Mouvements de l’épaule

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Le complexe articulaire de l’épaule
1.1.1 Ostéologie et arthrologie de l’épaule
1.1.2 Mouvements de l’épaule
1.2 L’articulation glénohumérale
1.2.1 Ostéologie de l’articulation glénohumérale
1.2.2 Mobilité de l’articulation glénohumérale
1.2.2.1 Cinématique de l’articulation glénohumérale
1.2.2.2 Le rythme scapulo-huméral
1.2.2.3 Muscles de l’articulation glénohumérale
1.2.2.4 Forces musculaires et force de réaction glénohumérale
1.2.3 Stabilité de l’articulation glénohumérale
1.2.3.1 Notion d’instabilité
1.2.3.2 Stabilisateurs passifs
1.2.3.3 Stabilisateurs actifs
1.3 Pathologies de l’épaule et traitement par arthroplastie totale anatomique
1.3.1 Principales pathologies de l’épaule nécessitant une arthroplastie
1.3.2 Les prothèses totales
1.3.2.1 La prothèse totale anatomique
1.3.2.2 La prothèse totale inversée
1.3.3 Complications majeures de l’arthroplastie totale anatomique nonconforme
1.3.3.1 Le descellement glénoïdien, principale complication
1.3.3.2 Paramètres prothétiques influençant le risque de descellement glénoïdien
1.3.4 Résumé des limitations et inconnues en lien avec la cinématique de l’épaule et le traitement par arthroplastie
1.4 Analyse biomécanique de l’épaule : les études expérimentales
1.4.1 Évaluation de la cinématique
1.4.1.1 Acquisition cinématique
1.4.1.2 Traitement cinématique : systèmes d’axe et séquences de rotation
1.4.2 Montages incluant le rythme scapulo-huméral
1.4.3 Montages statiques
1.4.4 Montages dynamiques
1.4.5 Résumé de l’étude biomécanique par analyse expérimentale (invitro)
1.5 Analyse biomécanique de l’épaule : les études numériques musculosquelettiques
1.5.1 Modélisation musculosquelettique et équation de mouvement
1.5.2 Dynamique directe
1.5.3 Dynamique inverse
1.5.3.1 Principe de la dynamique inverse
1.5.3.2 Critères d’optimisation en dynamique inverse
1.5.3.3 Difficultés et limitations liées à la dynamique inverse
1.5.4 Validation des résultats d’études par modélisation musculosquelettique
1.5.4.1 Besoin de validation
1.5.4.2 Terminologie
1.5.4.3 Vérification et validation
1.5.4.4 Étapes de validation
1.5.4.5 Concepts de validation
1.5.5 Le modèle AnyBody de l’épaule
1.5.5.1 Représentation du muscle deltoïde
1.5.5.2 Modélisation de l’articulation glénohumérale
1.5.5.3 Algorithme « Force Dependent Kinematic »
1.5.5.4 Algorithme de contact
1.5.6 Résumé de l’étude biomécanique par analyse numérique
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUES ET OBJECTIFS DE L’ÉTUDE
2.1 Problématiques
2.1.1 Problématique clinique
2.1.2 Problématique technique
2.2 Objectifs de recherche
2.2.1 Objectif global
2.2.2 Objectifs spécifiques
2.2.2.1 Analyse expérimentale : conception d’un montage d’abduction de l’épaule et évaluation d’arthroplasties totales
2.2.2.2 Analyse numérique musculosquelettique par dynamique inverse : développement du modèle FDK
2.2.2.3 Analyse numérique musculosquelettique par dynamique inverse : évaluation d’arthroplasties totales
CHAPITRE 3 ARTICLE 1 – EFFECT OF GLENOID IMPLANT DESIGN ON GLENOHUMERAL STABILITY : AN EXPERIMENTAL STUDY
3.1 Abstract
3.2 Introduction
3.3 Method
3.3.1 Specimen preparation, 3D reconstruction and kinematics evaluation
3.3.2 Description of the apparatus (Figure 3.3)
3.3.3 Preparation of experiments
3.3.4 Reproducibility protocol
3.3.5 Glenoid implant evaluation protocol
3.4 Results
3.4.1 Reproducibility
3.4.2 Impact of glenoid implant design on glenohumeral stability
3.4.3 Impact of glenoid mismatch on glenohumeral stability
3.5 Discussion
3.5.1 Acknowledgments
3.5.2 Conflicts of interest
CHAPITRE 4 ARTICLE 2 – AN INVERSE DYNAMIC MUSCULOSKELETAL MODEL TO EVALUATE GLENOID LOOSENING RISK IN NON-CONFORMING TOTAL SHOULDER ARTHROPLASTY
4.1 Abstract
4.2 Introduction
4.3 Methods
4.3.1 Original AnyBodyTM shoulder model : Ball-and-Socket Model
[B&S Model]
4.3.2 Adapted model : Force Dependant Kinematic Model [FDK
Model]
4.3.2.1 Release of the degrees-of-freedom (DoF) of the
humeral head translations for the FDK model
4.3.2.2 Joint contact constraint of the FDK model
4.3.3 Common parameters between models
4.3.3.1 Non-Conforming Total Shoulder Arthropalsty
4.3.3.2 Joint and muscular properties for the two models
4.3.3.3 Simulated movement for the two models
4.4 Results
4.4.1 Humeral head center position relative to the glenoid
4.4.2 Contact : humeral head center of pressure position on the glenoid
and glenohumeral contact area
4.4.3 Glenohumeral joint reaction forces (GH-JRF)
4.5 Discussion
CHAPITRE 5 ARTICLE 3 – EFFECT OF MISMATCH AND SUBSCAPULARIS TEAR ON CENTER OF PRESSURE AND CONTACT AREA OF A TOTAL SHOULDER ARTHROPLASTY : A MUSCULOSKELETAL NUMERICAL ANALYSIS
5.1 Abstract
5.2 Introduction
5.3 Methods
5.3.1 Shoulder model
5.3.1.1 Inverse dynamic musculoskeletal analysis
5.3.1.2 AnyBody shoulder model
5.3.1.3 Humeral head translations
5.3.1.4 Implant contact computation
5.3.2 Parameters of the study
5.3.2.1 Conformity
5.3.2.2 Subscapular deficiency
5.3.2.3 Results analysis
5.4 Results
5.4.1 Humeral head translations relative to the glenoid
5.4.2 Contact area
5.4.3 Center of Pressure (COP)
5.4.4 Glenohumeral joint reaction force (GH-JRF) and glenohumeral contact pressure
5.5 Discussion
5.6 Conclusion
CHAPITRE 6 RÉSULTATS COMPLÉMENTAIRES : VERS UNE INTERFACE UTILISATEUR
6.1 Introduction et raison d’être
6.2 Fonctionnalités implémentées
6.2.1 Mise à l’échelle
6.2.2 Rupture de muscles de la coiffe des rotateurs
6.2.3 Choix d’implants
6.2.4 Positionnement des implants
6.3 Recommandations pour de futures fonctionnalités
6.3.1 Type de mouvement
6.3.2 Simulation de renforcements musculaires
6.3.3 Mise à l’échelle et considération des variabilités morphologiques
6.3.4 Validation de l’interface utilisateur
CHAPITRE 7 DISCUSSION GÉNÉRALE
7.1 Synthèse des travaux
7.2 Limitations et recommandations
7.2.1 Étude expérimentale
7.2.1.1 Type de mouvement
7.2.1.2 Utilisation de spécimens cadavériques
7.2.1.3 Rythme scapulo-huméral
7.2.2 Étude numérique musculosquelettique
7.2.2.1 Modèles 3D de prothèses
7.2.2.2 Modèle générique versus modèle personnalisé
7.2.2.3 Représentation musculaire
7.2.2.4 Développement et utilisation des modèles musculosquelettiques
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE