Étude expérimentale et numérique d'arthroplasties totales anatomiques de l'épaule

Résumé

Plus de 15% des opérations de prothèses totales non-conformes d’épaule (NC-TSA) conduisent à des complications, 40% d’entre elles concernant un descellement glénoïdien caractérisé par la perte de fixation de l’implant. Ce problème semble lié aux petites translations de la tête prothétique ainsi qu’aux contraintes appliquées sur l’implant glénoïdien. Ces deux aspects sont influencés entre autres par la différence de rayons de courbure tête-glène (mismatch) et une rupture des muscles de la coiffe des rotateurs. Toutefois, la compréhension des mécanismes en jeu est limitée, notamment du fait de l’absence d’outils biomécaniques adaptés à ce contexte. L’objet de ce projet était donc le développement d’outils expérimental et numérique permettant de quantifier les translations de la tête humérale et le contact tête - glène afin d’évaluer le risque de descellement glénoïdien lors d’une tâche dynamique d’élévation du bras. Dans un premier temps, un montage expérimental permettant de réaliser une abduction avec rythme scapulo-huméral d’un bras entier est décrit. Celui-ci permet notamment de mesurer les translations de la tête humérale au cours du mouvement. Il a en outre été utilisé afin d’apporter une preuve de concept d’un nouveau design d’implant destiné à réduire le risque de descellement glénoïdien. Dans un second temps, un modèle musculosquelettique par dynamique inverse de l’épaule est présenté. Il a été développé au moyen du logiciel AnyBodyTM et permet de réduire les limitations liées aux choix de modélisation jusqu’alors utilisés. En particulier, l’articulation glénohumérale couramment modélisée par une liaison sphérique à trois degrés de liberté (DdLs) a été remplacée au profit d’une articulation ponctuelle à 5 DdLs. Pour ce faire, l’algorithme force dependent kinematics a été implémenté, donnant ainsi accès à la mesure des translations de la tête humérale au cours d’un mouvement d’abduction. Par ailleurs, le contact entre les implants a été ajouté, permettant l’estimation, jusqu’alors impossible dans de tels modèles, de l’évolution du centre de pression (COP) et de la surface de contact au cours du mouvement. Cet outil numérique permettra de répondre à des questions cliniques en lien avec les NC-TSA. Il a d’ailleurs déjà été utilisé au cours de ce doctorat et a mis en avant que le mismatch optimum serait de l’ordre de 3.4mm, puisqu’il conduit à des translations de la tête humérale minimales et une surface de contact maximale. Un autre enseignement est qu’une rupture du subscapulaire implique une modification du déplacement du COP au cours du mouvement.

Date	29 oct. 2014
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Nicola Hagemeister (Directeur(-trice)), Patrice Tétreault (Codirecteur(-trice)) & Natalia Nuño (Codirecteur(-trice))