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Torsion fémorale distale et subluxation patellaire : étude tomodensitométrique sur 118 genoux arthrosiques
Revue de chirurgie orthopédique et traumatologique (2009) 95, 327—332
MÉMOIRE ORIGINAL
Torsion fémorale distale et subluxation patellaire : étude tomodensitométrique sur 118 genoux arthrosiques夽 Distal femur rotational alignment and patellar subluxation: A CT-Scan in vivo assessment P. Abadie a,b, B. Galaud a,b, M. Michaut a,b, L. Fallet c, P. Boisrenoult a, P. Beaufils a,∗ a
Service d’orthopédie traumatologie, centre hospitalier de Versailles, 78150 Le Chesnay, France Département d’orthopédie, CHU Côte-de-Nacre, 14000 Caen, France c Service d’imagerie, centre hospitalier de Versailles, 78150 Le Chesnay, France b
Acceptation définitive le : 17 mars 2009
MOTS CLÉS Torsion épiphysaire fémorale distale ; Subluxation patellaire ; Tomodensitométrie ; Prothèse totale de genou
Résumé Introduction. — L’instabilité fémoropatellaire est une complication fréquente des prothèses totales du genou. Elle peut découler d’un positionnement incorrect en rotation du composant fémoral, mais les repères en rotation et l’orientation idéale ne sont pas univoques. De plus, l’influence de troubles de torsion fémorale préexistant à la survenue d’une instabilité fémoropatellaire n’est pas identifiée. Hypothèse. — Un trouble de torsion du fémur distal préexistant est associé à une anomalie de position fémoropatellaire sur des genoux arthrosiques avant arthroplastie. Une étude diagnostique prospective a testé cette hypothèse sur des données morphométriques. Matériel et méthodes. — Cent dix-huit patients étaient inclus prospectivement. La latéralisation patellaire était mesurée sur défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. Trois positions étaient définies (inférieure à 3 mm, comprise entre 3 et 5 mm, supérieure à 5 mm). Une tomodensitométrie préopératoire permettait la mesure de trois angles : (1) l’angle de torsion épiphysaire distale du fémur ou angle condylien postérieur, (2) l’angle trochléen antérieur entre l’axe biépicondylien et le plan d’ouverture de la trochlée, (3) la somme des angles trochléen antérieur et condylien postérieur constituait l’angle global d’ouverture trochléen.
DOI de l’article original : 10.1016/j.otsr.2009.04.004. Ne pas utiliser, pour citation, la référence franc ¸aise de cet article, mais celle de l’article original paru dans Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research, en utilisant le DOI ci-dessus. ∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : pbeaufi[email protected] (P. Beaufils). 夽
1877-0517/$ – see front matter © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.rcot.2009.03.009
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P. Abadie et al. Résultats. — On comptait 86 patellas centrées et 32 patellas latéralisées (25 fois moins de 5 mm et sept fois plus de 5 mm). Quelle que soit la latéralisation patellaire, l’angle global d’ouverture trochléen était constant (p = 0,41). La valeur de l’angle condylien postérieur était statistiquement inférieure lorsque la patella était centrée (p = 0,01 ; r = 0,44). La valeur de l’angle trochléen antérieur variait en sens inverse de l’angle condylien postérieur. L’antéversion fémorale, la position de la tubérosité tibiale antérieure et l’index tibiofémoral n’étaient pas corrélés avec la position de la patella. Il n’y avait pas de corrélation entre latéralisation patellaire et les anomalies torsionnelles globales du membre inférieur. Conclusion. — Le centrage patellaire d’un genou arthrosique dépendait des facteurs osseux fémoraux distaux déterminant l’angle condylien postérieur et l’angle trochléen antérieur de part et d’autre de l’axe biépicondylien. Comme l’angle global d’ouverture de la trochlée est constant, l’obliquité de l’axe biépicondylien est déterminante dans la latéralisation patellaire. La compréhension de l’incidence de la morphologie du fémur distal sur la position patellaire permet d’améliorer le positionnement des implants fémoraux dans les arthroplasties totales de genou ou remplacements fémoropatellaires isolés. Type d’étude : étude diagnostique prospective. Niveau III. © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Introduction De nombreuses études ont montré que l’amélioration de la cinématique fémoropatellaire dépendait du positionnement de l’implant fémoral [1—5], notamment en rotation. Dans un système à coupes indépendantes, la rotation de l’implant fémoral d’une prothèse totale de genou doit être adaptée à la torsion de l’extrémité distale du fémur [4]. La détermination en préopératoire de la torsion de l’extrémité distale du fémur par tomodensitométrie (TDM) permet de reproduire de fac ¸on fiable le positionnement en rotation de l’implant fémoral pendant l’intervention [4,5], car elle est variable d’un sujet à l’autre [6]. Elle est particulièrement critique dans le cas d’une sub-luxation préopératoire de la patella. En effet, lorsque la patella est bien centrée avant l’intervention, le but de l’arthroplastie totale de genou est de maintenir ce centrage, tandis que lorsque la patella est préalablement latéralisée, le but de l’arthroplastie est alors de restaurer son centrage. L’importance de la rotation fémorale est un des éléments de cette correction. Notre hypothèse était que la torsion distale fémorale est plus forte en cas de subluxation patellaire. Dans une population de genoux arthrosiques devant subir une intervention, les buts de cette étude prospective étaient donc : premièrement, à titre d’objectif principal, de rechercher une corrélation entre torsion de l’extrémité distale du fémur et position patellaire préopératoire pour adapter au mieux la rotation fémorale de l’implant à la torsion fémorale distale. Deuxièmement, à titre d’objectif secondaire, de rechercher une corrélation entre la position patellaire et l’antéversion fémorale, la distance entre la tubérosité tibiale antérieure et le fond de la gorge trochléene (TAGT), la torsion du squelette jambier.
