Calcul du ratio des forces coaptatrices/élévatrices

Calcul du ratio des forces coaptatrices/élévatrices

Ruptures de la coiffe des rotateurs

Les ruptures de la coiffe des rotateurs (RCR) font référence aux tendinopathies des muscles de la CR. D’un côté, les ruptures transfixiantes sont celles qui traversent l’épaisseur du tendon dans sa totalité, de l’autre, les ruptures partielles sont des défauts tendineux non transfixiants. Plusieurs études ont montré la tendance de ces lésions à ne pas guérir (Rockwood et al., 2009). Ainsi, les ruptures partielles ont généralement un comportement évolutif vers les ruptures transfixiantes.
En ce qui concerne la pathogenèse, la coiffe des rotateurs est soumise à divers facteurs défavorables tels que la traction, la compression, la contusion, l’inflammation, etc.
Cependant, la cause principale des dégénérescences tendineuses est le vieillissement (Rockwood et al., 2009). Comme le reste des tissus conjonctifs du corps, les fibres présentes dans la CR deviennent plus faibles avec l’âge. Puisqu’elles sont plus faibles, moins de force est nécessaire pour les endommager. Tous les rapports cliniques montrent une légère présence de troubles tendineux avant l’âge des 40, lesquels augmentent de manière notable à partir des 60 ans (Rockwood et al., 2009).
Les lésions de la CR commencent généralement là où les tensions sont plus grandes : la face profonde de l’insertion antérieure du sus-épineux, près du long chef du biceps .
Puisque les fibres tendineuses sont sous tension même au repos, elles se rétractent après la rupture. La rupture évolue en endommageant le sus-épineux progressivement, de la partie antérieure vers la partie postérieure.

Diagnostic des ruptures de la coiffe des rotateurs

Le diagnostic des RCR est basé sur l’étude de l’imagerie médicale de l’épaule. Le rôle de l’imagerie diagnostique est d’aider à la gestion du traitement, soit chirurgical ou conservateur (de Jesus et al., 2009).
Parmi les différents tests d’imagerie utilisés pour évaluer l’épaule douloureuse, l’imagerie par résonance magnétique (IRM), l’arthro-IRM et les ultrasons sont devenus les plus répandus. Cependant, chaque test présente des avantages et inconvénients quant à sa spécificité et sa sensibilité à détecter différents types de ruptures (de Jesus et al., 2009).
L’IRM révèle des informations sur les tissus mous et les structures osseuses. Elle fournit une très bonne précision lors de l’identification des ruptures transfixiantes avec une variation inter-observateur très faible. Cependant, elle s’avère un peu moins efficace dans la différentiation entre une coiffe saine, une tendinopathie quelconque et une rupture partielle (Rockwood et al., 2009). L’étude de la dégénérescence graisseuse musculaire (évaluation de l’atrophie musculaire) peut être aussi effectuée à l’aide de cette technique d’imagerie médicale.
L’artho-IRM est la technique combinant l’IRM et l’arthrographie. L’arthrographie est un examen radiologique consistant à introduire un produit de contraste à l’intérieur de l’articulation afin de mieux repérer les structures cartilagineuses et ligamentaires. D’un côté, l’arthrographie permet donc d’étudier l’articulation au niveau ostéo-chondral et ligamentaire et de l’autre, l’IRM permet l’étude des structures musculaires et tendineuses.

IRM

Étant donné que cette étude est basée sur l’analyse d’images IRM afin d’étudier le complexe articulaire de l’épaule, un survol sur la technique d’IRM sera fait ici. Les informations suivantes sont extraites du guide de pratique clinique pour la performance et l’interprétation des IRM de l’épaule (American College of Radiology and Society of Skeletal Radiology,2010).
Lors de la séance d’IRM les patients sont positionnés en décubitus dorsal avec le bras affecté le long du corps. Pour une bonne évaluation des muscles de la CR, la rotation interne du bras doit être évitée.
L’examen comporte généralement des acquisitions dans le plan transversal, sagittal-oblique (parallèlement au plan formé par la glène) et coronal-oblique (perpendiculairement au plan de la glène). L’évaluation de la coiffe des rotateurs, à l’exception du sous-scapulaire, est effectuée en utilisant seulement les deux séquences obliques. En revanche, la séquence transversale sert à l’évaluation des tendons du sous-scapulaire et du chef long du biceps, de l’articulation scapulohumérale ainsi que du labrum.

