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Apports des méthodes médicales et corticales

Partie 1 : REVUE DE LITTÉRATURE

1.3/ Apports des méthodes médicales et corticales

Les thodes pou o te i la i ati ue de l os o t do les p e ie s l e ts su l a al se des a tefa ts li s au ou e e ts des asses olles. Selo Pete s et al. [35], deux types de résultats se dégagent. Ces résultats sont dits directs et indirects. Les premiers sont relatifs au

déplacement des marqueurs par rapport à une référence. Les résultats indirects quantifient la p opagatio de l e eu p o o u e pa le d pla e e t des marqueurs dans le calcul de la cinématique articulaire.

Ces différents résultats ont permis de caractériser le mouvement des masses molles en o t a t u il est tout d a o d sp ifi ue au sujet et à la tâ he. ‘appelo s u il est la o s ue e des co t a tio s us ulai es, des i pa ts su is pa le o ps et de l i e tie des asses olles. Les mouvements de peau, de tissus us ulai es et adipeu a ie t d u seg e t à l aut e. Ces sultats ont aussi montré que le mouvement des masses molles sur un même segment est le fait de deux o posa tes. La p e i e de ses o posa tes est dite à l u isso et efl te le ou e e t glo al des masses sous-jacentes à la peau [36] alors que la composante propre est liée au mouvement aléatoire de ha u des a ueu s. Le ou e e t des asses olles a ie d u seg e t à l aut e ais il a ie également sur ces mêmes segments qui présentent des zones plus ou moins sensibles à ce

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1.3.1/ Résultats directs : déplacement des marqueurs

1.3.1.1/ Spécifique aux sujets

L a al se du d pla e e t des a ueu s o t e ue la quantité de déplacement des marqueurs a ie d u sujet à l aut e. Ai si, Stag i et al. [19] obtiennent des amplitudes et des écart- t pes o e s de d pla e e ts de a ueu s diff e ts d u sujet à l aut e. Ces sultats so t illustrés à la Figure 3. Ils e pli ue t ette diff e e pa u to us us ulai e diff e t d u sujet à l aut e. Be oit et al. [24] constatent également que pour une même tâche, le déplacement des marqueurs, mesuré avec une tige intra- o ti ale, est diff e t d u sujet à l aut e. A e la fluoroscopie Akbarshahi et al. [6] obtiennent différentes amplitudes de dépla e e t d u sujet à l aut e. Ces o stats so t ta lis à pa ti de g oupes d âges diff e ts, ais ils existent également au sei d u e g oupe d âge. E o pa a t les aleu s o te ues da s l tude de Stag i et al. [19] réalisée sur des sujets âgés de 64 et 67 ans et celles disponibles dans Akbarshahi et al. [6] dont les sujets o t a s d âge o e , il s a e ue les sujets âg s p se te t de plus g a des a plitudes de déplacements que les jeunes. Cette différence suggère que les propriétés et la proportion des

différents tissus est une cause de différence entre les sujets.

Figure 3 : Amplitude et écart-type moyen du déplacement des marqueurs chez deux sujets (noir et gris) pour des tâches de montées de marche (SC), de passage de la position assis-debout-assis (STS),

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Sans utiliser de méthodes invasives mais en alua t la positio et l o ie tatio de t iades de marqueurs les uns par rapport aux autres au cours du mouvement, Gao et al. [37] étudient la

différence de déplacement de ces triades chez des sujets de sexes différents. Ils montrent ainsi que

les triades de marqueurs subissent moins de translation mais plus de rotations les uns par rapport aux

autres chez les femmes que chez les hommes. Le sexe semble donc être un facteur de différence

supplémentaire entre les sujets. Dans une étude sur le placement de marqueurs optimal sur le

thorax, ce constat est également fait par Armand et al. [38]. Cette différence entre les sujets est donc o u e à l e se le des seg e ts.

Peters et al. [39] tie e t o pte de l i di e de asse o po el et o t e t u e asso iatio i i ale e t e l a th opo t ie des sujets et l olutio de la dista e i te -marqueurs. En prenant en compte la différence de propriétés des tissus soulevées par Akbarshahi et al. [6], la faible

association entre anthropométrie et déplacement de marqueurs [39], on peut supposer que des

différences de déplacement entre les sujets seraient obtenues en comparant des morphotypes

différents même si à e jou au u e tude a e o e effe tu e ge e de o pa aiso s.

1.3.1.2/ Spécifique à la tâche

Les études citées précédemment ont analysé les différences de déplacements de marqueurs d u e tâ he à l aut e. Ces a al ses o t o t ue les a ueu s se d pla e t pa appo t à l os sous-jacent plus ou moins en fonction de la tâche exécutée par les sujets. La Figure 3 issue de Stagni

et al. [19] est un exemple des amplitudes des déplacements obtenues sur les deux segments pour deu sujets su uat e tâ hes diff e tes. Ces aleu s so t e p i es e fo tio de l a plitude et de l a t t pe o e du ou e e t de l e se le des a ueu s su la uisse. Ak a shahi et al. [6] calculent la différence RMS moyenne entre la positio de ha ue a ueu pa appo t à l os et so

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déplacement au cours du mouvement. Les différences RMS moyennes sont résumées dans le Tableau

1 pour chaque segment du membre inférieur et pour chaque geste étudié.

