NOTION DE BIOMECANIQUE DE LA HANCHE

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NOTION DE BIOMECANIQUE DE LA HANCHE

On va l’appréhender à partir de la mobilité de la hanche et des contraintes subies par la hanche normale ou «prothésée». La biomécanique de la hanche est l’aptitude des mouvements et de l’équilibre de cette articulation au cours d’appui uni, bipodal et lors de la marche. La hanche subit des contraintes mécaniques résultant de l’action du poids du corps et de l’action des muscles péri-articulaires. L’intensité de ces contraintes varie selon la position et au cours des différentes phases de la marche. La compréhension des phénomènes biomécaniques est facilitée en grande partie par les travaux de Pauwels. Elle nous conduit à d’importantes déductions chirurgicales.

Mobilité de la hanche

Dans l’axe sagittal

Situé dans un plan frontal, il permet les mouvements de flexion et d’extension.
 La flexion : elle rapproche la face antérieure de la cuisse à la face antérieure du tronc. L’amplitude de la flexion active dépend de la position du genou : si le genou est étendu, la flexion est de 90° alors que si le genou est fléchi, elle avoisine 120°. La flexion passive dépasse toujours 120°. Les principaux muscles fléchisseurs sont : le psoas iliaque et les muscles accessoires.
 L’extension : elle porte le membre inférieur en arrière du plan frontal . L’amplitude de l’extension active dépend de la position du genou : si le genou est étendu, elle est de 20° alors que si le genou est fléchi, elle est de 90°.

Dans l’axe antéro-postérieur

Situé dans un plan sagittal, il permet l’abduction et l’adduction .
 L’abduction : elle porte le membre inférieur en dehors et le long du plan de symétrie du corps : 40 à 60° d’amplitude.
Les principaux muscles abducteurs sont essentiellement le moyen fessier mais également le petit fessier, le grand fessier et le tenseur du fascia lata.
 L’adduction : elle porte le membre inférieur en dedans et le rapproche du plan de symétrie du corps. Son amplitude est inférieure à 30°.
Les principaux muscles adducteurs sont : le grand adducteur, le long adducteur, le petit adducteur et le gracile.

Dans l’axe frontal

Il se confond avec l’axe longitudinal du membre inférieur permettant les mouvements de rotation.
 La rotation externe : elle porte la jambe en dedans quand elle est fléchie à 90° sur la cuisse. Son amplitude est de 40 à 60°. Les principaux muscles rotateurs externes sont: le piriforme, l’obturateur interne et le carré fémoral.
 La rotation interne : elle porte la jambe en dehors quand elle est fléchie à 90° sur la cuisse. Son amplitude est de 30 à 40°. Les principaux muscles rotateurs internes sont : le moyen fessier et le petit fessier mais également le tenseur du fascia lata.

Contraintes au niveau de la hanche

Rôle du muscle moyen fessier (Fig.11)

Les surfaces articulaires vis-à-vis des forces appliquées sur elle. C’est dire l’importance des muscles et notamment du moyen fessier dans la chirurgie prothétique de la hanche. Boceno [14] a attiré l’attention sur l’obliquité du toît qui crée une composante de cisaillement avec augmentation des frictions, de l’incongruence et tendance à la subluxation externe. L’horizontalisation du toît est une condition nécessaire à l’équilibre de la hanche.

Modèle géométrique de Pauwels (Fig.12)

On est en présence d’un système équilibré, c’est-à-dire que la somme des moments de force est nulle et que la résultante passe par l’intersection des deux forces précédentes.
Sachant que G est le poids partiel et M la résultante musculaire, soit par une analyse vectorielle sachant que la somme des moments est nulle dans tout le système. Cette attitude aboutit à la schématisation : c’est la balance de Pauwels.
O : centre de la hanche L : bras de levier interne
I : bras de levier externe M : muscle moyen fessier
Cette conception doit encore être élargie par la prise en compte des sollicitations qui s’exercent sur la hanche en position assise. La poussée acétabulaire sur la face antérieure de la tête fémorale crée une force de rétroversion qui s’associe à la force de variation pondérale en position verticale. Tout l’ensemble structural ostéo-articulaire est sous la dépendance étroite de son équipement neurotrophique et de la circulation intra-osseuse.
Ce rôle trophique des parties molles invisible à la radiographie ne doit pas faire oublier leur rôle mécanique comme [14] : le phénomène de poutre composite des haubans musculaires dont la contraction renforce la rigidité de l’os, la pression intra-osseuse du tissu vasculo-médullaire augmentant la solidité de la charpente trabéculaire de l’os spongieux et le film synovial de l’interface qui protège les surfaces articulaires.
Les facteurs mécaniques et les facteurs biologiques sont intriqués, indissociables et interdépendants. Une conception abstraite et purement mathématique de la biomécanique ne peut avoir qu’une valeur approximative et indicative car elle reste trop éloignée de la réalité biologique.

