Résumé

En dépit des récents progrès réalisés dans le domaine de l'arthroplastie totale de genou, la limitation de l'amplitude de flexion reste un sujet de frustration pour de nombreux chirurgiens du genou et de nombreux patients.

La faute est généralement rejetée sur le kinésithérapeute, le patient, ou les ingénieurs qui ont conçu la prothèse. Mais l'expérience nous a montré que le plus souvent, la limitation de l'amplitude de flexion après une PTG tient à des facteurs liés à la technique opératoire (Tableau 1).

Espaces en flexion/extension équilibrés, jeu articulaire postérieur correct, encombrement minimum en partie antérieure, sont des facteurs parfaitement contrôlables en per-opératoire, à condition qu'ils soient reconnus par le chirurgien.

Négliger ces facteurs conduit inévitablement à perdre de l'amplitude en flexion qu'il sera ensuite impossible de récupérer, quels que soient les efforts du kinésithérapeute, la motivation du patient, et le dessin de la prothèse.

Tableau 1 : Causes les plus fréquentes de limitation de l'amplitude de flexion après une PTG :

• Déséquilibre entre les intervalles de flexion et d'extension : 1. intervalle d'extension > intervalle de flexion 2. LCP trop tendu 3. Excès de rotation (interne ou externe) de l'implant fémoral 4. Pente tibiale insuffisante • Jeu articulaire (clearance) postérieur incorrect : 5. ostéophytes 6. parties molles résiduelles 7. débord postérieur de l'implant tibial 8. diminution de la hauteur des condyles postérieurs • Encombrement antérieur excessif de l’articulation : 9. implant rotulien trop épais 10. positionnement antérieur de l'implant fémoral ou tibial 11. tension excessive de l'aileron rotulien externe • Raccourcissement du tendon quadricipital. • Programme de rééducation inadapté. • Prothèse inappropriée.

Introduction

Un grand nombre de variables entrent en ligne de compte dans le résultat final d'une arthroplastie totale de genou, et toutes ne dépendent pas du chirurgien. En fait, la majorité d'entre elles sont même hors de son contrôle. L'état pré-opératoire du patient, la gravité de la pathologie, la co-morbidité associée, une atteinte poly-articulaire, la motivation du patient etc... sont tous des facteurs importants ayant une forte incidence sur les résultats cliniques et subjectifs d'une PTG. Cela vaut également pour l'amplitude de flexion maximum après l'intervention (1,2,3,4,5).
Néanmoins, concernant ce dernier point, il est de plus en plus évident que la technique opératoire joue un rôle important, de même que le dessin de la prothèse (6,7,8,9,10,11).

Nous présenterons ici les principaux facteurs liés à la technique chirurgicale et au dessin des implants qui, selon nous, sont essentiels pour récupérer une amplitude de flexion maximum après une PTG.

Les facteurs liés à la technique chirurgicale peuvent être subdivisés en 3 grandes catégories (Tableau 1).

La première catégorie concerne le mauvais équilibrage des intervalles de flexion/extension, avec un espace en flexion relativement étroit, d'où un risque d'encombrement prothétique excessif en flexion limitant ainsi l'amplitude de cette même flexion.

La seconde catégorie concerne les points techniques intéressant la partie postérieure de l'articulation.

La troisième catégorie concerne les facteurs intéressant l’encombrement antérieur de l'articulation.

Outre ces caractéristiques articulaires qui, heureusement, sont de mieux en mieux pris en compte, les concepteurs d'implants se sont depuis peu penchés sur les facteurs liés au dessin de la prothèse et à leur implication dans l'amplitude de mouvement restituée en post-opératoire. Le regain d'intérêt pour le "rollback" fémoral et une meilleure connaissance du comportement cinématique in vivo des systèmes prothétiques actuels ont, à cet égard, joué un rôle important (8,9,10,12,13,14,15,16,17).