Matériel et méthodes Patients Dans une étude prospective conduite de novembre 2004 à juin 2006, 118 patients porteurs d’une gonarthrose
fémorotibiale et devant subir une arthroplastie étaient inclus (prothèse unicompartimentaire ou prothèse totale de genou). On comptait 30 hommes et 88 femmes, 61 genoux droits et 57 genoux gauches. L’âge moyen était de 74 ans (57 à 85 ans).
Méthodes Le bilan préopératoire comportait des radiographies des deux genoux de face en extension et en schuss, de profil, un défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. L’analyse de la latéralisation patellaire était effectuée sur le défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. Elle correspondait à la distance d entre deux droites parallèles, passant respectivement par le fond de la trochlée et le sommet de la crête patellaire et menée perpendiculairement au plan d’ouverture de la trochlée. Trois positions étaient ainsi définies arbitrairement selon la valeur de d (inférieure à 3 mm, comprise entre 3 et 5 mm, supérieure à 5 mm). La bascule patellaire et le pincement fémoropatellaire n’étaient pas pris en compte (Fig. 1). Un examen TDM systématique était réalisé dans un scanner spiralé. Les genoux étaient positionnés en rotation neutre et en flexion à 10◦ . L’angle de torsion épiphysaire distale du fémur ou angle condylien postérieur (ACP) était défini par l’angle formé entre l’axe bicondylien postérieur tangent à la partie la plus postérieure des condyles et l’axe biépicondylien joignant l’épicondyle latéral au point le plus proéminent de l’épicondyle médial (angle anatomique de Yoshioka et al. [7]). L’ACP était noté positif par convention. L’angle trochléen antérieur (ATA) était défini par l’axe biépicondylien et la tangente aux bords trochléens médial et latéral. La somme des angles trochléen antérieur et condylien postérieur définissait l’angle global d’ouverture trochléen (AOT) (Fig. 2). Par ailleurs, étaient mesurés l’antéversion du col fémoral, la distance TAGT et la torsion du squelette jambier (angle formé par la tangente à la corticale tibiale métaphysaire supérieure postérieure et la droite unissant le centre des deux malléoles). L’antéversion du col fémoral
Torsion fémorale distale et subluxation patellaire : étude tomodensitométrique
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Figure 1 Trois groupes identifiés selon la latéralisation patellaire : a : inférieure à 3 mm ; b : comprise entre 3 et 5 mm ; c : supérieure à 5 mm.
était mesurée de deux fac ¸ons : la première, classique, correspondait à l’angle entre la ligne bicondylienne postérieure (BCP) et l’axe du col fémoral (axe positif par convention) ; la seconde se fondait non plus sur la BCP mais sur la ligne biépicondylienne (BEP).
Analyse statistique L’étude des corrélations a été effectuée par le test de Student. Le seuil de significativité était de 5 %. Le logiciel statistique utilisé était Statview 5.0 (Berkeley, CA, ÉtatsUnis).
Résultats
respectivement de −2,28◦ et −0,57◦ selon que la latéralisation patellaire était inférieure ou supérieure à 5 mm. Ces différences n’étaient pas statistiquement significatives (p = 0,41). L’ACP était en moyenne de 6,5◦ lorsque la patella était centrée, de 8◦ lorsque la patella était latéralisée de plus de 3 mm. La valeur de l’ACP était statistiquement inférieure lorsque la patella était centrée (p = 0,01 ; r = 0,44). L’ACP était donc lié à la latéralisation patellaire (Fig. 3). L’ATA variait en sens inverse de l’ACP : −7,74◦ lorsque la patella était centrée, −10,32◦ lorsque la patella était latéralisée de moins de 5 mm et −8,57◦ lorsque la patella était latéralisée de plus de 5 mm. Cette différence était significative (p = 0,05). La position de la patella était donc corrélée au plan d’ouverture de la trochlée.
Les valeurs mesurées sur les radiographies, la TDM préopératoire sont répertoriées dans le Tableau 1.
Antéversion fémorale et position patellaire
Valeurs mesurées sur les radiographies standard On comptait 86 patellas centrées et 32 latéralisées. La latéralisation était inférieure à 5 mm 25 fois et supérieure à 5 mm sept fois.
Torsion épiphysaire fémorale distale et position patellaire Quelle que soit la latéralisation patellaire, l’AOT était constant : −1,15◦ quand la patella était centrée ; et Tableau 1 (d).
Résultats des mesures angulaires de la torsion épiphysaire distale du fémur en fonction de la latéralisation patellaire
Position atellaire (d) Centrée (d < 3 mm) n = 86 3 < d < 5 mm n = 25 d > 5 mm n=7 p
L’antéversion fémorale calculée à partir de la BCP était respectivement de 9,1◦ ; 12◦ et 11◦ selon le caractère centré ou plus ou moins latéralisé de la patella (Tableau 1). Ces différences n’étaient pas significatives (p = 0,81). L’antéversion fémorale, calculée à partir de l’axe biépicondylien, était respectivement de 2,6◦ ; 3,9◦ et 3,1◦ selon l’importance de la latéralisation patellaire (p = 0,83). L’antéversion fémorale et la latéralisation patellaire étaient indépendantes quel que soit le mode de mesure de l’antéversion fémorale.
ACP
ATA
AOT
Version fémorale (ligne BEP)
Version Fémorale (ligne BCP)
Distance TAGT
Torsion squelette jambier
6,5◦ (1 — 17)
−7,74◦ (−26 à 0)
−1,15◦ (−16 à 8)
2,66◦ (1 à 17)
9,28◦ (−21 à 36)
7 mm (0 à 25)
11,52◦ (0 à 31)
8,04◦ (3 à 13) 8◦ (4 à 12) 0,01
−10,32◦ (−22 à −3) −8,57◦ (15 à −4) 0,05
−2,28◦ (−14 à 5) −0,571◦ (−8 à 4) NS
3,96◦ (13 à 22) 3,14◦ (4 à 12) NS
12◦ (0 à 27) 11,14◦ (3 à 23) NS
9 mm (0 à 21) 10 mm (3 à 15) NS
11,76◦ (−5 à 23) 10,14◦ (0 à 18) NS
ACP : angle condylien postérieur ; ATA : angle trochléen antérieur ;AOT : angle d’ouverture trochléen ; BEP : ligne biépicondylienne ; BCP : ligne bicondylienne postérieure.
