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ANALYSE ET PLANIFICATION DES DÉFORMATIONS ADJACENTES AU GENOU
W. Strecker
Sommaire de l'article

Remarques introductives
Diagnostic clinique et radiographique
Plan d’analyse de la déformation et planification de l’ostéotomie
1- Repères anatomiques
2- Axes mécaniques
3- Axes et angles d’orientation articulaire
4ème étape : objectif à atteindre
5ème étape : Siège de l’ostéotomie
6ème étape : angle de correction
Paramètres
Correction recommandée
Chirurgie II, Klinikum Bamberg • e-mail: chirurgie2@klinikum.bamberg.de

Remarques introductives

Qu’elles soient congénitales ou acquises, les déformations autour du genou sont fréquentes. Elles prédominent dans le plan frontal, c’est-à-dire en genu valgum ou varum. Les déformations dans les autres plans, comme dans le plan sagittal (recurvatum/antecurvatum) et horizontal ou transverse (translations) ainsi que les troubles en torsion sont beaucoup plus rares. Pour cette raison, l’exposé sera limité aux déformations dans le plan frontal.

Ces déformations résultent en une répartition anormale unilatérale des charges sur les compartiments fémoro-tibiaux. Dans le cas d’un genu varum, cette surcharge intéressera le compartiment fémoro-tibial médial, le compartiment fémoro-tibial latéral dans le cas d’un genu valgum. La conséquence de cette répartition anormale de la charge sur le cartilage et les ménisques sera toujours l’évolution vers l’arthrose unicompartimentale stade IV [3,5]. Pour cette raison, les déviations du membre inférieur dans le plan frontal doivent être classées en lésions pré-arthrosiques.

En fonction du bilan intra-articulaire, de l’âge biologique du patient, de son activité et de ses pratiques sportives la décision de réaliser soit une arthroplastie soit une ostéotomie de correction sera discuté, avec leurs avantages à moyen et long terme. Les différentes modalités seront à considérer en fonction des demandes de chaque patient, les progrès en chirurgie prothétique (navigation) ou en chirurgie conservatrice (implants à angulation préétablie) faisant discuter chaque technique. Dans certains cas, la décision sera prise au cours d’un bilan cartilagineux arthroscopique. Il semble évident que s’il n’existe aucune ambiguïté sur un critère initial en faveur d’une arthroplastie totale ou partielle, comme un âge avancé, une arthrose stade IV tricompartimentale, il n’est pas nécessaire d’envisager une autre alternative.

Les indications des ostéotomies de correction sont développées à partir de démarches diagnostiques et d’imageries précises. Les étapes suivantes sont recommandées lors de l’analyse des déformations frontales autour du genou :

• Diagnostic clinique et radiographique standardisés.
• Analyse graphique de la déformation et planification de la correction.
• Arthroscopie du genou précédant l’ostéotomie de correction.

Diagnostic clinique et radiographique

Figure 1

Nomenclature des angles d’orientation articulaire dans le plan frontal et valeurs normales par rapport aux axes mécaniques (légèrement modifié avec l’accord de D.Paley et K.Tetsworth, Maryland center for limb lengthening and Reconstruction, Baltimore, MD, USA [4,5]).

Les axes mécaniques (en rouge) connectent les centres de chaque articulation. Ainsi, l’axe mécanique fémoral relie le centre de la hanche au centre du genou alors que l’axe mécanique tibial relie le centre du genou au centre du toit de l’articulation de la cheville. Physiologiquement, les axes mécaniques du fémur et du tibia ne sont pas alignés et forment un angle en varus de 1,2°. L’axe mécanique du membre inférieur, c’est à dire la droite unissant le centre de la hanche au sommet de l’articulation tibio talienne, traverse le genou légèrement médialement par rapport au centre du genou, à peu près au niveau de l’épine tibiale médiale. L’axe anatomique d’un os long est la droite médio-diaphysaire. Les points médio diaphysaires doivent être choisis aux sections les plus larges de la diaphyse et le plus éloigné possible l’un de l’autre. Les axes mécaniques et anatomiques du fémur ne sont pas parallèles et sont angulés de  7°. L’axe fémoral anatomique coupe l’axe de l’articulation du genou médialement de 10 mm (4-16 mm), aux environs de l’épine tibiale médiale. L’axe anatomique du tibia est parallèle et légèrement médial à l’axe mécanique du tibia. Le parallélisme des axes mécaniques et anatomiques signifie que les angles MPTA (médial proximal tibial angle) et LDTA (latéral distal tibial angle) sont toujours identiques.