Ceci, ajouté à une meilleure appréciation des caractéristiques physiologiques et anatomiques qui permettent au genou normal d'atteindre le maximum de flexion, a conduit à la conception et au développement de prothèses totales de genou (PTG) permettant d'optimiser l'amplitude de flexion post-opératoire (6,7,10).

 

1. Mauvais équilibrage des espaces en flexion et en extension

L'une des principales difficultés techniques actuelles des PTG est la création d'espaces équilibrés en flexion et en extension. Ces espaces correspondent à la place disponible entre les deux composants de l'articulation du genou après réalisation des coupes osseuses, lorsque le genou est en extension (intervalle en extension) et en flexion (intervalle en flexion). Ces espaces sont ensuite remplis par les implants. Leur hauteur est donc critique ; en effet, un espace trop étroit peut conduire à une tension excessive des parties molles pour permettre d'insérer les implants. De même, un espace trop large ne sera pas entièrement comblé par les implants ; il en résultera une certaine laxité ligamentaire et une instabilité du genou.

La plupart des PTG actuelles ayant la même épaisseur de métal au niveau des parties impliquées dans l'extension et la flexion, on devrait en principe créer des intervalles de flexion/extension de hauteur égale (Fig. 1). Par ailleurs, ces espaces doivent avoir une forme rectangulaire pour que la tension des parties molles soit identique en interne et en externe. Néanmoins, une légère laxité externe ou augmentation des intervalles de flexion/extension reste acceptable, dans la mesure où le genou normal est également légèrement plus laxe du côté externe que du côté interne.

Fig. 1 : Espaces identiques en flexion et en extension

 

Bien que l'importance de la résection osseuse soit sous le contrôle du chirurgien, la réalité montre qu'il n'est pas rare d'avoir un déséquilibre des intervalles de flexion/extension.

La création d'un espace plus étroit en flexion qu'en extension peut entraîner des problèmes de flexion en post-opératoire, si cette anomalie n'est pas corrigée pendant l'intervention.

En théorie, il est possible d'utiliser un insert tibial plus mince pour éviter un encombrement prothétique excessif en flexion, mais alors l'espace n'est pas totalement comblé en extension, ce qui entraîne une tension insuffisante des parties molles et par conséquent une instabilité en extension.
Fort heureusement, le chirurgien dispose d'un certain nombre d'options pour corriger cette anomalie.

Par exemple, il peut utiliser un implant fémoral de taille inférieure tout en conservant le même point de référence antérieure, ce qui augmente l'espace en flexion sans modifier l'intervalle d'extension, et résout le problème.

L'augmentation de la pente tibiale permet également d'ouvrir l'espace en flexion puisque les points de contact fémoro-tibiaux peuvent se déplacer vers l'arrière lors de la flexion. Lors de l'extension, le contact fémoro-tibial se produit en partie antérieure ; il est donc très peu influencé par l'augmentation de la pente tibiale.

Enfin, la libération du ligament croisé postérieur (LCP) augmente surtout l’espace de flexion, et peut donc permettre de compenser l'étroitesse de cet espace. Cette libération peut être une résection pure et simple du LCP, ou une libération progressive des insertions du ligament au niveau du tibia et du condyle fémoral. Dans ce cas, le chirurgien doit opter pour une prothèse sacrifiant le LCP.
Outre ces principes généraux s'appliquant en cas d'intervalle de flexion insuffisant, le chirurgien doit s'intéresser à certain facteurs très spécifiques également susceptibles d'influer sur la hauteur de l'intervalle de flexion.

 

LCP trop court

Cette situation peut se rencontrer dans les cas de gonarthrose sévère ou après une ostéotomie tibiale (du fait de la cicatrisation) (Fig. 2).

Cette anomalie est habituellement diagnostiquée en per-opératoire grâce à deux signes caractéristiques : ⁽¹⁾ "rollback" fémoral excessif lors de la flexion au moment de la réduction d'essai avec les implants d'essai, et ⁽²⁾ décollement antérieur de l'insert tibial sur son embase, toujours lors du test de flexion.

