Mise au point d’un banc d’essais

La réalisation du banc d’essais, basé sur un modèle similaire décrit pour les chiens, a présenté quelques difficultés. La première était la modélisation de celui-ci avec des matériaux et des méthodes de fixation capables de résister des charges importantes (par exemple 2000N équivalent à environ 200 kg) capables de reproduire les stress appliqués au LCCr des grassets bovins. Une ossature structurelle formée de piliers à rainure en forme de T composés

d’aluminium extrudé (alliage d’aluminium 6105-T5) de forme carrée et rectangulaire ont été choisis puisqu’ils sont solides, légers et faciles à travailler. À partir de la longueur des piliers principaux, la charge attendue et la limite d'élasticité, la déflexion et le moment d'inertie des structures ont été calculées. Ceci a permis de compléter le plan du banc d’essais qui allait être capable de soutenir les charges prévues.

La deuxième problématique du banc d’essais a été l’application des forces pour l’évaluation de la translation cranio-caudale. Dans un premier temps, seulement une force de 2000N crânial à caudal allait être appliquée au tibia avec un cric hydraulique afin de reproduire le mouvement de tiroir (Fig. 31A). Lors des premiers tests, nous avons rapidement réalisé que ce type de montage ne nous permettrait pas de discriminer la variation de la translation cranio- caudale entre les grassets selon le statut de leur LCCr. L’évaluation de ce déplacement était basée sur le déplacement crânial du tibia lors de rupture du LCCr qui devrait se déplacer caudalement lors du test du tiroir [40, 41]. Hors, nous n’avions pas pris en compte l’absence de stress axial appliqué sur le membre suite à la transsection du LCCr des grassets cadavériques qui produit le déplacement du tibia chez les bovins ambulants. Les mesures de translation cranio-caudale étaient donc similaires entre les grassets peu importe le statut du LCCr. Afin de remédier à ce problème, le déplacement total devait être évalué par une première force de 2000N appliquée au tibia de crânial à caudal suivi d’un retour en position neutre (jusqu’à un déplacement de 0mm) puis deuxième force de 2000N appliquée au tibia de caudal à crânial. Pour être en mesure de réaliser ce déplacement, le banc d’essais a été modifié en remplaçant le cric pneumatique (unidirectionnel dans plan horizontal; « pousser ») par une vérin linéaire électrique capable d’appliquer une force dans les deux directions du plan horizontal (« tirer » et « pousser »). L’ossature du banc d’essais a également dû être modifiée afin d’accommoder la longueur du vérin linéaire (plus long que le cric pneumatique), la nouvelle distance parcourue par le tibia dans deux directions par rapport au fémur et d’assurer la résistance structurelle à la nouvelle force à être appliquée au tibia (Fig. 31B).

Figure 31. Photographies du banc d’essais original (A) et suite à sa modification (B)

utilisé dans l’évaluation du déplacement de translation cranio-caudal des grassets cadavériques.

Les principales modifications du banc sont :

• Le remplacement du cric hydraulique (a) capable de produire une force unidirectionnelle (flèche pointillée vers la droite) par un vérin linéaire électrique (f) capable d’appliquer une force dans deux directions (double flèche pointillée).

• L’ossature principale a été modifiée en trois principaux points. Le remplacement de l’armature transversale en acier inoxydable mince (b) par une armature plus solide composée d’un pilier principal de forme carrée à rainure d’aluminium extrudé (g) ainsi que deux piliers secondaires (*). Cela a permis de contrer l’augmentation de la déflection secondaire de l’armature transverse engendrée par l’allongement de la longueur utile de l’armature longitudinale (c et h) réalisé afin d’accommoder la longueur du vérin linéaire et l’ajout du déplacement du tibia dans la direction caudal-crânial. Le support immobile original du fémur (d) a dû être repositionné plus distalement (i) afin de le garder au centre (position neutre) de la zone de déplacement du tibia sur l’armature longitudinale.

• Plusieurs jonctions ont été modifiées et renforcées en ajoutant des connecteurs à angle droit (flèches blanches).

La méthode d’attache du fémur à la plateforme immobile et du tibia à la plateforme mobile a également été problématique. Dans un premier temps, des sangles avec des bandes velcros ont été utilisées pour retenir les structures osseuses en place tel qu’il a été décrit chez le chien (Fig. 32A). Les forces appliquées lors du test étaient trop grandes pour permettre aux sangles de retenir les os en place sur leurs plateformes respectives. De plus, les sangles n’empêchaient pas les mouvements de rotation qui ajoutaient une dimension supplémentaire non évaluable au test. Pour remédier à cette problématique, des tiges transcorticales fixées à des équerres 90° en acier robuste ont été mises en place à travers le fémur et le tibia. Le tout a été renforcé par de larges serre-joints à coulisse permettant de renforcer l’intégrité des équerres lors des déplacements et maintenir le fémur et tibia bien apposés sur leurs plateformes (Fig. 32B).

La modification du système d’attache des os a permis de régler les problèmes de stabilité des structures osseuses pendant la réalisation des tests de stabilité articulaire. Cependant, les différences anatomiques entre les spécimens ont influencé le positionnement des tiges transcorticales par rapport à l’articulation et à l’extrémité coupée des os. Le

positionnement de certaines tiges transcorticales combiné avec l’application de stress importants sur les os ont engendré des fractures chez 3 spécimens (2 fémurs, 1 tibia) qui ont dû être remplacés.

Figure 32. Photographies des méthodes d’attaches du fémur et du tibia des grassets cadavériques à leurs plateformes respectives sur le banc d’essais original (A) et suite à

leurs modifications (B).

Le premier essais (A) comprenait des sangles pour retenir les structures osseuses en place sur les plateformes. Des modifications pour limiter leurs mouvements ont été faites (B). Les sangles ont été remplacées par des tiges transcorticales (rectangles) fixées à des équerres 90° en acier et renforcées par de larges serre-joints à coulisse (flèches).