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P. Abadie et al. Tableau 2 Valeur de l’index de torsion tibiofémoral (ITF) selon la position patellaire. ITF faible
ITF fort
Total
Patella centrée Patella latéralisée
62 21
24 11
86 32
Total
83
35
118
BEP : ligne biépicondylienne ; BCP : ligne bicondylienne postérieure.
Figure 2 Mesure effectuées en tomodensitométrie : a : mesure tomodensitométrique des angles condylien postérieur (ACP) et trochléen antérieur (ATA) dont la somme correspond à l’angle d’ouverture trochléen (AOT). AOT = ATA + ACP ; b : schéma précisant les différents angles étudiés et leur définition. L’ATA est l’angle formé par le plan d’ouverture trochléen et la ligne bicondylienne postérieure. L’ACP est l’angle formé par la ligne biépicondylienne et la ligne bicondylienne postérieure. L’ACP était positif par définition. L’AOT correspondait à la somme des angles condylien postérieur et trochléen antérieur.
Tubérosité tibiale antérieure et fond de la gorge trochléene, torsion du squelette jambier, index fémorotibial et latéralisation patellaire Les valeurs mesurées de la distance TAGT et de la torsion du squelette jambier en fonction de la position patellaire ont été reportées dans le Tableau 1. La distance TAGT n’était
Figure 3 Corrélation entre latéralisation patellaire et importance de l’inclinaison de la ligne biépicondylienne. La valeur des angles trochléen antérieur et condylien postérieur varie en fonction du centrage patellaire.
pas statistiquement différente selon l’importance de la latéralisation patellaire (p = 0,10), mais avec une tendance à l’augmentation dans le groupe des patellas latéralisées. La torsion du squelette jambier était indépendante de la latéralisation patellaire. L’index de torsion tibiofémoral mesuré retrouvait deux populations (Tableau 2) : 35 membres inférieurs avaient un index de torsion tibiofémoral fort (de plus de 30◦ ), par hypertorsion tibiale externe, et 83 membres inférieurs avaient un index de torsion tibiofémoral faible (de moins de 30◦ ), soit par faiblesse des torsions fémorales et tibiales, soit par compensation équilibrée de valeurs élevées. Il n’existait pas de corrélation entre l’index de torsion tibiofémoral et le centrage patellaire (p = 0,73).
Discussion Méthodologie Validité des mesures étudiées L’étude radiologique s’est limitée à l’analyse du défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. À 30◦ , l’appareil extenseur est tendu et la latéralisation patellaire, quand elle est présente, est uniquement dépendante de la morphologie de l’épiphyse distale fémorale, de l’usure du cartilage latéral de la patella et de la position de la tubérosité tibiale antérieure [8]. Seul le glissement patellaire était noté. Il était difficile de différencier sur ces genoux arthrosiques les articulations fémoropatellaires dysplasiques. Le groupe des patella latéralisées comprenait donc des articulations fémoropatellaires dysplasiques décompensées mais aussi des patella probablement initialement centrées avec des usures latéralisées qui ont conduit à un glissement latéral de la patella. L’usure du cartilage latéral de la patella, majorant la latéralisation, n’a pas été prise en compte dans notre étude. Notre travail est limité par le caractère statique des mesures. La cinématique fémoropatellaire reste largement débattue dans la littérature. On peut néanmoins essayer de la décomposer dans les trois plans de l’espace : • dans le plan horizontal, jusqu’à 30◦ de flexion, la position patellaire est réglée par les parties molles [9,10] et par la rotation tibiale interne qui survient dans les premiers degrés de flexion [11,12]. Le mouvement de la patella est une combinaison d’une rotation interne et d’une translation médiale. Au-delà de 30◦ de flexion, il existe un contact entre facette patellaire et condyle fémoral latéral. La patella est alors translatée en dehors par rapport au fond de la trochlée fémorale de moins de 3 mm [9—13] ;
Torsion fémorale distale et subluxation patellaire : étude tomodensitométrique • dans le plan frontal, la patella subit une faible abduction continue tout au long de la flexion [14—18] ; • dans le plan sagittal, il existe un mouvement de flexion continue de la patella, correspondant pour Jenny et al. [17] à 60 % de la flexion du genou.
Résultats Dans notre travail, la latéralisation patellaire préopératoire était liée à l’importance de l’ACP. À notre connaissance, il s’agit de la première description rattachant l’ACP à la position patellaire. Tout se passe comme si les condyles postérieurs participent au centrage de la patella (Fig. 3A). L’ACP et l’ATA varient en sens inverse quelle que soit la position patellaire. L’ATA compense la torsion interne distale fémorale. Il en résulte que la trochlée « regarde » toujours dans la même direction quelle que soit le positionnement patellaire si l’on prend comme plan de référence l’axe bicondylien postérieur. L’orientation de l’axe biépicondylien semble déterminante à l’intérieur de cette enveloppe constante que constitue l’AOT. Pour un angle global donné, un ACP fort, compensé par un ATA fort aboutit à un axe biépicondylien très oblique et une patella latéralisée. Inversement, un ACP faible, compensé par un ATA faible aboutit à un axe biépicondylien peu oblique et une patella centrée. Dans notre étude, l’antéversion fémorale fondée sur la BCP ou sur la BEP était indépendante de la position patellaire. Aucune anomalie torsionnelle fémorale haute ne rend donc compte de la position patellaire. Dans son étude sur les troubles torsionnels des membres inférieurs non arthrosiques, Lerat [8] identifie un morphotype particulier favorisant l’instabilité fémoropatellaire, marqué par un index tibiofémoral fort. La latéralisation patellaire sur genou arthrosique semble donc seulement dépendante des facteurs osseux fémoraux distaux intra-articulaires. Cette idée est renforcée par l’extrapolation des résultats concernant la TAGT dans notre étude. Sachant que la torsion du squelette jambier est constante quel que soit le centrage patellaire, sachant par ailleurs que la distance TAGT a tendance à augmenter dans le groupe des patella latéralisées, cette augmentation ne peut alors qu’être attribuée à la torsion fémorale distale. La constatation d’une corrélation entre torsion fémorale distale et latéralisation patellaire renforce l’idée selon laquelle, dans une arthroplastie totale de genou, il convient d’amener la trochlée sous la patella plus que la patella sur la trochlée pour restaurer l’alignement de l’appareil extenseur. Cela est obtenu par une rotation adaptée de la pièce fémorale, plus importante lorsqu’il existe une latéralisation patellaire que lorsque la patella est centrée. Cloutier [19] et Hungerford et Barry [20] avaient déjà montré l’intérêt de la mise en rotation externe de l’implant fémoral, assurant un équilibrage ligamentaire satisfaisant en flexion sur les varus. Tout serrage en flexion expose premièrement aux risques de surcharge fémorotibiale médiale et d’usure du polyéthylène et deuxièmement au risque d’instabilité fémoropatellaire dynamique lié à la rotation interne de l’implant fémoral, pouvant être source de douleurs [21]. La latéralisation de l’implant fémoral, combinée à sa mise en rotation externe, participe au centrage patellaire.
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Conclusion Notre étude a permis de montrer que le centrage patellaire d’un genou arthrosique dépendait des facteurs osseux fémoraux distaux déterminant l’ACP et l’ATA de part et d’autre de l’axe biépicondylien. Comme l’angle global d’ouverture de la trochlée est constant, l’obliquité de l’axe biépicondylien est déterminant dans la latéralisation patellaire. La latéralisation patellaire semble seulement dépendante des facteurs osseux fémoraux distaux. Il ne semble pas exister de corrélation entre latéralisation patellaire et les anomalies torsionnelles globales du membre inférieur. La compréhension de l’incidence de la morphologie du fémur distal sur la position patellaire permet d’améliorer le positionnement des implants fémoraux dans les arthroplasties totales de genou ou les remplacements fémoropatellaires isolés.
Conflits d’intérêt Aucun.
Références [1] Figgie MP, Golberg VM, Figgie HE. The effects of alignment of the implant on the patella after total knee arthroplasty. J Bone Joint Surg Am 1989;71:1031—9. [2] Akagi M, Matsusue Y, Mata T, Asada Y, Horiguchi M, Lida H, et al. Effect of rotational alignment on patellar tracking in total knee arthroplasty. Clin Orthop 1999;366:155—63. [3] Nagamine R, Whiteside LA, Otani T, White SE, Mc Carthy DS. Effect of medial displacement of the tibial tubercle on patellar position after rotational malposition of the femoral component in total knee arthroplasty. J Arthroplasty 1996;11:104—10. [4] Beaufils P. Les complications des prothèses totales de genou liées à l’appareil extenseur. Diagnostic, traitement, prévention. In: Bonnin M, Chambat P, editors. La Gonarthrose. Paris: Springer; 2003. p. 472—90. [5] Galaud B, Beaufils P, Michaut M, Abadie P, Fallet L, Boisrenoult P. Torsion distale fémorale du genou : comparaison de la mesure par tomodensitométrie et par navigation peropératoire au cours des arthroplasties totales de genou. À propos de 70 cas. Rev Chir Orthop 2008;94:573—9. [6] Boisrenoult P, Scemama P, Fallet L, Beaufils P. La torsion épiphysaire distale du fémur dans le genou arthrosique. Rev Chir Orthop 2001;87:469—76. [7] Yoshioka Y, Siu D, Cooke DV. The anatomy and functionnal axis of the femur. J Bone Joint Surg Am 1987;69:873—80. [8] Lerat JL. Morphotypes des membres inférieurs de l’adulte. Rev Chir Orthop 1982;68:44—6. [9] Goutallier D, Van Driessche. Articulation fémoro-patellaire et appareil extenseur dans la prothèse du genou. In: Duparc J, editor. Prothèses totales du genou, cahier d’enseignement de la Sofcot. Paris: Elsevier; 2002. p. 149—65. [10] Gresalmer RP, Weinstein CH. Applied biomechanics of the patella. Clin Orthop 2001;389:9—14. [11] Asano T, Akagi M, Nakamura T. The functional flexion-extension axis of the knee corresponds to the surgical epicondylar axis: in vivo analysis a biplanar image matching technique. J Arthroplasty 2005;20:1060—7. [12] Heegard J, Leyvraz PF, Van Kampen A. Influence of soft structures on the patella three-dimensional tracking. Clin Orthop 1994;299:235—43.
332 [13] Asano T, Akagi M, Tanka K. In vivo three dimensional knee kinematics using a biplanar image matching technique. Clin Orthop 2001;388:157—66. [14] Nagamine R, Otani T, White SE, Mc Carthy DS, Whiteside LA. Patellar tracking measurement in the normal knee. J Orthop Res 1995;13:115—22. [15] Gresalmer RP, Newton PM, Staron RB. The medial-lateral position of the patella on routine MRI: when is normal not normal? Arthroscopy 1998;14:23—8. [16] Moro-oka T, Matsuda S, Miura H, Nagamine R, Urabe K, Kawano T, et al. Patellar tracking and patello-femoral geometry in deep flexion. Clin Orthop 2002;394:161—8. [17] Jenny JY, Lefèbvre Y, Vernizeau M, Lavaste F, Skalli W. Étude de la cinématique active continue de l’articulation fémoropa-
P. Abadie et al.
[18] [19]
[20] [21]
tellaire d’un genou normal ou porteur d’une prothèse in vitro. Rev Chir Orthop 2002;88:797—802. Muellner T, Funovics M, Nikolic A. Patellar alignment evaluated by MRI. Acta Orthop Scand 1998;69:489—92. Cloutier JM. Results of total knee arthroplasty with a non-constrained prosthesis. J Bone Joint Surg Am 1983;65: 906—19. Hungerford DS, Barry M. Biomechanics of the patello-femoral joint. Clin Orthop 1979;144:9—15. Barrack RL, Schrader T, Bertot AJ. Component rotation and anterior knee pain after total knee arthroplasty. Clin Orthop 2001;292:46—55.