Questionnaires de fonction

Les questionnaires de fonction servent à estimer la fonctionnalité de l’épaule. Tous les questionnaires se basent sur le même principe : le patient doit répondre à une série de questions où chacune est associée à une valeur selon la réponse. L’addition des valeurs obtenues pour chacune des questions constitue le score pour ce questionnaire.
Les deux scores les plus répandus dans le domaine de la recherche sont le score de quickDASH (IWH, 2006) et le score de Constant (Constant et Murley, 1987). Le score de quickDASH est directement proportionnel à la dysfonction de l’épaule tandis que celui de Constant est inversement proportionnel à celle-ci. En effet, plus grande est la dysfonction de l’épaule, plus élevé est le score de quickDASH et plus faible est celui de Constant.
Le score de quickDASH est une version simplifiée plus efficiente du score DASH (Disability of Arm-Shoulder-Hand) développé par la « American Academy of Orhopaedic Surgeons », le conseil de «Musculoskeletal Speciality Societies » et le « Institute for Work and Health ».
Le questionnaire de fonction de Constant est constitué de quatre sections clairement différenciées :
• Douleur à l’épaule quantifiée de manière subjective par le patient,
• Questionnaire subjectif par rapport à l’activité quotidienne,
• Évaluation par le physiothérapeute sur la mobilité active de l’épaule, et
• Évaluation de la force réalisée lors de l’élévation du bras dans le plan de l’omoplate :
force maximale que le patient est capable d’exercer à 90° d’abduction (force mésurée à l’aide d’un dynamomètre).
Une valeur est associée à chacune de ces sections et la somme de ces valeurs constitue la valeur totale.

Méthodes de mesure des forces

L’étude de la relation entre les forces externes (appliquées sur le corps, notamment le poids de la personne) et internes (produites par les muscles et transmises aux ligaments et aux os), est essentiel afin de comprendre les troubles musculo-squelettiques associés au travail (biomécanique du travail) (Laursen et al., 1998). Cependant, il n’existe aucune méthode directe pour mesurer les forces produites par les muscles de l’épaule : lors de l’analyse biomécanique, le nombre de variables (forces musculaires et contraintes tissulaires) est toujours supérieur au nombre d’équations (moments et forces appliqués sur le système d’étude), ce qui résulte en un système d’équations indéterminé (Laursen et al., 1998).
Plusieurs méthodes ont été explorées pour pouvoir calculer ces variables d’une autre manière :
• L’électromyogramme (David et al., 2000; Minning et al., 2007; Hawkes et al., 2011),
• Les modèles biomécaniques 3D d’estimation de forces musculaires (Oizumi et al.,2006; Erdemir et al.,2007; Yanagawa et al., 2008),
• L’aire de la section transverse (Ikai et Fukunaga, 1968; Veeger et al., 1991; Oyama etal., 2011), et
• L’imagerie médicale (Gagey et Hue, 2000; Billuart et al., 2006; Sakoma et al., 2011).

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 CONTEXTE ET REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 L’épaule
1.1.1 Anatomie de l’épaule
1.1.1.1 Les os
i. La scapula
ii. L’humérus
iii. Clavicule
1.1.1.2 Les muscles
i. Les muscles de la coiffe des rotateurs
ii. Le deltoïde
1.1.1.3 Les autres tissus mous
1.1.2 Mobilité et stabilité
1.1.3 Biomécanique du deltoïde
1.2 Ruptures de la coiffe des rotateurs
1.2.1 Diagnostic des ruptures de la coiffe des rotateurs
1.2.2 IRM
1.2.3 Questionnaires de fonction
1.3 Méthodes de mesure des forces
1.3.1 Électromyogramme
1.3.2 Modèles biomécaniques 3D d’estimation de forces musculaires
1.3.3 Aire de la section transverse
1.3.4 L’imagerie médicale
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS
2.1 Problématique
2.2 Objectifs
2.3 Hypothèses de la recherche
CHAPITRE 3 OBTENTION DU RATIO DES FORCES COAPTATRICES/ÉLÉVATRICES ET LIEN AVEC LA FONCTION DE L’ÉPAULE
3.1 Matériel et acquisition des images
3.2 Le ratio des forces coaptatrices/élévatrices
3.3 Calcul des forces présentes dans le deltoïde
3.3.1 Segmentation des images
3.3.2 Reconstruction 3D
3.3.3 Analyse biomécanique planaire de la portion moyenne du deltoïde
3.3.3.1 Hypothèses morphologiques et mécaniques
3.3.3.2 Détermination des ficelles à partir de plans de coupe
3.3.3.3 Calcul des forces planaires : diagrammes du corps libre
3.3.4 Calcul des forces dans l’espace
3.4 Calcul du ratio des forces coaptatrices/élévatrices
3.4.1 Détermination de la direction humérale
3.4.2 Détermination de la direction normale à la surface de la glène
3.4.3 Calcul du ratio des forces coaptatrices/élévatrices
3.5 Résultats
3.6 Discussion
CHAPITRE 4 PROPOSITION D’UNE MÉTHODE SIMPLIFIÉE D’OBTENTION DU RATIO DES FORCES COAPTATRICES/ÉLÉVATRICES
4.1 Matériel et acquisition des images
4.2 La quête de la ficelle « sommaire »
4.2.1 Détermination du point d’insertion distal
4.2.2 Détermination du point d’insertion proximal
4.2.3 Détermination de la sphère
4.2.4 Représentation 3D de la ficelle « sommaire »
4.3 Les directions de projection
4.3.1 Détermination de la direction humérale
4.3.2 Détermination de la direction normale à la surface glénoïdienne
4.4 Calcul du ratio des forces coaptatrices/élévatrices
4.5 Résultats
4.6 Discussion
CONCLUSION