De toute évidence, dans de tels cas, la libération du LCP est la méthode de choix pour résoudre le problème.

Fig. 2 : Raccourcissement du LCP induisant une fermeture de l'intervalle de flexion.

 

Mauvais positionnement en rotation de l'implant fémoral

Voici un autre exemple d'insuffisance d'espace en flexion due à une seule et unique variable.

L'excès de rotation interne de l'implant fémoral peut par exemple, entraîner une fermeture asymétrique de l'intervalle de flexion du côté interne, induisant une tension excessive sur les parties molles internes et des douleurs lors de la flexion (Fig. 3).

Fig. 3 : Excès de rotation interne de l'implant fémoral induisant une fermeture de l'intervalle de flexion du côté interne.

 

De la même manière, l'excès de rotation externe de l'implant fémoral entraîne la fermeture de l'intervalle de flexion du côté externe, avec une tension excessive des parties molles externes lors de la flexion (Fig. 4).

Fig. 4 : Excès de rotation externe de l'implant fémoral induisant une fermeture de l'intervalle de flexion du côté externe.

 

Ces erreurs de positionnement en rotation sont relativement fréquentes et très difficiles à corriger ou à compenser une fois les coupes osseuses effectuées. De plus, une erreur de rotation de l'implant fémoral peut passer inaperçue dans la mesure où en per-opératoire, l'anesthésie permet la flexion passive complète. Par contre, au réveil, la douleur causée par la tension excessive des ligaments latéraux interdira la flexion complète. le meilleur moyen d'éviter ce problème est donc d'évaluer soigneusement les tensions ligamentaires dans toute l'amplitude de mouvement par palpation digitale des ligaments latéraux, et par le varus ou valgus "stress test" effectué en flexion.

En cas d'excès de rotation interne de l'implant fémoral, on peut effectuer une libération des fibres antérieures du ligament latéral interne au niveau du tibia, car ce geste aura pour effet d'ouvrir l'intervalle de flexion du côté interne sans modifier l'intervalle d'extension ⁽¹⁸⁾.

De la même manière, l'excès de rotation externe de l'implant fémoral peut être corrigé par la libération du tendon poplité et du ligament latéral externe qui a pour effet d'ouvrir l'intervalle de flexion du côté externe. Lorsque la bandelette de Maissiat est intacte, cette libération n'a aucune incidence sur l'intervalle d'extension ⁽¹⁸⁾.

Toutefois, une très importante erreur de rotation exige une reprise des coupes osseuses. Dans ce cas, le chirurgien a souvent recours à des cales ou du ciment pour maintenir le bon contact entre l'implant et la surface réséquée.

 

Pente tibiale insuffisante

La plupart des chirurgiens considèrent le degré d'inclinaison postérieure du tibia comme un facteur important de l'amplitude de flexion après une PTG, en dépit du peu de données disponibles à l'appui de cette théorie. Notamment, l'introduction de prothèses plus congruentes a conduit à penser qu'une légère inclinaison postérieure de l'implant tibial était bénéfique car elle évite le fameux "conflit cinématique" en flexion, lorsque le "rollback" fémoral est bloqué par le rebord postérieur de l'insert tibial. L'inclinaison postérieure de l'implant tibial est donc susceptible de réduire ce conflit et d'accroître l'amplitude de flexion.

Les récents travaux effectués par notre groupe ont clairement démontré l'effet bénéfique de l'augmentation de la pente tibiale sur l'amplitude de flexion ⁽¹¹⁾.

Une simulation a été réalisée sur cadavres à partir des données cinématiques in vivo de patients porteurs d'une prothèse moderne pour conservation du LCP. Chaque degré supplémentaire de pente tibiale assurait un gain moyen en flexion de 1,7°.