ARTHROPLASTIE TOTALE DE HANCHE

L’A.T.H. est une intervention chirurgicale de remplacement articulaire prothétique d’une hanche défaillante par un appareillage qui reproduit la même forme et assure la même fonction dans la mesure du possible [34].
Comme toutes les interventions chirurgicales, l’A.T.H. implique également de gérer les complications qui en découlent car pouvant être à l’origine d’une gêne fonctionnelle plus redoutable par rapport à la pathologie qui a conduit à son indication et engager le pronostic fonctionnel et /ou vital.

Indications

Les indications de l’A.T.H. sont dominées par la coxarthrose [104]. Elle trouve sa place dans d’autres pathologies traumatiques et dégénératives de la hanche.

Coxarthrose

 Coxarthrose primitive : c’est une atteinte du cartilage sans cause décelable, d’évolution progressive habituellement lente localisée dans les zones de haute contrainte de l’articulation au niveau polaire supérieur ou supéro-interne. Elle peut être rapidement progressive (coxarthrose déstructive rapide).
 Coxarthroses secondaires peuvent être : sur dysplasie (anomalies constitutionnelles de l’acétabulum et/ou de la tête fémorale modifiant la répartition de contraintes et peuvent être luxantes ou protrusives) ; post- traumatiques (survenant après une fracture du cotyle , du col fémoral ou une luxation de la hanche).

Autres indications

 Infectieuse ou inflammatoire : polyarthrite rhumatoïde, spondylarthrite ankylosante, coxalgie ;
 Ostéonécroses aseptiques de la tête fémorale ;
 Autres situations : Luxation congénitale de la hanche, post-épiphysiolyse fémorale supérieure, ankylose de la hanche, ostéochondromatose synoviale, chondrocalcinose, synovite villo-nodulaire, tumeur maligne ou bénigne de la hanche.

Planification opératoire

Elle comprendra le bilan pré-opératoire et la planification proprement dite.

Bilan préopératoire

Après la consultation en orthopédie et la prise de décision thérapeutique (A.T.H.), le patient est adressé en consultation pré-anésthesique. Un bilan infectieux permet de détecter et de stériliser les foyers infectieux patents ou latents (cutané, odonto-stomatologique, orl, gynécologique, urinaire et digestif).

Autres voies d’abord

 Les voies d’abord antérieur (exemple : la voie de Hueter) : elle est simple, interstitielle, directe et peu délabrante, avec un jour limité ; elle
nécessite de disposer d’une table orthopédique et peut avoir une iatrogénie sur le nerf fémoro-cutané.
 Les voies d’abord latéral :
– La voie de Watson-Jones : elle se fait en décubitus dorsal sur table ordinaire avec un coussin sous la fesse. Elle donne un jour satisfaisant, peu délabrante extensible pour la chirurgie majeure de la hanche. Elle présente un risque de lésion du pédicule glutéal supérieur ainsi que celui de la compression postérieure pour le nerf sciatique et antérieur pour le nerf crural et le paquet vasculaire par les écarteurs.
– La voie de Hardinge : c’est une voie transglutéale. Elle se fait en décubitus dorsal, le grand trochanter débordant de la table et dégageant tous les muscles glutéaux. Elle a pour principe la création d’une continuité ostéo-périostée, osseuse ou fibreuse entre les muscles moyen glutéal et vaste latéral permettant de mobiliser ensemble ces muscles et réaliser une réparation finale qui doit éviter les aléas de la consolidation osseuse ainsi que l’instabilité.

