vertèbre thoracique typique. Étant donné que la vertèbre T12 fait la transition entre les régions thoracique et lombaire, l’orientation de ses facettes (Figure 1.7 (b)) est légèrement modifiée de façon à s’adapter aux caractéristiques vertébrales correspondant aux régions adjacentes.

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 Anatomie descriptive et fonctionnelle du rachis
1.2 Biomécanique du rachis
1.3 Scoliose
1.3.1 Description de la pathologie
1.3.2 Techniques de dépistage et d’évaluation clinique de la sévérité
1.3.3 Traitements de la scoliose
1.3.3.1 Corset
1.3.3.2 Chirurgie
1.4 Techniques d’évaluation de la flexibilité scoliotique
1.4.1 Techniques in vitro
1.4.2 Techniques in vivo
1.4.2.1 Test d’inflexion latérale maximale volontaire
1.4.2.2 Test d’inflexion latérale avec point d’appui
1.4.2.3 Test de poussées latérales en procubitus
1.4.2.4 Test de traction avec poussées latérales
1.4.2.5 Test de suspension
1.4.2.6 Résumé des techniques d’évaluation
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS DU PROJET
CHAPITRE 3 CONCEPTION DE LA MÉTHODE D’ÉVALUATION NON-INVASIVE
3.1 Adaptation du test de flexibilité choisi
3.1.1 Sélection de la technique d’évaluation retenue
3.1.2 Description du mécanisme de suspension dans l’EOS
3.1.3 Modification du harnais de suspension
3.2 Proposition de la méthode d’acquisition non-irradiante
3.2.1 Positionnement des marqueurs externes
3.2.2 Acquisition des images avec l’appareil de mesure optique
3.2.3 Utilisation du test de suspension
3.2.4 Processus d’analyse des résultats pour l’évaluation rachidienne
CHAPITRE 4 MÉTHODOLOGIE D’ÉVALUATION
4.1 Étude comparative de la distribution de pression engendrée par les harnais
4.2 Étude clinique de la méthode d’évaluation non-irradiante lors de la suspension
4.2.1 Critères d’admissibilité lors des essais cliniques
4.2.2 Données cliniques sur les patients recrutés
4.2.3 Comparaison des méthodes d’acquisition
4.2.4 Reproductibilité du test de suspension
CHAPITRE 5 RÉSULTATS
5.1 Distribution de pression résultant des harnais lors des essais préliminaires
5.2 Évaluation rachidienne des méthodes d’acquisition
5.2.1 Données cliniques
5.2.2 Comparaison des méthodes d’évaluation de la sévérité rachidienne
5.2.3 Reproductibilité du test de suspension
CHAPITRE 6 DISCUSSION
6.1 Équipement du test de suspension
6.2 Équipement de la méthode optique
6.3 Protocole d’acquisition des données lors de tests de suspension
6.4 Évaluation du test de suspension
6.5 Comparaison des méthodes de mesure des indices de mobilité
CONCLUSION
ANNEXE I PROTOCOLE DU TEST DE SUSPENSION
ANNEXE II RÉSULTATS – DONNÉES CLINIQUES
ANNEXE III RÉSULTATS – INDICES D’ÉVALUATION RACHIDIENNES
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES