Apport du système EOS® dans l’analyse expérimentale de la cinématique fémoropatellaire : évaluation de l’incertitude

RésuméIntroductionLa connaissance précise de la cinématique articulaire du genou et plus particulièrement celle de l’articulation fémoropatellaire est un apport supplémentaire très intéressant à l’évaluation d’implants prothétiques. Le but est de contribuer à l’amélioration des performances des arthroplasties totales de genou, notamment en améliorant l’évaluation du fonctionnement de l’appareil extenseur dont l’optimisation est un enjeu important.ObjectifL’objectif de cette étude est de proposer un nouveau montage expérimental pour l’analyse cinématique de l’articulation du genou et plus particulièrement celle de l’articulation fémoropatellaire et de valider sa pertinence en termes de précision et d’incertitude. Cette technique combine la reconstruction 3D à la capture de mouvement.Matériels et méthodesHuit pièces anatomiques non embaumées de genoux sains ont été testées sur un montage à fémur fixe et tibia libre. Les cycles de flexion–extension étaient réalisés en appliquant un effort de traction au tendon quadricipital et un effort de rappel à l’extrémité distale du tibia. Le suivi cinématique des articulations fémorotibiale et fémoropatellaire était obtenu par un système optoélectronique à infrarouge après l’acquisition de la géométrie osseuse et de la position des marqueurs à partir d’un nouveau système de stéréoradiographie numérique EOS® couplée à un logiciel spécifique de reconstruction tridimensionnelle. Les repères permettant l’interprétation de cette cinématique étaient calculés à partir des reconstructions des pièces anatomiques. L’incertitude liée à la détermination de ces repères a été évaluée et son impact sur la mesure cinématique a été estimé.RésultatsLes essais sur huit genoux ont permis de valider le banc d’essai développé pour l’analyse expérimentale de la cinématique de l’articulation fémoropatellaire lors du mouvement de flexion–extension. Les incertitudes de mesure liées à la méthode utilisée étaient inférieures à 0,4° en rotation (deux écart-types) et inférieures à 1,8 mm en translation (deux écart-types) pour le tibia et étaient inférieures à 0,4° en rotation (deux écart-types) et 1,2 mm en translation (deux écart-types) pour la patella.DiscussionCe protocole couplant imagerie tridimensionnelle et suivi cinématique permet d’observer en temps réel les pièces osseuses pendant toute la durée de l’essai. Ce banc d’essai permet d’obtenir une cinématique fémoropatellaire et fémorotibiale in vitro avec un niveau de précision qui en fait un outil fiable. Cette évaluation expérimentale personnalisée combinant géométrie osseuse et suivi cinématique de l’articulation étudiée permettra l’évaluation objective d’implants et la validation de modèles en éléments finis personnalisés du genou notamment du compartiment fémoropatellaire.