MÉMOIRE ORIGINAL
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MOTS CLÉS Torsion épiphysaire fémorale distale ; Subluxation patellaire ; Tomodensitométrie ; Prothèse totale de genou
Résumé Introduction. — L’instabilité fémoropatellaire est une complication fréquente des prothèses totales du genou. Elle peut découler d’un positionnement incorrect en rotation du composant fémoral, mais les repères en rotation et l’orientation idéale ne sont pas univoques. De plus, l’influence de troubles de torsion fémorale préexistant à la survenue d’une instabilité fémoropatellaire n’est pas identifiée. Hypothèse. — Un trouble de torsion du fémur distal préexistant est associé à une anomalie de position fémoropatellaire sur des genoux arthrosiques avant arthroplastie. Une étude diagnostique prospective a testé cette hypothèse sur des données morphométriques. Matériel et méthodes. — Cent dix-huit patients étaient inclus prospectivement. La latéralisation patellaire était mesurée sur défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. Trois positions étaient définies (inférieure à 3 mm, comprise entre 3 et 5 mm, supérieure à 5 mm). Une tomodensitométrie préopératoire permettait la mesure de trois angles : (1) l’angle de torsion épiphysaire distale du fémur ou angle condylien postérieur, (2) l’angle trochléen antérieur entre l’axe biépicondylien et le plan d’ouverture de la trochlée, (3) la somme des angles trochléen antérieur et condylien postérieur constituait l’angle global d’ouverture trochléen.
DOI de l’article original : 10.1016/j.otsr.2009.04.004. Ne pas utiliser, pour citation, la référence franc ¸aise de cet article, mais celle de l’article original paru dans Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research, en utilisant le DOI ci-dessus. ∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : pbeaufi[email protected] (P. Beaufils). 夽
1877-0517/$ – see front matter © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.rcot.2009.03.009
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P. Abadie et al. Résultats. — On comptait 86 patellas centrées et 32 patellas latéralisées (25 fois moins de 5 mm et sept fois plus de 5 mm). Quelle que soit la latéralisation patellaire, l’angle global d’ouverture trochléen était constant (p = 0,41). La valeur de l’angle condylien postérieur était statistiquement inférieure lorsque la patella était centrée (p = 0,01 ; r = 0,44). La valeur de l’angle trochléen antérieur variait en sens inverse de l’angle condylien postérieur. L’antéversion fémorale, la position de la tubérosité tibiale antérieure et l’index tibiofémoral n’étaient pas corrélés avec la position de la patella. Il n’y avait pas de corrélation entre latéralisation patellaire et les anomalies torsionnelles globales du membre inférieur. Conclusion. — Le centrage patellaire d’un genou arthrosique dépendait des facteurs osseux fémoraux distaux déterminant l’angle condylien postérieur et l’angle trochléen antérieur de part et d’autre de l’axe biépicondylien. Comme l’angle global d’ouverture de la trochlée est constant, l’obliquité de l’axe biépicondylien est déterminante dans la latéralisation patellaire. La compréhension de l’incidence de la morphologie du fémur distal sur la position patellaire permet d’améliorer le positionnement des implants fémoraux dans les arthroplasties totales de genou ou remplacements fémoropatellaires isolés. Type d’étude : étude diagnostique prospective. Niveau III. © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Introduction De nombreuses études ont montré que l’amélioration de la cinématique fémoropatellaire dépendait du positionnement de l’implant fémoral [1—5], notamment en rotation. Dans un système à coupes indépendantes, la rotation de l’implant fémoral d’une prothèse totale de genou doit être adaptée à la torsion de l’extrémité distale du fémur [4]. La détermination en préopératoire de la torsion de l’extrémité distale du fémur par tomodensitométrie (TDM) permet de reproduire de fac ¸on fiable le positionnement en rotation de l’implant fémoral pendant l’intervention [4,5], car elle est variable d’un sujet à l’autre [6]. Elle est particulièrement critique dans le cas d’une sub-luxation préopératoire de la patella. En effet, lorsque la patella est bien centrée avant l’intervention, le but de l’arthroplastie totale de genou est de maintenir ce centrage, tandis que lorsque la patella est préalablement latéralisée, le but de l’arthroplastie est alors de restaurer son centrage. L’importance de la rotation fémorale est un des éléments de cette correction. Notre hypothèse était que la torsion distale fémorale est plus forte en cas de subluxation patellaire. Dans une population de genoux arthrosiques devant subir une intervention, les buts de cette étude prospective étaient donc : premièrement, à titre d’objectif principal, de rechercher une corrélation entre torsion de l’extrémité distale du fémur et position patellaire préopératoire pour adapter au mieux la rotation fémorale de l’implant à la torsion fémorale distale. Deuxièmement, à titre d’objectif secondaire, de rechercher une corrélation entre la position patellaire et l’antéversion fémorale, la distance entre la tubérosité tibiale antérieure et le fond de la gorge trochléene (TAGT), la torsion du squelette jambier.
Matériel et méthodes Patients Dans une étude prospective conduite de novembre 2004 à juin 2006, 118 patients porteurs d’une gonarthrose
fémorotibiale et devant subir une arthroplastie étaient inclus (prothèse unicompartimentaire ou prothèse totale de genou). On comptait 30 hommes et 88 femmes, 61 genoux droits et 57 genoux gauches. L’âge moyen était de 74 ans (57 à 85 ans).