Les définitions exactes et les valeurs moyennes des angles sont donnés par le tableau 1.

Les principes de bases, les définitions, et les valeurs normales de la géométrie du membre inférieur sont représentés en détail dans la littérature [4,5]. Les mêmes règles s’appliquent à l’analyse clinique de la morphologie du membre inférieur. Il faut tenir compte de toutes les dimensions de l’espace dans tous les plans de référence, incluant la longueur et la torsion du squelette fémoro-tibial.

L’alignement dans le plan frontal s’apprécie en examinant le patient debout, de face et de dos. L’axe sagittal du membre est apprécié par une vue de profil, pour éliminer le genu recurvatum ou antecurvatum. Le genu antecurvatum peut donner l’illusion d’un valgus, tout comme le genou recurvatum donne l’impression de genu varum.

Les anomalies de torsion peuvent aussi créer l’impression de déviations dans le plan frontal. Une torsion tibiale externe exagérée et une hyper torsion fémorale interne peuvent simuler un genu valgum. De même qu’une torsion tibiale interne exagérée et une torsion fémorale externe peuvent simuler un genu varum. S’il existe un doute sur une déformation torsionnelle, par exemple une absence de rotation interne ou externe dans la hanche ou le genou, ceci peut être quantifié par TDM ou échographie [1,6].

Les instabilités dans le plan frontal peuvent aussi créer des aspects de desaxation en varus ou en valgus. L’examen est poursuivi en décubitus et sera bilatéral. Le patient doit être installé sur une table d’examen permettant un accès de chaque côté. Un alignement sagittal neutre élimine les déformations dans le plan frontal. Il sera alors possible de mesurer les amplitudes de mouvements de la hanche, du genou et de la cheville. Ainsi, une raideur en flexion ou une hyperextension ou hypermobilité du genou aura une grande signification.

En plus de l’examen clinique, le deuxième pilier de l’analyse de la déformation est donné par l’analyse des radiographies conventionnelles. Les clichés des membres inférieurs entiers en charge sont un prérequis nécessaire pour établir les axes mécaniques et anatomiques ainsi que les angles d’orientation des différentes articulations de la hanche, du genou et de la cheville. Le critère fondamental est un parallélisme parfait entre le plan frontal donné par le film radiographique et les condyles fémoraux. Le critère est donné par une position de la patella au zénith, genou en extension. Cette position est généralement associée avec une rotation externe du pied de 8 à 10°. Dans de rares cas, une déformation majeure et/ou un déséquilibre ligamentaire péri-patellaire ne permettra pas l’utilisation de la patella comme repère de référence.

fig 1

 

Figure 2.

Projection incorrecte des angles d’orientation articulaire du genou mLDFA (angle mécanique fémoral distal latéral) et MPTA (angle tibial médial proximal) par rotation incorrecte du membre inférieur lors du grand cliché de membre inférieur en charge. Sur la radiographie correcte (à droite) la patella est centrée et la tangente postérieure aux condyles fémoraux est parallèle au plan du film.

Les angles d’orientation du genou, sur la radiographie de droite, ont été mesurés en position incorrecte et diffèrent considérablement des angles mesurés sur le cliché correct (à droite).

L’erreur sur l’axe mécanique fémoro-tibial est de 6° (12° en position incorrecte, 6° en position correcte).

Les troubles de torsion peuvent donner des erreurs de projection considérables et doivent donc être pris en considération à chaque fois. Un trouble rotatoire suppose aussi que la courbure antérieure fémorale peut donner des anomalies de projection. Une correction rotatoire non physiologique au niveau de la hanche et du genou entraînera obligatoirement des modifications des angles projetés. Avec une augmentation de la rotation interne l’articulation se projette avec une augmentation apparente de valgus, alors qu’une rotation externe donnera un aspect de genu varum.

Lors d’une rotation interne, le condyle fémoral médial semble plus rapproché et le condyle fémoral latéral semble plus éloigné. Ceci donne l’impression que le plateau tibial médial est plus visible. Le condyle médial donne alors l’impression de rétrécir l’espace articulaire. Le phénomène s’inverse en rotation externe. Lorsque l’orientation est correcte en position neutre, un tiers de la tête de la fibula est couverte par l’extrémité supérieure du tibia. En rotation externe, celle-ci est recouverte par le plateau tibial interne. En rotation interne, la tête fibulaire est entièrement découverte.

L’inégalité de longueur des membres doit être compensée par des cales de hauteur lors de la réalisation du grand cliché de membre inférieur.

Enfin, il faudra s’assurer du bon centrage du genou sur les clichés.

Parfois, des clichés supplémentaires sont nécessaires. Des clichés centrés seront utilisés lors des déformations au voisinage des articulations, pour planifier les ostéotomies. Ainsi dans la région du genou, deux clichés orthogonaux, prenant la moitié distale de la cuisse et la moitié proximale de la jambe seront réalisés. Ainsi, le genou est radiographié sans distorsion.
Les laxités ligamentaires collatérales responsables d’instabilité seront documentées par des clichés en stress ou par testing sous amplificateur de brillance.

fig 2

Plan d’analyse de la déformation et planification de l’ostéotomie

Le grand cliché en charge des membres inférieurs est la base de l’analyse de la déformation des membres dans le plan frontal. L’analyse en taille réelle est réalisée en 6 étapes pour caractériser la déformation et planifier l’ostéotomie :

1- Repères anatomiques.
2- Axes mécaniques.
3- Axes anatomiques et angulations articulaires.
4- Objectif de correction.
5- Niveau d’ostéotomie.
6- Angle de correction.

Toutes les étapes sont données pour une déformation en valgus (fig. 3a à 8a) ou en varus (fig. 3b pour 8b).

1- Repères anatomiques

Figures 3a et 3b

Le grand cliché en charge des membres inférieurs permet de déterminer les centres de la hanche, du genou et du sommet de la mortaise. Le centre de la tête fémorale est déterminé au mieux par les cercles de Mose. L’approximation n’est pas acceptable. Le centre du genou débute en traçant les lignes tangentes aux condyles fémoraux et aux plateaux tibiaux, ainsi que la tangente au plafond de la mortaise. Ensuite, les limites osseuses latérales et médiales sont déterminées, en ne tenant pas compte des formations ostéophytiques, notamment au fémur. Les centres du genou et de la mortaise sont alors déterminés. Comme les centres de lignes fémorales et tibiales ne sont pas identiques, il faut considérer la valeur moyenne comme le centre du genou. Tous les points de référence doivent être déterminés avec la plus grande précision.

fig 3a 3b

2- Axes mécaniques

Figures 4a et 4b

La droite joignant le centre de la tête fémorale au milieu du plafond de la mortaise donne l’axe mécanique du membre inférieur. Physiologiquement, celui-ci coupe l’articulation du genou à environ 5 mm médialement du centre de l’articulation, à travers l’épine tibiale médiale. La déviation latérale ou médiale de cet axe de charge permet de caractériser la déformation en varus ou en valgus.

fig 4a 4b

3- Axes et angles d’orientation articulaire

Figures 5a et 5b

A ce niveau, il est important de déterminer si la déviation est localisée au fémur ou au tibia. Cette localisation n’est possible à déterminer qu’une fois les axes et les angles d’orientation articulaires tracés. La nomenclature modifiée selon Paley est alors utilisée [4,5]. Les angles d’orientation articulaires fémoraux et tibiaux du genou sont définis par l’angulation entre les lignes articulaires fémorale ou tibiale du genou et leur axe mécanique associé. Il s’agit de l’angle mLDFA (mecanical lateral distal femoral angle-angle mécanique fémoral distal latéral) et de l’angle MPTA (medial proximal tibial angle-angle tibial médial proximal). La déviation de ces angles par rapport aux valeurs normales (85°-90°) permet de reconnaître le siège de la déformation. L’angle entre l’axe mécanique fémorale et tibial permet de décrire simultanément la déviation axiale par rapport aux valeurs normales. L’angle mécanique physiologique fémoro-tibial est de 1,2° en varus.

L’angle mLDFA à 89,5° est encore dans les valeurs normales (85°-90°), alors que l’angle MPTA est clairement en dehors. La déformation en valgus est donc localisée en tibial. Le résultat est un valgus mécanique fémoro-tibial de 10°.

L’angle MPTA de 89° est normal, alors que l’angle mLDFA de 95,5° est pathologique. La déformation en varus qui en résulte est clairement localisée au fémur et devra donc être corrigée à ce niveau. L’angle mécanique fémoro-tibial de 8° de varus est en dehors de la normale de 1,2 °.

fig 5a 5b

4ème étape : objectif à atteindre

Figures 6a et 6b

L’objectif de correction est toujours déterminé par l’extrémité  de l’axe mécanique du membre inférieur. Dans le cas de déformations tibiales, l’axe mécanique du  membre  est déterminé par une approche descendante à partir du fémur sain. Dans le cas de déformations fémorales, avec un tibia correct, l’axe mécanique est défini par une approche ascendante à partir du tibia.

En pratique, l’objectif de correction dans le cas de déformations tibiales est donné par le traçage de l’axe mécanique, c’est-à-dire de la droite joignant le centre de la tête fémorale et le centre du genou. L’objectif de correction, c’est-à-dire la position désirée du centre du plafond de la mortaise, est déterminé par une approche descendante et cette position se place sur l’axe mécanique du membre. Lorsque les deux membres inférieurs sont de longueur égale, la distance entre le centre du genou et le centre du plafond de la mortaise sera identique avant et après la correction (a).

Une planification ascendante est recommandée en cas de déformations fémorales. L’axe mécanique du membre est défini par l’axe unissant le centre du plafond de la mortaise et centre du genou et est étendu en proximal depuis ce point. La position désirée du centre de la tête fémorale qui doit se situer sur l’axe ainsi traçé du membre résulte du report d’un segment de  droite. Ce segment de droite va du centre du genou au centre réel de la tête du fémur  et c’est cette exacte longueur qui doit être rapportée sur l’axe idéal du membre inférieur précédemment établi. C’est ainsi que l’on détermine le centre fictif (désiré) de la tête fémorale (b). Il peut y avoir plusieurs centres fictifs possibles en fonction de l’état du patient.

La planification de la correction désirée est basée sur un membre inférieur idéal. Ce but à atteindre sera réévalué en fonction de différents paramètres, en particulier la qualité cartilagineuse, la stabilité ligamentaire, etc…Ces paramètres modifieront plus ou moins la valeur cible.

Dans une gonarthrose sur genu valgum, avec une arthrose évoluée confirmée par arthroscopie du condyle femoral lateral et un interligne fémoro-tibial interne correct, l’axe mécanique devrait croiser l’articulation du genou en son centre ou légèrement médialement, au niveau de l’épine tibiale médiale. Ceci correspond à un axe mécanique physiologique de 1 à 1,5° de varus et à une distribution de la charge entre les plateaux tibiaux de 75% en interne et 25% en externe.

A l’inverse, dans le cas d’une gonarthrose sur genu varum, le but est d’obtenir une diminution de charge sur le plateau tibial interne en déplaçant l’axe mécanique du membre plus latéralement. En fonction du bilan cartilagineux arthroscopique, l’importance de la latéralisation sera modifiée. Dans le cas de gonarthrose sur genu varum, il est recommandé de reporter l’angle minimum à obtenir et l’angle maximum sur un diagramme. Ces points seront appelés «fictif 1 et 2».

fig 6a 6b

5ème étape : Siège de l’ostéotomie

Figures 7a et 7b

Idéalement, le siège de l’ostéotomie est situé à l’apex de la déformation. Le niveau de l’ostéotomie va cependant varier considérablement en fonction de la qualité des tissus mous et  de l’os (notion de sepsis ?), du type d’intervention planifiée et de la position de la déformation (intra ou extra articulaire). Dans ce processus, tout décalage entre l’apex de la déformation et le niveau définitif de l’ostéotomie entrainera une translation axiale.

fig 7a 7b

6ème étape : angle de correction

Figures 8a et 8b

Le niveau de l’ostéotomie détermine l’importance de l’angle de correction. Celui-ci est obtenu par le pont d’intersection entre l’axe réel et l’axe fictif. Dans le cas d’une ostéotomie isolongue, comme une ostéotomie en dôme, le sommet de l’angle siège au centre de l’ostéotomie. Dans le cas d’ostéotomies en coin, le sommet de l’angle de correction est confondu avec le sommet du coin (b).