Types d’implants

Implants acétabulaires

 Les cupules non cimentées : on distingue 3 types
– les cupules vissées : comportant un pas de vis leur permettant une stabilité primaire par vissage direct. Elles possèdent un filetage auto taraudant à leur face externe et un insert en polyéthylène destiné à être encliqueté dans la coque.
– les cupules impactées (en press-fit) : leur principe de fixation primaire repose sur l’encastrement en force d’une cupule légèrement surdimensionnée. Elles sont constituées d’un insert polyéthylène encliqueté dans une coque métallique périphérique.
– les cupules à double mobilité : elles se distinguent des autres cupules par la mobilité de l’insert en polyéthylène dans la cupule. Leur stabilité primaire repose sur un ancrage périphérique assuré le plus souvent par un vissage dans l’ilion.
 Les cupules cimentées : Le scellement se fait par cimentage ce qui offre une fixation primaire immédiate. On décrit :
– les cupules cimentées en polyéthylène : monoblocs ou inserts dits en sandwich constitués d’une cupule en métal ou en céramique insérée dans un noyau en polyéthylène.
– les cupules cimentées en céramique.

Implants fémoraux

Ils sont formés de tige et de tête. La tige a un mode de fixation primaire reposant sur le bloçage diaphysaire par effet de coin et assurent également un remplissage métaphysaire suffisant pour réaliser lors de l’implantation un bloçage de type press-fit. Elle peut également être cimentée.

Tribologie ou couples de friction(19)

Il s’agit de la composition de la cupule acétabulaire et de la tête fixée à la tige fémorale. Il en existe de deux ordres :
 Les couples dur-dur
– Métal-métal ;
– Céramique-céramique ;
– Céramique-métal.
 Les couples dur-mou
– Céramique-polyéthylène ;
– Métal-polyéthylène.

Complications précoces

Le couple prothèse-os ne conduit pas à une situation définitive et stable dans le temps. Plusieurs complications peuvent survenir au décours d’une arthroplastie totale de hanche. Ces complications vont comprendre des événenements impromptus survenant en per-opératoire et en post-opératoire immédiat.

Complications per-opératoires :

 Complications générales :
L’A.T.H. est une intervention chirurgicale majeure, pouvant mettre en jeu le pronostic fonctionnel et /ou vital du patient.
– Complications hémorragiques : une petite perte sanguine importante chez un sujet préalablement fragile et pré-anémique peut conduire à une transfusion sanguine [121]. On peut egalement retrouver une section artérielle ou veineuse pouvant conduire à un état hémorragique.
– Décompensation de tares : rénales,myocardiques, gastro-intestinales peut entrainer la mort [121].
– Chute tensionnelle : elle survient le plus souvent au moment de la mise en place du ciment (Méthacrylate de Méthyle) utlisé parfois comme moyen de fixation peut conduire à un état de choc [29, 50].
– Embolie : les manipulations intra-médullaires qui s’accompagnent d’une chasse du contenu médullaire vers le système veineux, responsable de manifestations emboliques.
 Complications loco-régionales : les incidents per-opératoires lors de la chirurgie prothétique dans la littérature ne dépassent pas 5% [52].
 Hémorragies dues au défaut d’hémostase ;
 Plaies vasculaires et vésicales accidentelles ;
 Fracture du fémur et /ou du cotyle ;
 Fausse route de la tige fémorale.

