La fluoroscopie

La fluoroscopie

Le genou

Articulation pour le moins essentielle à la mobilité et à la stabilité du membre inférieur, le genou nait de l’union des os de la cuisse et de la jambe. Volumineuse et complexe, cette structure articulaire est ceinte d’un ensemble musculotendineux et ligamentaire qui assure la cohésion des surfaces osseuses et contribue à la flexibilité de l’ensemble du membre. Nous nous attacherons dans cette partie à décrire l’anatomie et la physiologie du genou sain.

Physiologie du genou sain

La conformation des surfaces articulaires du genou autorise une grande liberté de mouvements. Chacun d’entre eux doit pouvoir être réalisé sans compromettre la stabilité du membre inférieur ni celle du reste du corps. Aussi, bien que six degrés de liberté puissent être mis en évidence, seuls deux ont une amplitude suffisamment importante pour être visibles à l’œil nu; ce sont les mouvements de flexion/extension et de rotation interne/externe du tibia. Les autres mouvements – à savoir l’abduction/adduction ainsi que les translations antéropostérieure, médio-latérale et proximo-distale – sont contrôlés en tout temps par les complexes ligamentaires, tendineux et capsulaires (Chhabra, Elliott et Miller, 2004; Friederich, 2004).

Le ligament croisé antérieur

Le ligament croisé antérieur (LCA) forme avec son homologue postérieur le « pivot central du genou »(Dufour, Pillu et Viel, 2006). Les croisés tiennent leur nom de leur agencement spatial au sein de l’articulation fémoro-tibiale tandis les qualificatifs antérieur et postérieur font référence à la position de leur insertion sur le plateau tibial. Outre leur rôle de hauban retenant le tibia au fémur, les ligaments croisés revêtent chacun une fonction mécanique très précise. C’est par souci de concision que cette partie se limite à la seule présentation du ligament croisé antérieur

Physiopathologie

La majorité des ruptures partielles et totales du LCA survient au cours d’activités sportives où pivots, hyper-extensions et/ou changements brusques de direction sont fréquents (Dojcinovic et al., 2005; Karmani et Ember, 2003; Lubowitz, Bernardini et Reid, 2008;
Trojani et al., 2004). Les mouvements et combinaisons de mouvements engendrés par ces situations sont particulièrement exigeants envers la structure ligamentaire car ils amènent souvent sa flexibilité et sa résistance au-delà de leurs limites physiologiques.
La translation antérieure excessive du tibia par rapport au fémur est la première cause de rupture du LCA. Elle peut être engendrée par un coup porté au mollet, par une force dirigée antérieurement qui tire le tibia vers l’avant ou encore par une contraction importante du quadriceps si celle-ci est couplée à une rotation interne du tibia ou à une hyper-extension du genou. En effet, la tension exercée par le tendon rotulien sur la tubérosité tibiale impose un déplacement non physiologique du tibia et donc un étirement particulièrement intense du ligament. Si un mouvement ajoute une charge supplémentaire à la structure fibreuse, le risque de blessure s’accroit considérablement. Enfin, la torsion interne du tibia peut s’avérer dangereuse lorsqu’elle est doublée d’une force en valgus. Une force appliquée en valgus sur le genou tend à faire dévier les extrémités des os – distale pour le fémur et proximale pour le tibia – vers la ligne médiane du corps. Les surfaces articulaires médiales s’écartent et les ligaments sont mis en tension de manière non physiologique (Dojcinovic et al., 2005; Karmani et Ember, 2003; Trojani et al., 2004).

Conséquences fonctionnelles et mécaniques de la rupture du LCA

La cinématique du genou est fortement reliée à l’intégrité des structures osseuses, ligamentaires, méniscales et musculo-tendineuses qui le composent. Aussi, l’atteinte physiologique de l’un des ces éléments a pour conséquence une modification plus ou moins importante et problématique du fonctionnement normal de l’articulation (Friederich, 2004).
La rupture du LCA, isolée ou connexe à d’autres blessures du genou, entraîne à court terme une laxité antéropostérieure (signe du tiroir antérieur) ainsi qu’une instabilité fonctionnelle dont l’intensité dépend de l’individu ainsi que du type et de la sévérité de la lésion (isolée ou non; partielle ou totale). À plus long terme, si la blessure n’est pas prise en charge ou si elle est traitée inadéquatement, des dommages collatéraux sont causés aux structures méniscales, cartilagineuses et capsulo-ligamentaires (Dojcinovic et al., 2005; Solomon et al., 2001; Trojani et al., 2004).