Méthodes Le bilan préopératoire comportait des radiographies des deux genoux de face en extension et en schuss, de profil, un défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. L’analyse de la latéralisation patellaire était effectuée sur le défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. Elle correspondait à la distance d entre deux droites parallèles, passant respectivement par le fond de la trochlée et le sommet de la crête patellaire et menée perpendiculairement au plan d’ouverture de la trochlée. Trois positions étaient ainsi définies arbitrairement selon la valeur de d (inférieure à 3 mm, comprise entre 3 et 5 mm, supérieure à 5 mm). La bascule patellaire et le pincement fémoropatellaire n’étaient pas pris en compte (Fig. 1). Un examen TDM systématique était réalisé dans un scanner spiralé. Les genoux étaient positionnés en rotation neutre et en flexion à 10◦ . L’angle de torsion épiphysaire distale du fémur ou angle condylien postérieur (ACP) était défini par l’angle formé entre l’axe bicondylien postérieur tangent à la partie la plus postérieure des condyles et l’axe biépicondylien joignant l’épicondyle latéral au point le plus proéminent de l’épicondyle médial (angle anatomique de Yoshioka et al. [7]). L’ACP était noté positif par convention. L’angle trochléen antérieur (ATA) était défini par l’axe biépicondylien et la tangente aux bords trochléens médial et latéral. La somme des angles trochléen antérieur et condylien postérieur définissait l’angle global d’ouverture trochléen (AOT) (Fig. 2). Par ailleurs, étaient mesurés l’antéversion du col fémoral, la distance TAGT et la torsion du squelette jambier (angle formé par la tangente à la corticale tibiale métaphysaire supérieure postérieure et la droite unissant le centre des deux malléoles). L’antéversion du col fémoral
Torsion fémorale distale et subluxation patellaire : étude tomodensitométrique
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Figure 1 Trois groupes identifiés selon la latéralisation patellaire : a : inférieure à 3 mm ; b : comprise entre 3 et 5 mm ; c : supérieure à 5 mm.
était mesurée de deux fac ¸ons : la première, classique, correspondait à l’angle entre la ligne bicondylienne postérieure (BCP) et l’axe du col fémoral (axe positif par convention) ; la seconde se fondait non plus sur la BCP mais sur la ligne biépicondylienne (BEP).
Analyse statistique L’étude des corrélations a été effectuée par le test de Student. Le seuil de significativité était de 5 %. Le logiciel statistique utilisé était Statview 5.0 (Berkeley, CA, ÉtatsUnis).
Résultats
respectivement de −2,28◦ et −0,57◦ selon que la latéralisation patellaire était inférieure ou supérieure à 5 mm. Ces différences n’étaient pas statistiquement significatives (p = 0,41). L’ACP était en moyenne de 6,5◦ lorsque la patella était centrée, de 8◦ lorsque la patella était latéralisée de plus de 3 mm. La valeur de l’ACP était statistiquement inférieure lorsque la patella était centrée (p = 0,01 ; r = 0,44). L’ACP était donc lié à la latéralisation patellaire (Fig. 3). L’ATA variait en sens inverse de l’ACP : −7,74◦ lorsque la patella était centrée, −10,32◦ lorsque la patella était latéralisée de moins de 5 mm et −8,57◦ lorsque la patella était latéralisée de plus de 5 mm. Cette différence était significative (p = 0,05). La position de la patella était donc corrélée au plan d’ouverture de la trochlée.
Les valeurs mesurées sur les radiographies, la TDM préopératoire sont répertoriées dans le Tableau 1.
Antéversion fémorale et position patellaire
Valeurs mesurées sur les radiographies standard On comptait 86 patellas centrées et 32 latéralisées. La latéralisation était inférieure à 5 mm 25 fois et supérieure à 5 mm sept fois.
Torsion épiphysaire fémorale distale et position patellaire Quelle que soit la latéralisation patellaire, l’AOT était constant : −1,15◦ quand la patella était centrée ; et Tableau 1 (d).
Résultats des mesures angulaires de la torsion épiphysaire distale du fémur en fonction de la latéralisation patellaire
Position atellaire (d) Centrée (d < 3 mm) n = 86 3 < d < 5 mm n = 25 d > 5 mm n=7 p
L’antéversion fémorale calculée à partir de la BCP était respectivement de 9,1◦ ; 12◦ et 11◦ selon le caractère centré ou plus ou moins latéralisé de la patella (Tableau 1). Ces différences n’étaient pas significatives (p = 0,81). L’antéversion fémorale, calculée à partir de l’axe biépicondylien, était respectivement de 2,6◦ ; 3,9◦ et 3,1◦ selon l’importance de la latéralisation patellaire (p = 0,83). L’antéversion fémorale et la latéralisation patellaire étaient indépendantes quel que soit le mode de mesure de l’antéversion fémorale.
ACP
ATA
AOT
Version fémorale (ligne BEP)
Version Fémorale (ligne BCP)
Distance TAGT
Torsion squelette jambier
6,5◦ (1 — 17)
−7,74◦ (−26 à 0)
−1,15◦ (−16 à 8)
2,66◦ (1 à 17)
9,28◦ (−21 à 36)
7 mm (0 à 25)
11,52◦ (0 à 31)
8,04◦ (3 à 13) 8◦ (4 à 12) 0,01
−10,32◦ (−22 à −3) −8,57◦ (15 à −4) 0,05
−2,28◦ (−14 à 5) −0,571◦ (−8 à 4) NS
3,96◦ (13 à 22) 3,14◦ (4 à 12) NS
12◦ (0 à 27) 11,14◦ (3 à 23) NS
9 mm (0 à 21) 10 mm (3 à 15) NS
11,76◦ (−5 à 23) 10,14◦ (0 à 18) NS
ACP : angle condylien postérieur ; ATA : angle trochléen antérieur ;AOT : angle d’ouverture trochléen ; BEP : ligne biépicondylienne ; BCP : ligne bicondylienne postérieure.
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P. Abadie et al. Tableau 2 Valeur de l’index de torsion tibiofémoral (ITF) selon la position patellaire. ITF faible
ITF fort
Total
Patella centrée Patella latéralisée
62 21
24 11
86 32
Total
83
35
118
BEP : ligne biépicondylienne ; BCP : ligne bicondylienne postérieure.