Complications post-opératoires immédiates

On peut observer la poursuite de complications per-opératoires et/ou la survenue de complications propres au post-opératoire générales comme loco-régionales.
 Générales :
– Complications thromboemboliques ;
– Infections ;
– Reprise de l’hémorragie ;
– Décès.
 Loco-régionales
– Fractures sur A.T.H. : les fractures péri-prothétiques atteignent essentiellement le fémur rarement l’acétabulum et surviennent le plus souvent per-opératoire mais parfois en post-opératoire [53].
Les fractures per opératoires sont fréquentes avec les prothèses sans ciment [53] et la recherche d’un ajustement au plus près ou «effet press-fit» en est la principale cause. Plusieurs classifications sont utilisées ; nous avons retenu celle de la SOFCOT [52 ] et celle de BETHEA [53 ], toutes les deux en 3 stades :
Le traitement peut aller, selon le siège et la forme de la fracture, de l’abstention thérapeutique à l’ostéosynthèse associée. Les fractures fémorales à distance de l’intervention nécessitent une analyse du scellement. En cas de descellement, le changement de la pièce s’impose et l’ostéosynthèse de la fracture est faite alors soit par une tige longue pontant la zone de fracture soit par un matériel de synthèse conventionnel avec une tige fémorale de longueur conventionnelle [111]. En l’absence de descellement, la seule ostéosynthèse de la fracture est nécessaire sans changement de tige.
Les fractures de matériels sont devenues plus rares avec une amélioration progressive de la qualité du contrôle et des matériaux utilisés. Un cas particulier est représenté par les fractures d’implants en céramique.
– Luxation : la hanche est une articulation profonde et stable avec de puissants ligaments pour laquelle il faut une force considérable pour la luxer [51]. A l’inverse, l’articulation artificielle est différente à bien des égards et est beaucoup plus facile à luxer. Elle est moins profonde, la capsule qui entoure la hanche a été reséquée et les muscles seront probablement faibles du fait de la douleur et de la diminution de la tension.
Cependant, la luxation n’est pas une catastrophe, juste une complication à traiter. Il faudra recueillir un certain nombre d’éléments afin d’obtenir un traitement adapté : le terrain, l’histoire, la ou les interventions préalablement réalisées, l’A.T.H en place [51].Elle comprend un examen des mobilités et un examen radiologique qui permet une analyse de l’architecture de la hanche avec A.T.H. et une mesure de la position des implants. Le diamètre de la tête fémorale, le rapport diamètre de la tête/diamètre du col sont des éléments à prendre en compte.Différentes options de traitement sont possibles en fonction de l’analyse qui a été réalisée :
– Traitement orthopédique après réduction : pour les luxations précoces la mise en place de la prothèse suivie d’une mise en traction pendant six semaines sans dépasser 3 semaines. Son efficacité réelle est inconnue.
o Traitement chirurgical : en cas d’echec du traitement orthopédique on a recours à la reposition sanglante[41]. Le remplacement de l’A.T.H. est la solution de choix quand une malposition existe ou quand une usure manifeste est détectée. On peut utiliser d’autres implants comme les cupules retentives qui exposent au descellement du fait de l’augmentation des contraintes sur le scellement, les têtes de grand diamètre (40mm ou plus) proposées depuis que le couple métal-métal connait un regain d’intérêt, les cupules à double mobilité efficaces mais quelques incertitudes persistent sur l’usure du polyéthylène.
– Complications infectieuses : l’infection est une complication redoutable du fait de la difficulté thérapeutique et du pronostic fonctionnel, parfois vital, qu’elle met en jeu [58]. La prise en charge est multidisciplinaire. Le diagnostic comprend deux étapes : la reconnaissance de l’infection puis l’identification du germe responsable.
Le traitement sera médico-chirurgical avec une bi-antibiothérapie au minimum d’abord empirique puis basée sur l’antibiogramme. Le moment du relais per os n’est pas définie de façon claire dans la littérature ; en pratique, une surveillance de l’état clinique et des paramètres biologiques détermine cette durée. Il sera associé à un traitement chirurgical avec une approche conservatrice (nettoyage et prélèvements suivie d’une reconstruction en un temps ou en deux temps après mise en place d’un spacer imbibé d’antibiotiques) ou radicale (résection tête et col, coaptation tronchantéro-iliaque).
– Descellement aseptique : c’est la cause principale d’échec d’arthroplastie totale de hanche, 3/4 de reprises environ les sont pour cette cause [84]. Le descellement aseptique est un diagnostic d’élimination dans le sens où il est nécessaire d’éliminer toute infection au préalable. Il s’agit de la perte de la fixation entre l’os et l’implant. Plusieurs classifications sont proposées aussi bien pour les descellements fémoraux qu’acétabulaires.
Pour l’acétabulum, on a surtout celle de Vives et al. [52 ].

Clinique

La douleur de la hanche opérée, la boiterie, l’inégalité de longueur de membre inférieurs (ILMI), la démarche, l’état du pansement et de la plaie opératoire, la classification de la SOFCOT et de Béthea ont été utilisées pour poser le diagnostic des complications précoces de l’arthroplastie totale de hanche.

