Prothèse totale de hanche double mobilité : mobilité et usure

Dual mobility cup : mobility and wear

• Auteur / Autrice : Louis Riglet
• Direction : Michel-Henri Fessy, Laure-Lise Gras, Anthony Viste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 22/11/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs
• Jury : Président / Présidente : Jean-Baptiste Pialat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel-Henri Fessy, Laure-Lise Gras, Alexandre Terrier, Cécile Baron, Martine Pithioux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alexandre Terrier, Cécile Baron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Prothèses

Usure (mécanique)

Prothèses de hanche

Mots clés libres

Prothèse totale de hanche

Expérimentations ex vivo

Échographie

Mouvement de l’insert

Expérimentations in vivo

Usure prothétique

Double mobilité

Hip prosthesis

Dual mobility cup

Ex vivo experiments

In vivo experiments

Wear

Ultrasound

Liner movement

Résumé

Développée dans les années 70 par le professeur G. Bousquet, la prothèse totale de hanche double mobilité (PTH DM) permet de pallier les problèmes d’usure et de luxation des prothèses standards. Cette prothèse se base sur l’utilisation de deux articulations définies à l’aide d’un insert mobile en polyéthylène. Malgré les nombreuses études cliniques montrant les avantages de cette prothèse, son comportement biomécanique in vivo est encore peu connu. L’objectif de cette thèse est d’améliorer la compréhension de la cinématique de l’insert et de l’usure prothétique. Dans ce contexte, des essais in vitro et ex vivo ont été menés et ont permis de développer une méthode d’acquisition aidant à quantifier et visualiser l’insert à l’aide de l’imagerie échographique 3D. Des données quantitatives de la position de l’insert ont été obtenues pour des mouvements passifs de hanche et ont mis en avant l’impact des fortes amplitudes articulaires sur le mouvement de l’insert. La méthode a ensuite été transposée in vivo chez des patients porteurs de PTH DM, sans pour autant permettre une visualisation de l’insert en position debout. Par la suite, un modèle numérique a permis d’obtenir une estimation de la cinématique de l’insert basée sur son contact avec la tige fémorale. Une validation à l’aide des mesures ex vivo a été réalisée. De plus, une estimation du mouvement de l’insert a été proposée à l’aide de données in vivo d’analyse du mouvement et a suggéré des mouvements importants de l’insert pour l’assise et le lever de chaise. Enfin, l’usure prothétique des PTH DM a été estimée à l’aide d’un modèle musculosquelettique, et comparée à celle des prothèses standards, soulignant alors une meilleure résistance à l’usure. L’ensemble de ces travaux ont permis, grâce à des mesures expérimentales et à la modélisation numérique, d’améliorer la compréhension du comportement de la PTH DM pouvant ainsi conforter la tendance clinique actuelle d’indiquer ces prothèses pour une population non sélectionnée.

Developed in the 1970s by Pr. Bousquet, the dual mobility cup (DMC), based on two joints defined by the use a mobile polyethylene liner, overcomes wear and dislocation complications of standard prostheses. Despite numerous clinical studies showing its benefits, in vivo biomechanical behaviour of this prosthesis is poorly known. This PhD thesis aims at better understanding the liner kinematics and the prosthetic wear. In this context, in vitro and ex vivo experiments were carried out using a 3D ultrasound imaging system and resulted in the development of an acquisition method to quantify and visualize the liner. The liner position obtained for passive hip movements highlighted the impact of high range of motion on its movement. This method was then transposed to in vivo patients with implanted DMC, but has not permitted to visualize the liner in standing position. Thereafter, a numerical model was developed to estimate the liner kinematics based on its contact with the femoral stem, and validated using ex vivo measurements. Moreover, liner movement was estimated using in vivo motion analysis data and suggested significant liner movements for sitting and chair rising. Finally, the DMC prosthetic wear was estimated using a musculoskeletal model and compared to standard prostheses, highlighting a better resistance to wear. Altogether, the experimental measurements associated with the numerical model have permitted to improve the understanding of the DMC behaviour, and support the current clinical trend to implant these prostheses in unselected population.