Figure 2 Mesure effectuées en tomodensitométrie : a : mesure tomodensitométrique des angles condylien postérieur (ACP) et trochléen antérieur (ATA) dont la somme correspond à l’angle d’ouverture trochléen (AOT). AOT = ATA + ACP ; b : schéma précisant les différents angles étudiés et leur définition. L’ATA est l’angle formé par le plan d’ouverture trochléen et la ligne bicondylienne postérieure. L’ACP est l’angle formé par la ligne biépicondylienne et la ligne bicondylienne postérieure. L’ACP était positif par définition. L’AOT correspondait à la somme des angles condylien postérieur et trochléen antérieur.
Tubérosité tibiale antérieure et fond de la gorge trochléene, torsion du squelette jambier, index fémorotibial et latéralisation patellaire Les valeurs mesurées de la distance TAGT et de la torsion du squelette jambier en fonction de la position patellaire ont été reportées dans le Tableau 1. La distance TAGT n’était
Figure 3 Corrélation entre latéralisation patellaire et importance de l’inclinaison de la ligne biépicondylienne. La valeur des angles trochléen antérieur et condylien postérieur varie en fonction du centrage patellaire.
pas statistiquement différente selon l’importance de la latéralisation patellaire (p = 0,10), mais avec une tendance à l’augmentation dans le groupe des patellas latéralisées. La torsion du squelette jambier était indépendante de la latéralisation patellaire. L’index de torsion tibiofémoral mesuré retrouvait deux populations (Tableau 2) : 35 membres inférieurs avaient un index de torsion tibiofémoral fort (de plus de 30◦ ), par hypertorsion tibiale externe, et 83 membres inférieurs avaient un index de torsion tibiofémoral faible (de moins de 30◦ ), soit par faiblesse des torsions fémorales et tibiales, soit par compensation équilibrée de valeurs élevées. Il n’existait pas de corrélation entre l’index de torsion tibiofémoral et le centrage patellaire (p = 0,73).
Discussion Méthodologie Validité des mesures étudiées L’étude radiologique s’est limitée à l’analyse du défilé fémoropatellaire à 30◦ de flexion. À 30◦ , l’appareil extenseur est tendu et la latéralisation patellaire, quand elle est présente, est uniquement dépendante de la morphologie de l’épiphyse distale fémorale, de l’usure du cartilage latéral de la patella et de la position de la tubérosité tibiale antérieure [8]. Seul le glissement patellaire était noté. Il était difficile de différencier sur ces genoux arthrosiques les articulations fémoropatellaires dysplasiques. Le groupe des patella latéralisées comprenait donc des articulations fémoropatellaires dysplasiques décompensées mais aussi des patella probablement initialement centrées avec des usures latéralisées qui ont conduit à un glissement latéral de la patella. L’usure du cartilage latéral de la patella, majorant la latéralisation, n’a pas été prise en compte dans notre étude. Notre travail est limité par le caractère statique des mesures. La cinématique fémoropatellaire reste largement débattue dans la littérature. On peut néanmoins essayer de la décomposer dans les trois plans de l’espace : • dans le plan horizontal, jusqu’à 30◦ de flexion, la position patellaire est réglée par les parties molles [9,10] et par la rotation tibiale interne qui survient dans les premiers degrés de flexion [11,12]. Le mouvement de la patella est une combinaison d’une rotation interne et d’une translation médiale. Au-delà de 30◦ de flexion, il existe un contact entre facette patellaire et condyle fémoral latéral. La patella est alors translatée en dehors par rapport au fond de la trochlée fémorale de moins de 3 mm [9—13] ;
Torsion fémorale distale et subluxation patellaire : étude tomodensitométrique • dans le plan frontal, la patella subit une faible abduction continue tout au long de la flexion [14—18] ; • dans le plan sagittal, il existe un mouvement de flexion continue de la patella, correspondant pour Jenny et al. [17] à 60 % de la flexion du genou.
Résultats Dans notre travail, la latéralisation patellaire préopératoire était liée à l’importance de l’ACP. À notre connaissance, il s’agit de la première description rattachant l’ACP à la position patellaire. Tout se passe comme si les condyles postérieurs participent au centrage de la patella (Fig. 3A). L’ACP et l’ATA varient en sens inverse quelle que soit la position patellaire. L’ATA compense la torsion interne distale fémorale. Il en résulte que la trochlée « regarde » toujours dans la même direction quelle que soit le positionnement patellaire si l’on prend comme plan de référence l’axe bicondylien postérieur. L’orientation de l’axe biépicondylien semble déterminante à l’intérieur de cette enveloppe constante que constitue l’AOT. Pour un angle global donné, un ACP fort, compensé par un ATA fort aboutit à un axe biépicondylien très oblique et une patella latéralisée. Inversement, un ACP faible, compensé par un ATA faible aboutit à un axe biépicondylien peu oblique et une patella centrée. Dans notre étude, l’antéversion fémorale fondée sur la BCP ou sur la BEP était indépendante de la position patellaire. Aucune anomalie torsionnelle fémorale haute ne rend donc compte de la position patellaire. Dans son étude sur les troubles torsionnels des membres inférieurs non arthrosiques, Lerat [8] identifie un morphotype particulier favorisant l’instabilité fémoropatellaire, marqué par un index tibiofémoral fort. La latéralisation patellaire sur genou arthrosique semble donc seulement dépendante des facteurs osseux fémoraux distaux intra-articulaires. Cette idée est renforcée par l’extrapolation des résultats concernant la TAGT dans notre étude. Sachant que la torsion du squelette jambier est constante quel que soit le centrage patellaire, sachant par ailleurs que la distance TAGT a tendance à augmenter dans le groupe des patella latéralisées, cette augmentation ne peut alors qu’être attribuée à la torsion fémorale distale. La constatation d’une corrélation entre torsion fémorale distale et latéralisation patellaire renforce l’idée selon laquelle, dans une arthroplastie totale de genou, il convient d’amener la trochlée sous la patella plus que la patella sur la trochlée pour restaurer l’alignement de l’appareil extenseur. Cela est obtenu par une rotation adaptée de la pièce fémorale, plus importante lorsqu’il existe une latéralisation patellaire que lorsque la patella est centrée. Cloutier [19] et Hungerford et Barry [20] avaient déjà montré l’intérêt de la mise en rotation externe de l’implant fémoral, assurant un équilibrage ligamentaire satisfaisant en flexion sur les varus. Tout serrage en flexion expose premièrement aux risques de surcharge fémorotibiale médiale et d’usure du polyéthylène et deuxièmement au risque d’instabilité fémoropatellaire dynamique lié à la rotation interne de l’implant fémoral, pouvant être source de douleurs [21]. La latéralisation de l’implant fémoral, combinée à sa mise en rotation externe, participe au centrage patellaire.