Tableau 1 : Valeur RMS moyenne du déplacement (mm) des marqueurs sur chaque segment selon les axes antéropostérieur (A-P), proximo-distal (P-D) et medio-latéral (M-L) [6] (avec autorisation).

Flexion du genou en chaine ouverte

Rotation axiale de

hanche Marche Step

Axe A-P P-D M-L A-P P-D M-L A-P P-D M-L A-P P-D M-L

Cuisse 6,8 9,6 8,6 8,1 2,4 10,1 6,2 7,6 9,7 5,9 12,6 10,7

Jambe 5,5 2,5 8,6 3,4 1,3 4,3 6,0 3,3 8,4 4,3 2,7 6,9

La Figure 3 comme le Tableau 1 montrent que le déplacement des marqueurs par rapport à l os a ie d u e tâ he à l aut e. Les aiso s de es diff e es so t a ato i ues, puis ue ha ue mouvement nécessite une contraction musculaire spécifique. Ces mouvements ont également des

caractéristiques différentes ; en effet Stagni et al. [19], tout comme Akbarshahi et al. [6], ont alterné

les tâches comportant ou non des impacts. Ces deux élé e ts o t e t gale e t u e fo tio de la tâche ce ne sont pas sur les mêmes axes que les marqueurs montrent un plus grand déplacement.

1.3.1.3/ Spécifique aux segments

Pour obtenir la cinématique articulaire, il est nécessaire de placer des marqueurs sur les

segments proximal et distal. Les études citées plus tôt ont toutes montré que les marqueurs subissent

plus ou moins de déplacement en fonction du segment sur lesquels ils sont placés. La Figure 3 comme

le Tableau 1 montrent les déplacements de marqueurs mesurés sur chacun des segments. Ainsi la

cuisse est le segment du membre inférieur sur lequel les marqueurs montrent le plus de déplacement pa appo t à l os sous-jacent [17, 19, 35, 36]. Cette diff e e e t e les seg e ts s e pli ue du fait que la cuisse est un segment plus volumineux que la jambe. Le modèle anthropométrique de De Leva

[40] estime que la cuisse représente 14% de la masse totale du corps humain alors que la jambe

représente seulement 4%. Le modèle anthropométrique de Winter [41] quant à lui estime la cuisse à

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E plus d t e sp ifi ue au seg e ts, le d pla e e t des a ueu s a ie d u e pla e e t à l aut e su les seg e ts. La a te ta lie pa Stag i et al. [19] montrent différentes zones de déplacements de tissus mous. Peters et al. [39] montrent que les marqueurs placés sur la

face médiale de la jambe sont moins sensibles aux mouvements des asses olles, a est u e zone d pou ue d i se tio s us ulai es. De a i e g ale, il a t o t ue les a ueu s so t plus se si les au ou e e ts des asses olles lo s u ils so t pla s su le e t e du us le et aux abords des reliefs osseux [3, 34]. Par exemple Sati et al. [16] o t e t u u a ueu pla su l a e a ti ulai e du ge ou peut se d pla e de 40 su l a e a t opost ieu pa appo t à l os sous-jacent alors que Cappozzo et al. [3] constatent un déplacement antéropostérieur de 30 mm

lorsque le marqueur est placé sur le grand trochanter.

Le déplacement des marqueurs est causé pa plusieu s fa teu s et so a plitude a ie d u sujet, d u e tâ he, d u seg e t à l aut e ais aussi d u e zo e seg e tai e à u e aut e. E identifiant sur les segments les zones les plus sensibles aux mouvements des masses molles (e.g

reliefs osseux et ventre du muscle), les résultats recommandent des placements de marqueurs pour di i ue l effet du ou e e t des asses olles su la i ati ue. Cet effet su la i ati ue est quant à lui quantifié par les résultats indirects.

1.3.2/ Résultats indirects : P opagatio de l’e eu su le al ul de la

cinématique

Plusieu s tudes o t e t l effet de la p opagatio des e eu s su le al ul de la i ati ue articulaire. Ces études comparent la cinématique de référence à une cinématique calculée à partir de

marqueurs cutanés. Cappozzo et al. [3, 14] ont été les premiers à quantifier la différence entre la

cinématique du squelette et celle obtenue avec des marqueurs cutanés, en montrant notamment une

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nous verrons que la différence obtenue entre la cinématique de référence et celle calculée à partir de

marqueurs cutanés est due à de multiples facteurs.

1.3.2.1/ Spécifique au sujet

L e eu p opag e da s le al ul de la i ati ue, comme le déplacement des marqueurs, a ie aussi d u sujet à l aut e [36]. Akbarshahi et al. [6] constatent de plus grandes différences sur le calcul de la flexion-extension du genou chez deux des sujets par rapport aux deux autres et i e se e t su le al ul des a gles d a du tio . Les a ts t pes o se s su les si sujets ui o t pa ti ip à l tude de Be oit et al. [24] témoignent de cette variabilité entre les sujets. Ils observent des écart-t pes d a plitude o pa a le à la o e e des diff e es o stat es e t e la cinématique de référence et celle obtenue avec des marqueurs. Lors de fentes latérales, cet écart-

type est de 6° pour une moyenne de 8° sur la différence RMS al ul e su l a du tio -adduction du genou.

