Soutenance mémoire
Anatomie de la colonne vertébrale
La colonne vertébrale, aussi appelée rachis ou épine dorsale, est le support du tronc. Le rachis sert à assurer la mobilité du tronc, à transmettre au bassin les charges du tronc et de la tête ainsi qu’à protéger la moelle épinière contre les chocs mécaniques. La colonne vertébrale est composée d’un ensemble de 32 à 34 vertèbres s’étendant de la tête au bassin et formant une structure souple et serpentée d’une longueur d’environ 70 cm chez l’adulte (Marieb, 1998). De plus, elle fournit différents points d’attache aux côtes et aux muscles dorsaux. En observant la vue postérieure de la Figure 1.1, il est possible de noter que le rachis comporte 5 segments principaux; la colonne cervicale, thoracique, lombaire, le sacrum et le coccyx. Les 7 premières vertèbres sont nommées vertèbres cervicales, les 12 suivantes sont appelées vertèbres thoraciques et les 5 ultérieures sont les vertèbres lombaires. Le sacrum qui comprend 5 vertèbres se retrouve sous les vertèbres lombaires et s’articule avec le bassin. Finalement, le coccyx est l’assemblage de 3 à 5 vertèbres fusionnées qui termine la colonne vertébrale (Marieb, 1998). En observant la vue latérale gauche de la Figure 1.1, on peut remarquer que les courbures diffèrent selon les régions de la colonne vertébrale. Les courbures cervicales et lombaires forment une lordose, c’est-à-dire qu’elles sont concaves vers l’arrière tandis que les courbures thoraciques et sacro-coccygiennes forment une cyphose, donc convexes vers l’arrière (Marieb, 1998). Dans la section qui suit, il sera question de l’anatomie et de la position normale des régions cervicale et thoracique de la colonne vertébrale puisqu’on utilise généralement les orthèses cervico-thoraciques pour traiter les blessures dans la région supérieure à T6 (Agabegi, Asghar et Herkowitz, 2010).
Le complexe ligamentaire Assisté des muscles du tronc, le rôle du complexe ligamentaire est d’assurer le maintien de l’ensemble de la colonne vertébrale. Les principaux ligaments de soutien de la colonne vertébrale sont le ligament longitudinal antérieur et le ligament longitudinal postérieur (Voir Figure 1.13) (Marieb, 1998). Du côté antérieur et postérieur, ces derniers longent continuellement le rachis du cou jusqu’au sacrum. Le ligament longitudinal antérieur est plus large que celui postérieur et s’agence aux vertèbres comme aux disques intervertébraux. En plus de son rôle de soutien, ce ligament empêche l’hyperextension de la colonne vertébrale. Le ligament longitudinal postérieur est moins résistant que celui antérieur et empêche l’hyperflexion du rachis. De plus, il est seulement ancré dans les disques intervertébraux. On remarque également que les ligaments jaunes relient les lames des vertèbres adjacentes. Les processus épineux des vertèbres sont rattachés par les ligaments interépineux et surépineux. La fonction du ligament intertransverse est de relier les processus transverses des vertèbres. Finalement, ce sont les ligaments capsulaires robustes qui fortifient la capsule des articulations zygapophysaires. La liaison entre chaque palier vertébral antérieur est assurée par le disque intervertébral (Voir Figure 1.14). Un disque intervertébral est constitué de deux parties; le noyau pulpeux ainsi que l’anneau fibreux. Le noyau pulpeux se trouve dans la zone centrale semi-fluide et procure l’aspect compressible et élastique au disque. Autour du noyau, on retrouve l’anneau fibreux composé de fibres de collagène et de cartilage fibreux robuste. L’anneau fibreux constitue une structure capsulo-ligamentaire limitant la capacité d’expansion du noyau élastique et permet l’union des vertèbres successives. Une des fonctions principales des disques intervertébraux est d’agir comme amortisseur lors de certaines activités comme la marche ou la course. C’est aussi en partie par le biais des disques que la colonne vertébrale peut accepter un mouvement de flexion, d’extension et de rotation.