331
Conclusion Notre étude a permis de montrer que le centrage patellaire d’un genou arthrosique dépendait des facteurs osseux fémoraux distaux déterminant l’ACP et l’ATA de part et d’autre de l’axe biépicondylien. Comme l’angle global d’ouverture de la trochlée est constant, l’obliquité de l’axe biépicondylien est déterminant dans la latéralisation patellaire. La latéralisation patellaire semble seulement dépendante des facteurs osseux fémoraux distaux. Il ne semble pas exister de corrélation entre latéralisation patellaire et les anomalies torsionnelles globales du membre inférieur. La compréhension de l’incidence de la morphologie du fémur distal sur la position patellaire permet d’améliorer le positionnement des implants fémoraux dans les arthroplasties totales de genou ou les remplacements fémoropatellaires isolés.
Conflits d’intérêt Aucun.
Références [1] Figgie MP, Golberg VM, Figgie HE. The effects of alignment of the implant on the patella after total knee arthroplasty. J Bone Joint Surg Am 1989;71:1031—9. [2] Akagi M, Matsusue Y, Mata T, Asada Y, Horiguchi M, Lida H, et al. Effect of rotational alignment on patellar tracking in total knee arthroplasty. Clin Orthop 1999;366:155—63. [3] Nagamine R, Whiteside LA, Otani T, White SE, Mc Carthy DS. Effect of medial displacement of the tibial tubercle on patellar position after rotational malposition of the femoral component in total knee arthroplasty. J Arthroplasty 1996;11:104—10. [4] Beaufils P. Les complications des prothèses totales de genou liées à l’appareil extenseur. Diagnostic, traitement, prévention. In: Bonnin M, Chambat P, editors. La Gonarthrose. Paris: Springer; 2003. p. 472—90. [5] Galaud B, Beaufils P, Michaut M, Abadie P, Fallet L, Boisrenoult P. Torsion distale fémorale du genou : comparaison de la mesure par tomodensitométrie et par navigation peropératoire au cours des arthroplasties totales de genou. À propos de 70 cas. Rev Chir Orthop 2008;94:573—9. [6] Boisrenoult P, Scemama P, Fallet L, Beaufils P. La torsion épiphysaire distale du fémur dans le genou arthrosique. Rev Chir Orthop 2001;87:469—76. [7] Yoshioka Y, Siu D, Cooke DV. The anatomy and functionnal axis of the femur. J Bone Joint Surg Am 1987;69:873—80. [8] Lerat JL. Morphotypes des membres inférieurs de l’adulte. Rev Chir Orthop 1982;68:44—6. [9] Goutallier D, Van Driessche. Articulation fémoro-patellaire et appareil extenseur dans la prothèse du genou. In: Duparc J, editor. Prothèses totales du genou, cahier d’enseignement de la Sofcot. Paris: Elsevier; 2002. p. 149—65. [10] Gresalmer RP, Weinstein CH. Applied biomechanics of the patella. Clin Orthop 2001;389:9—14. [11] Asano T, Akagi M, Nakamura T. The functional flexion-extension axis of the knee corresponds to the surgical epicondylar axis: in vivo analysis a biplanar image matching technique. J Arthroplasty 2005;20:1060—7. [12] Heegard J, Leyvraz PF, Van Kampen A. Influence of soft structures on the patella three-dimensional tracking. Clin Orthop 1994;299:235—43.
332 [13] Asano T, Akagi M, Tanka K. In vivo three dimensional knee kinematics using a biplanar image matching technique. Clin Orthop 2001;388:157—66. [14] Nagamine R, Otani T, White SE, Mc Carthy DS, Whiteside LA. Patellar tracking measurement in the normal knee. J Orthop Res 1995;13:115—22. [15] Gresalmer RP, Newton PM, Staron RB. The medial-lateral position of the patella on routine MRI: when is normal not normal? Arthroscopy 1998;14:23—8. [16] Moro-oka T, Matsuda S, Miura H, Nagamine R, Urabe K, Kawano T, et al. Patellar tracking and patello-femoral geometry in deep flexion. Clin Orthop 2002;394:161—8. [17] Jenny JY, Lefèbvre Y, Vernizeau M, Lavaste F, Skalli W. Étude de la cinématique active continue de l’articulation fémoropa-
P. Abadie et al.
[18] [19]
[20] [21]
tellaire d’un genou normal ou porteur d’une prothèse in vitro. Rev Chir Orthop 2002;88:797—802. Muellner T, Funovics M, Nikolic A. Patellar alignment evaluated by MRI. Acta Orthop Scand 1998;69:489—92. Cloutier JM. Results of total knee arthroplasty with a non-constrained prosthesis. J Bone Joint Surg Am 1983;65: 906—19. Hungerford DS, Barry M. Biomechanics of the patello-femoral joint. Clin Orthop 1979;144:9—15. Barrack RL, Schrader T, Bertot AJ. Component rotation and anterior knee pain after total knee arthroplasty. Clin Orthop 2001;292:46—55.