En d'autres termes, une augmentation de 6° de la pente tibiale permet d'augmenter la flexion de 10° (en moyenne). Cependant, il est important de souligner que la modification de la pente tibiale influe également sur la stabilité antérieure du genou ⁽¹⁹⁾.
Par conséquent, une trop forte augmentation de la pente tibiale risque d'entraîner une instabilité antérieure et une laxité en demi-flexion. Nous pensons donc que l'augmentation de la pente tibiale ne doit pas excéder 7°.

 

2. Jeu articulaire (clearance) postérieur

La partie postérieure de l'articulation du genou joue un rôle déterminant dans la récupération de l'amplitude de flexion après une PTG.
Nos récents travaux ont démontré que la flexion maximum procurée par les prothèses actuelles pour conservation du LCP est en fin de compte déterminée par le conflit de l'insert tibial avec la face postérieure du fémur ^(9,10) (Fig. 5).

Fig. 5 : Conflit mécanique de l'insert tibial avec la face postérieure du fémur, bloquant la flexion (Avec l'autorisation de : Bellemans J, Banks S, Victor J, Vandenneucker H, Moermans A. Fluoroscopic analysis of the kinematics of deep flexion in total knee arthroplasty. Influence of posterior condylar offset. J Bone Joint Surg Br 2002;84:50-53)

 

Ce conflit intervient bien évidemment beaucoup plus tôt lorsque les ostéophytes fémoraux n'ont pas été correctement réséqués, ou lorsqu'on a laissé persister des saillies osseuses sur les condyles postérieurs (Fig. 6). De même, la présence éventuelle de parties molles résiduelles à l'arrière de l'articulation telles que des restes de ménisque ou une synoviale hypertrophique impose l'excision, toujours pour les mêmes raisons. Dans le même esprit, il faut éviter tout débord postérieur de l'implant tibial.

 

Hauteur des condyles postérieurs

La restauration de la hauteur des condyles postérieurs constitue un autre facteur critique pour l'amplitude de flexion post-opératoire. Nous avons analysé une série consécutive de 150 prothèses pour conservation du LCP et avons démontré la forte corrélation existant entre la restauration de la hauteur des condyles postérieurs et l'amplitude de flexion post-opératoire. Une diminution de 2 mm de la hauteur des condyles postérieurs entraîne une diminution moyenne de 12,2° de l'amplitude de flexion maximum en post-opératoire (Fig. 7).

Fig. 7 : Corrélation entre la restauration de la hauteur des condyles postérieurs (post-op. moins pré-op.) et le gain de flexion (+) ou la perte de flexion (-) en post-opératoire. Les points superposés ne sont pas représentés (Avec l'autorisation de : Bellemans J, Banks S, Victor J, Vandenneucker H, Moermans A. Fluoroscopic analysis of the kinematics of deep flexion in total knee arthroplasty. Influence of posterior condylar offset. J Bone Joint Surg Br 2002;84:50-53)

Notamment, en cas de positionnement de l'implant fémoral avec référence antérieure, le chirurgien peut être tenté de diminuer la hauteur des condyles postérieurs dans la mesure où la plupart des manuels de technique opératoire suggèrent d'opter pour un implant fémoral de taille inférieure lorsque le repère du gabarit est entre deux tailles. En sous-dimensionnant l'implant fémoral, on limite l'encombrement prothétique en flexion, pensant ainsi faciliter la flexion grâce à une plus grande laxité.

Mais ceci n'est pas corroboré par nos observations. Outre le risque de créer un trop grand espace en flexion, le fait de sous-dimensionner l'implant fémoral dans une technique avec référence antérieure conduit à diminuer la hauteur des condyles postérieurs, et par voie de conséquence la flexion du fait d'un conflit plus précoce (Fig. 8).