Traitement des blessures
Les blessures cervicales se traitent de deux façons, soit par chirurgie ou par orthèse. Le traitement par orthèse peut être invasif ou non. On note qu’un traitement par orthèse invasive nécessite généralement un contrôle supplémentaire comparativement au traitement par dispositif d’immobilisation externe. En Norvège, une étude portant sur le traitement de fractures cervicales démontre qu’on favorise le traitement par orthèse dans 68,7 % des cas, la chirurgie dans 26,6 % des cas et que dans 4,7 % des cas, aucune intervention n’est nécessaire (Fredo et al., 2012). Une étude rétrospective comptabilisant le type de traitement reçu par 70 victimes de blessures dans la région haute du rachis cervical (entre C1 et C3) montre que 31 patients (44 %) ont été traités par orthèse et 38 patients (54 %) ont été opéré (Nizare el et al., 2013). Or, ces données exposent un recours important à l’utilisation des dispositifs d’immobilisation pour traiter les blessures cervicales. D’un point de vue biomécanique, les orthèses rachidiennes sont utilisées dans le but d’immobiliser une région spécifique, normalement mobile, et de décharger un segment de la colonne vertébrale des forces appliquées.
Plus précisément, ces orthèses possèdent cinq fonctions primaires; servir de rappel kinesthésique de façon à restreindre l’amplitude ou la vitesse des mouvements du tronc et du cou, offrir une interface de contact optimal entre l’orthèse et le patient pour favoriser une distribution de pression idéale et un bon contrôle, procurer au moins trois points de pression de manière à maintenir une position voulue, atteindre un certain contrôle de l’extrémité céphalique et caudale du segment vertébral ciblé ainsi qu’élever la pression intra-abdominale afin de réduire les forces appliquées sur la colonne vertébrale (Agabegi, Asghar et Herkowitz, 2010). Il existe plusieurs types d’orthèse rachidienne sur le marché qu’on classifie selon la région d’immobilisation visée (cervicale, cervico-thoracique, thoracolombaire et lombo-sacrale) ou selon la rigidité du dispositif (flexible, semi-rigide et rigide). Ces équipements peuvent être préfabriqués en manufacture ou encore moulés sur mesure. Dans la présente section, plusieurs orthèses cervicales et cervico-thoraciques sont décrites.
Guide du choix des orthèses cervicales et cervico-thoraciques Comme dit précédemment, les orthèses rachidiennes sont classées selon la région anatomique à immobiliser (cervicale, cervico-thoracique, thoraco-lombaire ou lombo-sacrale) ou selon la rigidité du dispositif (flexible, semi-rigide et rigide). Par exemple, le port d’une orthèse flexible, restreignant faiblement les mouvements du cou, est conseillé suite à un coup de fouet cervical (whiplash) ou une douleur au cou en l’absence de blessure instable aux os et aux ligaments. Les orthèses cervico-thoraciques sont généralement rigides et possèdent une extension thoracique permettant d’immobiliser la région basse de la colonne cervicale ainsi que la jonction cervico-thoracique. La plupart du temps, on ordonne ce type d’orthèse suite à une blessure rachidienne dans la région supérieure à T6. Cependant, puisqu’il existe plusieurs modèles d’orthèses, il est important de prescrire l’équipement approprié.
Dans la littérature, on fournit des lignes directrices pour choisir l’orthèse adéquate selon la région touchée, le type de lésion et la situation clinique du patient. Le Tableau 1.4 est un guide général pouvant aider les cliniciens à choisir une orthèse cervicale ou cervico-thoracique selon la région atteinte (Agabegi, Asghar et Herkowitz, 2010). Il est d’une importance cruciale que l’orthèse choisie soit de la grandeur appropriée pour le patient. Dans le cas inverse, le traitement pourrait échouer lamentablement et engendrer des complications indésirables. Le clinicien devrait soigneusement évaluer la blessure de façon pronostique ainsi que l’anatomie du patient avant de prescrire une orthèse rachidienne. En effet, il existe des dispositifs d’immobilisation s’adaptant mieux à certains types de silhouette que d’autres. On note aussi que plus le patient souffre d’obésité, plus l’efficacité de l’orthèse à contrôler la colonne est modérée vu l’épaisseur de l’enveloppe corporelle. De plus, si au court du rétablissement on observe une perte de poids ou une croissance du niveau d’activité, on doit constamment modifier le dispositif d’immobilisation. Enfin, une orthèse de taille appropriée procurera un meilleur confort à l’usager et l’aidera à se conformer aux indications cliniques, ce qui favorisera un traitement optimal.
Dégradation de la peau
Le problème majeur lié aux orthèses rachidiennes est dû à la pression induite par celles-ci. Cette pression est généralement accentuée dans les régions où les tissus mous sont minces tels qu’au menton, à l’occiput, à la mandibule, aux épaules et aux clavicules. Comme un patient peut être appelé à porter un dispositif d’immobilisation cervico-thoracique pendant plusieurs mois, la conséquence possible de cette forte pression est la dégradation de la peau (Voir Figure 1.25). Dans la littérature, les chercheurs s’entendent sur le fait qu’une pression de contact soutenue au-dessus de 32 mmHg représente la pression capillaire critique et est la cause majeure d’une détérioration irréversible de la peau (Kosiak, 1961). Selon Ajani et al., porter un collet cervical de 48 à 72 heures est associé à l’augmentation de risques de développement d’ulcères de pression (Ajani et al., 1998). Les ulcères complets se développent généralement lorsqu’on porte le dispositif d’immobilisation pendant plus de 5 jours.