Biologie

Le bilan infectieux à la recherche d’une infection patente ou latente : NFS (numération formule sanguine), VS (vitesse de sédimentation) et CRP (c réactive protéine).

Imagerie

L’étude des radiographies standards et du scanner ont permis l’analyse exhaustive des anomalies osseuses en post-opératoire (fracture, fissuration, descellement) ; ainsi que les critères radiologiques de pose d’une bonne A.T.H. : la couverture acétabulaire prothétique en post-opératoire immédiat et au dernier recul .
Les paramètres de centrage de la tête, l’inclinaison de la cupule, le positionnement de la tige fémorale selon les données anatomiques, ainsi que les liserés acétabulaires et fémoraux étudiés définis pour poser le diagnostic de descellement à partir de leur localisation, de leur taille et de leur caractère évolutif à 2mm.

Données per-opératoires

L’ensemble des données per opératoires est issu du compte-rendu opératoire du chirurgien et des feuilles de traçabilité consignant : le type d’anesthésie et l’antibiothérapie instaurée, l’installation et la voie d’abord, le type d’implants, leur taille, leur stabilité, les gestes associés (croix de Kerboul, greffe osseuse), les éventuels incidents et accidents.

Données post-opératoires immédiates

– Le traitement post-opératoire immédiat (pancarte des anesthésistes) ;
– Le respect des critères radiographiques d’implantation d’une A.T.H. grâce à une radiographie du bassin de face mesurant les paramètres suivants (Annexes) : le centrage de la tête à partir de 4 critères (w, x, y et z), l’inclinaison de la cupule, le remplissage acétabulaire et fémoral, le centrage  de la tige par l’angle formé entre la tige et l’axe du fémur, le protocole de rééducation fonctionnelle post opératoire (une attelle de genou type Zimmer en post opératoire immédiat parfois un coussin d’abduction, la position assise sur le lit le lendemain, la marche avec un déambulateur vers J3-J4, l’appui protégé d’une paire de cannes anglaises vers J7 sauf en cas de fracture per-opératoire où l’appui est différé, la durée d’hospitalisation et l’abandon d’une canne anglaise vers J45-J60 et sevrage complet à J90.

Données lésionnelles

Nous avons retrouvé dans notre série de durées variables de moment de survenue de complications précoces de L’A.T.H., ce délai va de J0 à J90 en fonction de survenue de complications. Les deux cas de fractures diaphysaires du fémur sont survenues en per opératoire ce qui se rapproche de résultats de PASCAREL [108] qui a retrouvé dans sa série 2% de fracture de la diaphyse fémorale survenant en peropératoire sur une série de 141 A.T.H. L’infection sur A.T.H. a été retrouvée durant une période allant de J21 à J45 ce qui est proche de résultats retrouvés par d’autres auteurs [20, 32, 83] qui à leur tour ont retrouvé de cas d’infections sur A.T.H. dans une période allant de J21 à J60.
Nous avons colligé dans notre série quatre cas de descellements durant une période allant de J21 à J60 ce qui s’éloigne de résultats retrouvés par d’autres auteurs [108, 123, 140] qui dans leur série ont retrouvé de cas de descellement durant une période allant de J30 à J90. Les complications thromboemboliques retrouvées dans notre série sont survenues durant la période allant de J5 à J15 post opératoire en dépit d’un traitement préventif fait à base d’héparine à bas poids moléculaire ce qui est proche de résultats retrouvés par d’autres auteurs [64, 65, 66] qui ont retrouvés dans leur série la survenue de complications thromboemboliques après A.T.H. durant la première semaine post-opératoire en dépit du traitement préventif instauré.
Nous avons retrouvé dix cas de luxations postérieures dans notre série durant une période allant de J1 à J90 ce qui est proche de résultats retrouvés par dans la littérature [39, 98].
Les fractures péri-prothétiques atteignent essentiellement le fémur, rarement l’acétabulum. L’augmentation de leur fréquence concerne à la fois les fractures per-opératoires ou post-opératoires précoces du fait du nombre élevé de prothèses implantées et du vieillissement de la population.
La fracture fémorale lors d’une A.T.H. de première intention représente une complication sérieuse et pénalisante pour le patient ses conséquences fonctionnelles peuvent être réduites voire évitées, par les réalisations d’un traitement immédiat, pratiquement toujours chirurgical [53]. PASCAREL [108] a rapporté un taux de 2% de la fracture de la diaphyse fémorale en per opératoire sur une série de 141 A.T.H. Ces fractures iatrogènes succèdent souvent à une manoeuvre de force mal contrôlée, parfois elles sont dues à un manque d’élasticité de l’A.T.H. pour s’adapter à la courbure du fémur. Leur prévention passe par la prise de plus grandes précautions au cours de la luxation et de la réduction. POIRCUITE [112] sur une série de 105 A.T.H., a observé 4 cas des fissures per opératoires (un appui soulagé pendant trois semaines et les suites avaient été sans particularités), 3 cas des fractures diaphysaires du fémur (nécessitant un cerclage et une mise en décharge pendant un mois), 3 cas des fractures du grand trochanter dont 2 non déplacées (aucun geste complémentaire) et une associée à une fissure distale (cerclage de Dalles-Miles). EL IDRISSI [64] a colligé 2 cas de fractures du fémur en per opératoire (traitées par plaque vissée et cerclage). BOCENO [14] a rapporté : 15% de fractures (15 cas dont 10 avec réduction non sanglante et 5 reprises) ,1 cas de fausse route fémorale et un cas de non intégration acétabulaire. Dans notre série, nous avons colligé deux cas de fractures diaphysaires du fémur en per- opératoire ; aucune synthèse supplémentaire n’a été envisagée car la tige était bien ancrée dans la diaphyse fémorale.
La mise en décharge pendant 45 jours a permis l’obtention de la consolidation au bout de trois mois.

Table des matières

PREMIERE PARTIE ANATOMIE CHIRURGICALE DE LA HANCHE
1. Morphologie osseuse
1.1. Acétabulum
1.2.Tête fémorale
2. Stabilité de la hanche
2.1. Bourrelet acétabulaire
2.2. Capsule articulaire et synoviale
2.3. Ligaments
3. Rapports
3.1. Rapports antérieurs
3.2. Rapports postérieurs
3.3. Rapports latéraux
3.4. Rapports médiaux
NOTION DE BIOMECANIQUE DE LA HANCHE
1. Mobilité de la hanche
1.1. Dans l’axe sagittal
1.2. Dans l’axe antéro-postérieur
1.3. Dans l’axe frontal
2. Contraintes au niveau de la hanche
2.1. Rôle du muscle moyen fessier
2.2. Modèle géométrique de Pauwels
ARTHROPLASTIE TOTALE DE HANCHE
1. Indications
1.1. Coxarthrose
1.2 . Autres indications
2. Planification opératoire
2.1. Bilan préopératoire
2.2. Planification chirurgicale
3.Voies d’abord
3.1. Voie de Moore
3.2. Autres voies d’abord
4.Types d’implants
4.1. Implants acétabulaires
4.2. Implants fémoraux
4 .3 .Tribologie ou couples de friction
5. Complications précoces
5.1. Complications per-opératoires :
5.2. Complications post-opératoires immédiates
DEUXIEME PARTIE MATERIELS ET METHODES
1. Matériel d’étude
1.1. Cadre d’étude
1.2. Patients
2. Méthodes
2.1. Clinique
2.2. Biologie
2.3. Imagerie
2.4. Données per-opératoires
2.5. Données post-opératoires immédiates
2.6. Evaluation
RESULTATS
1. Données épidémiologiques
1.1. Répartition des patients selon l’âge et le sexe
1.2. Répartition de patients en fonction de l’indication de l’A.T.H
1.3. Répartition de patients en fonction de type d’arthroplastie totale de hanche
2. Données lésionnelles
2.1. Répartition des patients en fonction du délai de survenue de la complication
2.2. Répartition de patients en fonction de type de complications
2.3. Répartition de patients selon la durée d’hospitalisation post-opératoire
3. Données évolutives
3.1. Répartition en fonction des résultats anatomiques
3.2. Répartition de patients en fonction de la cotation PMA moyen
DISCUSSION
1. Données épidémiologiques
2 . Données lésionnelles
3.3. Données évolutives
CONCLUSION
REFERENCES
ANNEXES

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