Dans cette technique, les ostéotomies autour du genou sont associées à un angle de correction  aigu, alors que les ostéotomies plus éloignées du genou sont associées à un angle de correction obtus. L’importance de l’angle de correction détermine donc le niveau d’ostéotomie. Il est évident que les changements d’orientation articulaire de la hanche et de la cheville devront être pris en compte. Les possibilités de correction minimales et maximales d’un varus supracondylien en valgus sont montrées en b).

fig 8a 8b

Paramètres

L’importance et l’indication de chaque ostéotomie de correction doivent être envisagées et éventuellement modifiées en prenant en compte des paramètres locaux et généraux.

Paramètres généraux
• Qualité osseuse locale et qualité des tissus mous.
• Stabilité ligamentaire.
• Balance musculaire.
• Facteurs de risques systémiques : diabète, athérosclérose, agents immunosuppresseurs, intoxication tabagique,...
• Attentes fonctionnelles et esthétiques du patient.
• Confiance du patient.

Paramètres locaux
Ils sont basés sur les conditions anatomiques locales. Il s’agit alors de déformations frontales :
• De la géométrie et de la stabilité de l’articulation fémoro-patellaire.
• Du bilan cartilagineux fémoro patellaire (médial et latéral).
Ces éléments feront décider d’une ostéotomie sus ou sous tubérositaire.

Correction recommandée

Figure 9.

Les distributions des charges entre les compartiments fémoro-tibiaux, médiaux et latéraux sont déterminées par la position de l’axe mécanique du membre inférieur. Une position trop médiale aboutira à une charge excessive et anormale sur le compartiment fémoro-tibial médial. Une position trop latérale aura les mêmes effets sur le compartiment fémoro-tibial latéral. Le schéma en accord avec Mikulicz [2] montre les différentes projections des axes mécaniques du membre inférieur et leurs conséquences en terme de répartition de charges. En condition physiologique, l’axe mécanique coupe l’articulation du genou 4 à 10 mm médialement au centre de l’articulation, c’est-à-dire au niveau de l’épine tibiale médiale. Ainsi, les axes mécaniques fémoraux et tibiaux forment un angle de 1,2°. La charge est physiologiquement de 75% sur le compartiment médial et 25 % en latéral. La zone représentée en bleu donne la surface désirée pour la position de l’axe mécanique du membre inférieur dans le cas d’une correction en valgus pour gonarthrose sur genu varum avec destruction importante du cartilage femoro tibial médial et du compartiment fémoro tibial latéral sain.

fig 9

Pour terminer, l’importance de l’ostéotomie de correction d’une desaxation dans le plan frontal est fonction de la qualité du cartilage sur les deux compartiments fémoraux et tibiaux lors de l’arthroscopie préalable. Dans le cas fréquent d’une déviation en varus, le but est d’obtenir une correction entre 2° et 5° de valgus. Ces valeurs seront reportées sur un graphe pré opératoire. Dans le cas d’une gonarthrose du compartiment latéral, ou d’une usure symétrique, le but est de retrouver le varus physiologique. 

BIBLIOGRAPHIE

1. Keppler P, Strecker W, Kinzl L, et al. Die sonographische Bestimmung der Beingeometrie. Orthopäde  1999 ; 28 : 1015 – 22.
2. Mikulicz J. Ueber individuelle Formdifferenzen am Femur und an der Tibia des Menschen. Arch Anat Physiol (Anat Abthlg) 1878 ; 1 : 351-404.
3. Outerbridge RE. The etiology of chondromalacia patellae. J. Bone Joint Surg Br 1961 ; 43 : 752-7.
4. Paley D. Principles of deformity correction. Berlin-Heidelberg-New York : Springer, 2002.
5. Strecker W, Keppler P. Analyse und Korrektur von Beindeformitäten ; Teil 1 : Analyse. Unfallchirurg 2002 ; 73 : 811-29.
6. Waidelich HA, Strecker W, Schneider E. Computertomographische Torsionswinkel – und Längenmessung an der unteren Extremität – Methodik, Normalwerte und Strahlenbelastung. Fortschr Röntgenstr 1992 ; 157 : 245-51.

 

Maîtrise Orthopédique n°172 - mars 2008
 
 
 
 
 
 
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