En effet, selon une étude clinique menée par Davis et al., 55 % des patients qui ont porté le collet cervical pendant 5 jours ou plus ont développé des ulcères de pressions complets (Davis et al., 1995). Cette complication affecte non seulement le bien-être du patient, mais coûte très cher aux centres hospitaliers. Chaque ulcère de pression peut coûter jusqu’à 30 000$ pour assurer les soins nécessaires au patient (Plaisier et al., 1994). De plus, les praticiens doivent porter une attention particulière dans le cas où une victime devant porter une orthèse rachidienne ait subi une blessure médullaire. Une des conséquences qu’on note chez les blessés médullaires est la perte d’impulsion vasomotrice qui engendre un problème de circulation. Or, une pression appliquée sur un tissu pauvrement oxygéné favorise le développement d’ulcères de pression. Plaisier et al. montre que le collet cervical Miami J, faisant l’objet de la partie supérieure de l’orthèse Miami JTO Extension (Voir Figure 1.23), exerce une pression acceptable au niveau de la mandibule et de l’occiput (Plaisier et al., 1994). Dans un même ordre d’idée, Powers et al. stipule que le port du collet cervical Aspen qui compose la partie supérieure de l’orthèse Aspen CTO (Voir Figure 1.21) est favorable pour éviter la détérioration de la peau (Powers et al., 2006).
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DES CONNAISSANCES
1.1 Anatomie de la colonne vertébrale
1.1.1 La colonne vertébrale cervicale
1.1.2 La colonne vertébrale thoracique
1.1.3 Le complexe ligamentaire
1.2 Traumatismes vertébraux aux niveaux cervicaux et thoracique
1.2.1 Classification de Harris
1.2.2 Classification de Denis
1.2.3 Classification de Magerl
1.3 Traitement des blessures
1.3.1 Orthèses existantes
1.3.2 Guide du choix des orthèses cervicales et cervico-thoraciques
1.3.3 Complications cliniques
1.4 Efficacité biomécanique des orthèses
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUE, OBJECTIFS ET APPROCHE MÉTHODOLOGIQUE
2.1 Problématique
2.2 Objectifs
2.3 Approche méthodologique
CHAPITRE 3 CONCEPTION
3.1 Cahier des charges
3.1.1 Les besoins clients et leurs spécifications techniques
3.1.2 Les restrictions
3.1.3 Maison de la qualité
3.1.4 Analyse de la maison de la qualité
3.1.5 Diagramme de Pareto
3.2 Recherche de solutions
3.2.1 Concept 1
3.2.2 Concept 2
3.2.3 Concept 3
3.2.4 Concept 4
3.3 Choix du concept final
3.3.1 Méthode de Pugh
3.3.2 Justification du concept retenu
3.4 Présentation du concept proposé
CHAPITRE 4 FABRICATION DU PROTOTYPE
4.1 Fabrication d’un modèle en plâtre
4.2 Thermoformage des pièces
4.3 Présentation du prototype final
4.4 Estimation des coûts
CHAPITRE 5 MÉTHODE D’ÉVALUATION
5.1 Détermination des points de pression
5.2 Protocole expérimental
5.2.1 Sujets
5.2.2 Montage
5.2.2.1 Système d’acquisition de pression ponctuelle
5.2.2.2 Système d’acquisition de mouvement
5.3 Validation des données de pression
CHAPITRE 6 RÉSULTATS D’ÉVALUATION
6.1 Étude de pression
6.2 Étude cinématique
6.3 Ouverture buccale maximale
6.4 Confort
6.5 Performance du concept final
6.5.1 Justification de l’évaluation des performances
CHAPITRE 7 DISCUSSION
7.1 Critique de la solution proposée
7.2 Discussion des résultats expérimentaux
7.3 Recommandation et perspectives
CONCLUSION
ANNEXE I CLASSIFICATION DE HARRIS
ANNEXE II CLASSIFICATION DE MAGERL
ANNEXE III FICHES TECHNIQUES DES CAPTEURS FLEXIFORCE
ANNEXE IV CONDITIONNEMENT ET CALIBRAGE DES CAPTEURS
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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