Le Pivot Shift

Le phénomène du Pivot Shift, également appelé « ressaut rotatoire », est un symptôme physique qui caractérise la plupart des genoux suite à une rupture du LCA. Il peut être reproduit dans le cadre d’un examen clinique grâce au test du Pivot Shift. Nous détaillons dans cette partie ces deux éléments clé.
D’un point de vue biomécanique, le phénomène du Pivot Shift se traduit par une brusque réduction du plateau tibial latéral depuis une position de subluxation antérieure. En d’autres termes, le Pivot Shift caractérise le retour du tibia à sa position physiologique après que celuici ait été désaligné. Cette instabilité complexe peut survenir durant une activité physique mais aussi au cours d’activités de la vie quotidienne telles que la marche, la montée et/ou la descente d’escaliers. D’un point de vue physique, les personnes atteintes décrivent une sensation peu agréable pendant laquelle ils sentent l’articulation « se dérober », « lâcher » sous l’effet de leur propre poids. Si trop fréquent, cet épisode s’accompagne d’un sentiment d’insécurité qui à terme peut s’avérer particulièrement handicapant (Bull et Amis, 1998; Lubowitz, Bernardini et Reid, 2008).

La fluoroscopie

La fluoroscopie est un système d’imagerie médicale utilisant les rayons X pour l’observation en temps réel de structures dynamiques internes au corps humain. Nous présentons dans cette partie un bref historique de cette technologie, son fonctionnement ainsi qu’un type de fluoroscope dédié à l’observation en 3D.

Historique:

Inspiré par les découvertes de Wilhelm Röntgen (1845-1923) relatives aux rayons X et par la capacité de ces derniers à exciter certains éléments chimiques, ce fut Thomas Alva Edison (1847-1931) qui présenta à l’occasion de la Electrical Exposition de 1896 ce que l’on considère aujourd’hui comme l’ancêtre du fluoroscope. Constitué d’un écran fluorescent et d’un tube à rayon X confinés dans une chambre noire, cet appareil pour le moins rudimentaire fit la fierté de l’exposition. Des milliers de visiteurs furent invités à découvrir l’incroyable capacité des rayons à révéler l’anatomie osseuse, notamment en observant le squelette de leur main placée sous le fluoroscope (Sebastian, 2001; The New York Times,1896).
Forts de cette découverte, les médecins ont rapidement envisagé la portée de cette technologie au sein du milieu médical . Malheureusement, les rayons X étaient encore mal connus à cette époque et de nombreuses personnes ont appris à leurs dépends les méfaits d’une utilisation intensive et peu contrôlée. Brûlures sévères, nécroses des tissus, amputations voire décès étaient les manifestations les plus couramment rencontrées après une exposition prolongée au rayonnement ionisant. Aujourd’hui, le fluoroscope est avant tout un outil de diagnostic et d’intervention médicale dont la fabrication et l’utilisation sont soumises à une réglementation très stricte.

Caractéristiques techniques:

Le fluoroscope (du latin « fluo » : couler et du grec « skopein » : regarder (Sebastian, 2001)) est composé d’une chaîne d’éléments qui ensemble contribuent à l’observation des structures internes au corps humain . Le principe est de générer, en un temps très court, une grande série d’images radiographiques et de les assembler pour en faire une radioscopie, c’est-à-dire une séquence en mouvement

Mode de fonctionnement

Le fluoroscope peut fonctionner selon plusieurs modes. Le mode pulsatif est un mode de fonctionnement selon lequel les rayons X sont générés par des impulsions dont la durée varie entre 3 et 10 ms. Comparativement au mode continu, pour lequel les rayons sont émis de manière ininterrompue, le mode pulsatif réduit le temps d’exposition et donc la dose de rayonnement ionisant à laquelle est soumis le patient. Ce mode présente également l’avantage de réduire le flou qui peut être introduit dans l’image fluoroscopique lors de l’observation d’une structure en mouvement. En effet, plus le temps d’acquisition est réduit, plus les images sont formées rapidement et moins le mouvement de la structure est perceptible (Bushberg et al., 2002; Schueler, 2000).
La fréquence d’acquisition des images fluoroscopiques est un paramètre qui détermine le nombre d’images générées et enregistrées par seconde. Le choix de ce paramètre dépend de l’utilisation qui est faite du fluoroscope. Les fluoroscopes courants sont configurés pour offrir des fréquences allant de 7 à 30 images par seconde. Lors de l’observation d’une structure statique, une fréquence d’acquisition faible suffit. Pour un objet dynamique, il faut tenir compte de la vitesse de ce dernier et augmenter la fréquence en conséquence. Il est à noter que la fréquence d’acquisition est directement corrélée à la dose de rayonnement ionisant émise; plus le nombre d’images produites est élevé, plus la quantité de rayons X produits est importante, ce qui contribue à l’augmentation de la dose d’irradiation. (Bushberg et al., 2002; Schueler, 2000; Seibert, 1997; Tashman, 2008).
Les images observées à travers le fluoroscope sont plus ou moins entachées de distorsions, c’est-à-dire des déformations qui affectent la forme réelle des objets observés. Les distorsions « en coussinet » sont des déformations géométriques non-linéaires qui déforment l’image en périphérie uniquement . Cet effet de grossissement est dû au fait que le faisceau de rayons X est projeté sur une surface convexe à l’entrée de l’amplificateur de brillance. Les distorsions en « S » sont quant à elles causées par l’interaction des rayons X avec un champ électromagnétique . En l’absence de tout obstacle, les rayons X qui se forment à l’intérieur de l’amplificateur de brillance se déplacent en ligne droite.
Mais leur parcours peut être affecté par la présence d’un rayonnement électromagnétique externe lorsque celui-ci est placé à proximité de l’amplificateur. Parmi les sources qui perturbent la course des rayons X se trouve le champ magnétique terrestre. Plus le diamètre de l’amplificateur est important, plus les images sont susceptibles de souffrir de distorsions en « S » (Bushberg et al., 2002; Wang et Blackburn, 2000).