Selon certaines études [7, 34], u e thode de o pe satio de l effet du ou e e t des marqueurs pa appo t à l os sous-jacent par une méthode numérique devra prendre en compte les caractéristiques individuelles de chaque sujet pour compenser cet effet. Parmi les facteurs à prendre

en compte, ils citent la composition corporelle et le rapport masse musculaire/masse adipeuse et la o ilit de es diff e ts tissus ui a ie t d u sujet à l aut e.

1.3.2.1/ Spécifique à la tâche

Pa i les tudes ui o t ua tifi la diff e e e t e la i ati ue de l os et elle o te ue par des marqueurs cutanés, certaines calculent la cinématique articulaire avec un seul placement de

marqueurs [24, 25, 34] alo s ue d aut es he he t à o pa e diff e ts pla e e ts de a ueu s [19]. Les p e i es d te i e t si u e tâ he p o o ue plus d e eu u u e aut e. Ai si Be oit et al. [24] o state t ue peu i po te les i sta ts pose du pied, ilieu de l appui et d ollage du pied

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lors de la marche et de fentes latérales, les différences RMS sont plus importantes lors des fentes

latérales.

Les secondes, qui comparent les placements de marqueurs entre eux [6, 19], cherchent à d te i e les uels d e t e eu duise t l e eu li e au ou e e t des a ueu s pa appo t à l os sous-ja e t. Elles o lue t ue pou u e sujet, le pla e e t le plus p is a ie d u e tâ he à l autre [19]. Alors que Akbarshahi et al. [6] constatent également que ce placement va ie d u a gle de otatio à l aut e pou u e e tâ he.

Cette a al se su ha u des a gles de otatio o t e u peu plus la o ple it de l e eu p opag e pa le ou e e t des asses olles pa appo t à l os sous-ja e t. O sait d o es et d jà que l e eu p opag e da s le al ul de la i ati ue a ie d u sujet à l aut e o e d u e tâ he à l aut e. Cepe da t les sultats di e ts o t o t ue le d pla e e t des a ueu s a ie d u seg e t à l aut e, la uestio ai te a t est de sa oi si la a iatio d u seg e t à l aut e i flue e la cinématique articulaire.

1.3.2.2/Spécifique au segment

Il se ait plus o e t de di e ue la p opagatio de l e eu est sp ifi ue à l a ti ulatio plutôt ue sp ifi ue au seg e t. E fo tio de l a ti ulatio tudi e, l a t e t e la i ati ue de f e e et elle o te ue pa des a ueu s uta s a ie d u e a ti ulatio à l aut e. Ai si, Reinschmidt et al. [25] constatent que les marqueurs cutanés permettent de donner une bonne

estimation de la cinématique de la cheville par rapport à la référence obtenue par des tiges intra-

corticales avec une différence RMS a i ale de ° su le al ul des deg s d i e sio -éversion alors u elle peut d passe ° su le al ul des deg s de otatio i te e-externes du genou.

Cette diff e e e t e les a ti ulatio s est li e au seg e ts de l a ti ulatio o sid e. Ces mêmes travaux [25] ua tifie t l e eu i t oduite pa ha ue seg e t da s la i ati ue. Da s le as du ge ou, la uisse i duit espe ti e e t jus u à , et ° d e eu su les a gles de fle io -

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e te sio , otatio s i te e et e te es et d a du tio -adduction alors que la jambe induit sur les t ois a gles des e eu s i f ieu es à , °. La uisse se le t e la ause p i ipale de l e eu da s l a al se de la cinématique du genou, ce sont les conclusions de nombreuses études [24, 25, 34-36]. La cause principale de cette erreur est la différence de quantités des masses molles sur les segments ui p o o ue t de plus g a ds d pla e e ts de a ueu s su e seg e t pa appo t à l os e o pa aiso d aut es seg e ts tel ue la ja e c.f 1.3.1.3).

Finalement, peu importe le type de résultats (directs, indirects), le déplacement des

mar ueu s et l e eu i duite da s le al ul de la i ati ue a ti ulai e so t sp ifi ues à u e tâ he et a ie t d u sujet à l aut e [7, 18, 24, 32, 34, 35]. Ces tudes o t gale e t o t ue l i e tie était une cause non négligeable du mouvement des masses molles [3]. Andersen et al [28] ont o t ue le d pla e e t des a ueu s et l e eu i duite da s la i ati ue so t principalement causés par le mou e e t à l u isso de es a ueu s. Toutes les tudes s a o de t à dire que le mouvement des masses molles représentent un problème majeur et inhérent en

analyse cinématique [24]. Ces études posent les bases de la connaissance sur le mouvement des asses olles, ais la oie di ale o e o ti ale, o e outils d aluatio est soumise à de nombreuses limites.