Fig. 8 :  Graphique montrant que la diminution de la hauteur des condyles postérieurs (à gauche) conduit à un conflit précoce et à la limitation de la flexion (x<x’). (Avec l'autorisation de : Bellemans J, Banks S, Victor J, Vandenneucker H, Moermans A. Fluoroscopic analysis of the kinematics of deep flexion in total knee arthroplasty. Influence of posterior condylar offset. J Bone Joint Surg Br 2002;84:50-53)

 

"Rollback" fémoral

Le "rollback" fémoral évite théoriquement le conflit postérieur de l'insert tibial. Pourtant, la majorité des prothèses actuelles avec conservation du LCP n'assurent pas le "rollback" (enroulement postérieur) fémoral, mais au contraire un "roll-forward paradoxal" (enroulement antérieur paradoxal) de l'implant fémoral lors de la flexion ^(9,10).

Dans le cadre d'une récente étude avec analyse vidéo-fluoroscopique sur modèle 3D, nous avons mesuré l'importance du "rollback" fémoral sur 121 genoux traités par 16 modèles différents de PTG (avec d'excellents résultats cliniques), en flexion maximum lors d'un mouvement brusque vers l'avant. Nous avons noté une très forte corrélation entre l'importance du "rollback" fémoral et la flexion maximum en charge, chaque millimètre supplémentaire de "rollback" augmentant la flexion de 1,4° en moyenne (Tableau 2).

Tableau 2 : Influence quantitative des facteurs chirurgicaux

- Pente tibiale : 1,7° suppl. de flexion par degré de pente tibiale - Hauteur des  condyles postérieurs : 6° suppl. de flexion par mm de hauteur des condyles - "Rollback"  (enroulement) fémoral : 1,4° suppl. de flexion par mm de "rollback" fémoral

 

3. Jeu articulaire (clearance) antérieur

La partie postérieure de l'articulation mérite d'être prise en considération pour éviter un conflit précoce et maximiser l'amplitude de flexion post-opératoire, mais l'importance de sa portion antérieure ne doit pas être sous-estimée pour autant.

L'encombrement excessif du compartiment antérieur peut entraîner une tension excessive des structures antérieures lors de la flexion, avec le risque de restreindre l'amplitude de mouvement en post-opératoire.

Le fait d'augmenter l'épaisseur de l'implant rotulien par exemple, crée une tension excessive sur l'appareil extenseur qui s'accompagne d'une douleur antérieure du genou en flexion, du fait de l'étirement du tendon quadricipital et du tendon rotulien, avec pour conséquence, une limitation de la flexion.

On obtient le même résultat lorsqu'on positionne l'implant fémoral trop en avant, ou lorsque l'épaisseur de la partie antérieure de l'implant est supérieure à l'épaisseur de la coupe antérieure.

Il convient également d'éviter un positionnement trop antérieur de l'implant tibial qui conduira à un conflit du tendon rotulien et du ligament adipeux de Hoffa avec la partie antérieure de l'insert lors de la flexion, entraînant une douleur antérieure du genou et une restriction de l'amplitude de mouvement.

Enfin, une libération appropriée de l'aileron externe, s’il est raccourci, est à réaliser pour maximiser la flexion. Le raccourcissement de l'aileron externe ne doit notamment pas être négligé dans les genu valgum avec latéralisation de la course rotulienne.

 

Conclusion

L'obtention d'une amplitude de flexion maximum après une PTG est un défi permanent, tant pour le patient que pour le chirurgien. Bien que les paramètres critiques pour l'obtention d'une flexion maximum aient longtemps été relativement mal compris, nos récents travaux et ceux de nos confrères ont établi l'importance d'un certain nombre de facteurs liés à la technique opératoire et au dessin des implants.

Le chirurgien peut contrôler un grand nombre de ces facteurs et les aborder comme il convient pendant l'intervention.

Devant une très faible amplitude de flexion après une PTG, le chirurgien doit d'abord s'assurer que les facteurs chirurgicaux cités ci-dessus ont été correctement pris en compte, avant de rejeter la responsabilité sur le patient lui-même, son physiothérapeute ou le concepteur de la prothèse. 

 

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