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 MISE EN CONTEXTE
1.1 Le genou
1.1.1 Anatomie
1.1.1.1 Les structures osseuses
1.1.1.2 Les tissus mous
1.1.2 Physiologie du genou sain
1.1.2.1 Les mouvements de flexion et extension
1.1.2.2 Les mouvements de rotation interne et externe du tibia
1.2 Le ligament croisé antérieur
1.2.1 Anatomie
1.2.2 Rôle mécanique dans l’articulation du genou
1.2.2.1 Rôle primaire
1.2.2.2 Rôles secondaires
1.2.3 Physiopathologie
1.2.4 Symptomatologie associée à la rupture du LCA
1.2.5 Conséquences fonctionnelles et mécaniques de la rupture du LCA
1.3 Le Pivot Shift
1.3.1 Le phénomène
1.3.2 Le test
1.3.2.1 La manipulation clinique
1.3.2.2 Le système de gradation
1.3.2.3 Points forts et faibles
1.4 Évaluation métrologique d’un instrument de mesure
1.4.1 Fiabilité 7
1.4.2 Validité
1.4.3 Précision
1.5 La fluoroscopie
1.5.1 Historique
1.5.2 Caractéristiques techniques
1.5.2.1 Le générateur et le tube à rayons X
1.5.2.2 Les filtres
1.5.2.3 Le collimateur
1.5.2.4 L’amplificateur de brillance
1.5.2.5 Le coupleur optique
1.5.3 Mode de fonctionnement
CHAPITRE 2 REVUE DE LA LITTERATURE 
2.1 Modèle de Kubo et al. (2007)
2.2 Modèle de Hoshino et al. (2007)
2.3 Modèle de Amis et al. (2008)
2.4 Modèle de Labbé (2010)
2.5 Comparatif
CHAPITRE 3 PROBLÉMATIQUE ET BUT DE L’ÉTUDE 
3.1 Problématique
3.2 Objectifs de l’étude
3.3 Hypothèses de travail
CHAPITRE 4 METHODOLOGIE
4.1 Collecte des données
4.1.1 Billes radio-opaques
4.1.2 Système de radiographie biplan basse dose EOSTM
4.1.3 Fluoroscope biplan
4.2 Traitement et analyse des données
4.2.1 Création des modèles numériques des os et de l’outil
4.2.2 Corrections des distorsions
4.2.3 Recalage
4.3 Analyse cinématique
4.3.1 Matrices de positionnement
4.3.2 Repères anatomiques
4.3.3 Calcul matriciel
4.4 Sujets pressentis
CHAPITRE 5 RESULTATS 
5.1 Étude du mouvement lent
5.1.1 Positions relatives
5.1.2 Orientations relatives
5.1.3 Récapitulatif
5.2 Mouvement du Pivot Shift
5.2.1 Attache fémorale médiale
5.2.1.1 Position relative
5.2.1.2 Orientation relative
5.2.2 Attache tibiale
5.2.2.1 Position relative
5.2.2.2 Orientation relative
5.2.3 Récapitulatif
CHAPITRE 6 DISCUSSION 
6.1 Analyse des résultats
6.2 Qualité des images fluoroscopiques
6.2.1 Champ de vue limité
6.2.2 Asynchronisme
6.2.3 Flou
6.3 Analyse fémorale
6.4 Lien avec la littérature
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS

Télécharger le rapport complet