Contribution à l’étude de l’alignement postural global : Analyse du corps entier avec abaques normatifs par la stéréoradiographie et la barycentremétrie

Contribution to global postural alignment study : Whole-body analysis with normative values using stereoradiography and barycentermetry

• Auteur / Autrice : Marc Khalifé
• Direction : Emmanuelle Ferrero
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique (AM)
• Date : Soutenance le 19/12/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (Paris ; 2013-....) - Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak IBHGC laboratory Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak -
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (Paris ; 1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Christian Garreau de Loubresse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Ferrero, Mourad Ould-Slimane, Pascal Swider, Claudio Vergari, Wafa Skalli, Kariman Abelin-Genevois, Virginie Lafage
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mourad Ould-Slimane, Pascal Swider

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colonne vertébrale -- Propriétés mécaniques

Analyse radiostéréométrique

Dissertation universitaire

Colonne vertébrale

Mots clés libres

Alignement

Abaques normatifs

Stéréoradiographie

Posture

Barycentremétrie

Alignment

Normative values

Stereoradiography

Posture

Barycentermetry

Résumé

Les déformations rachidiennes de l’adulte sont des pathologies fréquentes, mais leur traitement chirurgical est associé à un taux de complications mécaniques important. Les objectifs de cette thèse par articles étaient d’identifier de nouveaux paramètres anatomiques associés à l’alignement postural et de redéfinir des valeurs de référence des paramètres d’alignement utilisés en pratique clinique à l’aide de la stéréoradiographie et de la barycentremétrie. Une cohorte de 879 sujets sains avec radiographies bi-planaires corps entier a été constituée. Le but sera ensuite d’appliquer ces conclusions à une population de patients opérés d’une déformation rachidienne de l’adulte et d’en évaluer l’impact sur les complications mécaniques.La première étude a mis en évidence une corrélation entre l’angle des côtes supérieures et le rachis thoracique ainsi qu’entre les côtes inférieures et le rachis lombaire. Une plus grande cyphose thoracique était associée à un diamètre antéro-postérieur de la cage thoracique plus grand, et une moins forte pénétration du rachis, et ainsi un plus grand volume de la cage thoracique. De façon plus intéressante en ce qui concerne l’alignement global, il a été retrouvé une augmentation compensatoire de la version pelvienne en association avec une augmentation de la largeur de la cage thoracique dans le plan sagittal.La deuxième étude a mis en évidence une corrélation significative entre l’angle de version du col fémoral et la version pelvienne. Cette relation n’était pas linéaire, puisque la version du col était comparable dans les groupes de faiblesse faible et moyenne VP, tandis que le groupe avec la plus forte version pelvienne, présentait une version du col fémoral significativement plus importante. Les conclusions de cette étude pourraient suggérer d’adapter l’orientation des implants dans la chirurgie prothétique de la hanche en fonction de la version pelvienne des patients. Par ailleurs, il avait été démontré une association entre l’augmentation de la version fémorale et le risque de coxarthrose ainsi que de conflit ischio-fémoral.De nombreux paramètres d’alignement (version pelvienne, TPA, SFA, SSA) sont corrélés à l’âge de façon physiologique, et à l’incidence pelvienne (IP) du fait de leurs définitions anatomiques. Il est proposé dans la troisième étude des formules pour estimer ces quatre paramètres en fonction de l’âge et de l’IP. La cohorte globale a été divisée en cinq groupes selon l’IP, permettant de fournir des valeurs de référence pour tous les paramètres d’alignement pour chaque groupe. Cette étude a également permis de constater que la cyphose thoracique et la courbure cervicale n’étaient pas significativement corrélées à l’IP. Ces résultats permettent une étude plus précise de l’alignement postural, en prenant en compte les spécificités individuelles du patient, pour une correction plus adaptée aux patients et amener ainsi une diminution des risques de complications mécaniques postopératoires dans les chirurgies de déformation rachidienne de l’adulte.L’étude barycentremétrique a mis en évidence qu’une plus forte lordose lombaire était associée à une translation postérieure du centre de masse corporel au-dessus de l’apex de la cyphose thoracique. L’analyse des centres de masse a également permis de valider le rôle des membres inférieurs dans l’alignement postural. Ainsi, de plus grandes extensions de hanche, versions pelviennes et flexions de genou étaient associées à une translation postérieure du centre de masse du corps entier. La forte corrélation de l’ODHA avec les différents centres de masse en fait un bon paramètre de substitution pour estimer la ligne de gravité corporelle. Une association significative a été mise en évidence entre l’alignement postural et la distance entre le rachis et l’enveloppe corporelle au niveau de la lordose lombaire : une distance plus importante était associée à une rétroversion pelvienne, ainsi qu’une majoration de la lordose cervicale.

Adult spinal deformities are common pathologies, but their surgical treatment is associated with a high rate of mechanical complications. The aims of this article-based thesis were to identify new anatomical parameters associated with postural alignment, and to redefine reference values for alignment parameters used in clinical practice using stereoradiography and barycentremetry. A cohort of 879 healthy subjects with bi-planar whole-body radiographs was set up. The aim will then be to apply these findings to a population of patients undergoing surgery for adult spinal deformity, and to assess their impact on mechanical complications.The first study showed a correlation between the angle of the upper ribs and the thoracic spine, and between the lower ribs and the lumbar spine. Greater thoracic kyphosis was associated with a greater anteroposterior diameter of the rib cage, and less penetration of the spine, resulting in greater rib cage volume. More interestingly, with regard to global alignment, a compensatory increase in pelvic tilt was found in association with an increase in ribcage width in the sagittal plane.The second study showed a significant correlation between femoral neck version angle and pelvic tilt. This relationship was non-linear, as neck version was comparable in the low and medium pelvic tilt groups, while the group with the highest pelvic tilt had a significantly greater femoral neck version. The findings of this study may suggest that implant orientation in hip replacement surgery should be adapted to the patient's pelvic tilt. Moreover, an association was previously demonstrated between increased femoral version and the risk of hip osteoarthritis and ischiofemoral impingement.Many alignment parameters (pelvic tilt, TPA, SFA, SSA) are physiologically correlated with age, and with pelvic incidence (PI) due to their anatomical definitions. The third study proposes formulas for estimating these four parameters as a function of age and PI. The overall cohort was divided into five groups according to PI, making it possible to provide reference values for all alignment parameters for each group. This study also found that thoracic kyphosis and cervical curvature were not significantly correlated with PI. These results enable a more precise study of postural alignment, taking into account individual patient specificities, for a more patient-specific correction and thus bring a reduction in the risk of postoperative mechanical complications in adult spinal deformity surgery.The barycentremetric study showed that a higher lumbar lordosis was associated with a posterior translation of the body's center of mass above the apex of the thoracic kyphosis. Center of mass analysis also validated the role of the lower limbs in postural alignment. Greater hip extension, pelvic tilt and knee flexion were associated with a posterior translation of the whole-body center of mass. The strong correlation of ODHA with the different centers of mass makes it a good surrogate parameter for estimating the body's line of gravity. A significant association was found between postural alignment and the distance between the spine and the body envelope at the level of lumbar lordosis: a greater distance was associated with pelvic retroversion, as well as an increase in cervical lordosis.