Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Ce travail porte sur le comportement mécanique de la cupule acétabulaire de prothèse de hanche dans le milieu osseux. Un intérêt particulier est porté au développement d'une méthode d'analyse de signaux d'impacts visant à caractériser les propriétés biomécaniques de l'interface entre la cupule acétabulaire et l'os périacétabulaire. Dans un premier temps, l'insertion de la cupule par impacts reproductibles est étudiée expérimentalement. Il est démontré que les signaux de force des impacts sont sensibles aux conditions d'insertion de l'implant acétabulaire. Un modèle analytique empirique considérant une configuration poinçon plat est utilisé pour modéliser les conditions de contact entre l'os et l'implant. La stabilité de l'implant acétabulaire est ensuite évaluée dans différentes configurations osseuses. Une analyse des signaux d'impact permet d'estimer cette stabilité. Dans un deuxième temps, un marteau est instrumenté avec un capteur de force et utilisé pour enregistrer les signaux de force des impacts. La méthode d'analyse des signaux est adaptée et permet d'évaluer la stabilité primaire de l'implant acétabulaire. Pour permettre le transfert de l'approche vers une application clinique, une étude cadavérique est ensuite réalisée. Il est montré que la méthode est utile pour prévoir la stabilité primaire de la cupule acétabulaire dans des hanches cadavériques. Le troisième volet de cette thèse est composé d'études de simulation numérique pour mieux comprendre le comportement mécanique de la cupule acétabulaire. Un modèle est développé pour investiguer les procédés dynamiques ayant lieu lors de l'impaction de la cupule acétabulaire et pour estimer le potentiel de la méthode d'analyse d'impacts pour déterminer les conditions d'insertion de la cupule acétabulaire. Différentes conditions d'interférence et différentes vitesses d'impaction sont considérées. Il est montré que les signaux d'impacts sont sensibles à surface de contact entre l'os et l'implant. Un second modèle étudie l'influence des propriétés mécaniques de l'os périacétabulaire au comportement mécanique de la cupule / While hip arthroplasty has become a common surgical procedure, failures still happen due to inadequate mechanical behavior of the prosthesis. This work studies the behavior of the acetabular cup (AC) implant within bone tissue and develops an impact analysis method to assess its insertion conditions. In the first part, AC insertion within bovine bone tissue are performed using reproducible mass drops. The impact force signals are recorded and are shown to be sensitive to insertion conditions of the AC implant. An empirical analytical model considering a flat punch configuration to model the bone-implant contact conditions is used to understand the variations of the signals. The AC implant tangential stability is further evaluated for different bone cavity configurations. An impact signals analysis enables to assess the AC implant primary stability in vitro. In the second part, a hammeris instrumented with a force sensor and is used to record the impacts force signals. The impact signals analysis allows to evaluate the AC implant stability. In order to transfer the approach to a situation closer to the clinical application, tests are then realized with cadaveric hips. The method is found useful to predict the AC implant stability ex vivo. In the third part, finite element models are developed to improve the understanding of the AC implant mechanical behavior within bone tissue. A model investigates the dynamic processes occurring during the AC implant impaction. The impact signals analysis allows to evaluate the bone implant contact area. A second model studies the influence of the peri-implant anisotropic bone mechanical properties on the mechanical behavior of the AC implant. By coupling experimental and numerical approaches, this work provides new features concerning the mechanical processes responsible for the AC implant stability. Moreover, the feasibility of a medical device that could assess peroperatively the AC implant stability is proved

La luxation du coude, seconde luxation en termes de fréquence (luxations à la main exclues), est souvent compliquée d’une fracture de la tête radiale, parfois comminutive et inaccessible à une ostéosynthèse. Dans le contexte de lésions ligamentaires importantes associées, la simple résection de la tête radiale se solde habituellement par une instabilité articulaire grave. Le recours à l’hémi-arthroplastie est dans ces circonstances actuellement systématique.Plusieurs types de prothèses sont disponibles mais aucune d’entre elles ne reproduit exactement l’anatomie. Les prothèses en silicone étant abandonnées, l’engouement actuel est en faveur de prothèses métalliques qui, par leur rigidité, permettent un meilleur transfert des contraintes axiales tout en restaurant la stabilité en valgus. Trois types de prothèses sont disponibles, les prothèses monobloc (un seul composant articulé avec le capitulum), les prothèses modulaires (deux composants, cupule et tige de tailles variables pour s’adapter au mieux à l’anatomie du patient), et les prothèses bi-articulées offrant également une certaine modularité et comportant une articulation entre tige et cupule permettant une meilleure adaptabilité de cette dernière au capitulum et à l’incisure radiale de l’ulna dans les différents mouvements du coude et de l’avant-bras. Appartenant à cette dernière catégorie, la prothèse de Judet présente la particularité de posséder un col angulé de 15° pour s’adapter au mieux à l’anatomie variable des patients. Les résultats à court et moyen terme de ces implants sont généralement bons mais les résultats à long terme sont encore peu documentés.Dans une hémi-arthroplastie, une bonne adaptabilité de la prothèse implique une meilleure congruence articulaire et donc un transfert des forces sur une surface plus grande, avec moins de contraintes. L’arthroplastie la plus congruente est donc celle qui, potentiellement, induit le moins d’usure du capitulum. Les prothèses monopolaires sont décrites comme plus stable mais moins congruentes que les prothèses bipolaires.Les buts de la présente étude sont d’une part d’évaluer les modifications des surfaces de contact radio-capitulaire en fonction de différentes positions de flexion du coude et de rotation de l’avant-bras sur coude intact et de les comparer à celles obtenues avec trois différents types de prothèses de tête radiale (prothèse monopolaire, prothèse bipolaire simple et prothèse bipolaire de Judet). D’autre part, le travail évalue la stabilité du coude au cours de différents mouvements de flexion du coude et de rotation de l’avant-bras avant et après ces trois différents modes d’arthroplastie de la tête radiale.Les hypothèses de départ sont que les surfaces de contact diminuent après toute arthroplastie de tête radiale, la prothèse de Judet offrant de meilleures surfaces de contact pour une stabilité moindre, la prothèse monopolaire offrant une plus grande stabilité latérale pour des surfaces de contact moindres et la prothèse bipolaire droite conférant une stabilité et des surfaces articulaires de contact intermédiaires.Pour tester ces hypothèses, 12 membres supérieurs de cadavres frais ont été utilisés. Les surfaces de contact radio-capitulaire ont été évaluées par la réalisation de moulage de l’articulation avant et après arthroplastie de la tête radiale et la stabilité du coude a été évaluée par le biais d’une analyse du mouvement rendue possible par l’utilisation d’un système optoélectronique. Cinq variables ont ainsi pu être évaluées dans les états intact, après capsulectomie antérieure (nécessaire à la réalisation des moulages), après résection de la tête radiale et après la pose de chacune des trois prothèses de tête radiale.Il a été observé que les surfaces de contact radio-capitulaire chutaient après les arthroplasties de tête radiale sans pour autant qu’il n’y ait de distinction entre ces dernières. La position de supination offrait de meilleures surfaces de contact articulaires notamment par le biais d’un contact radio-conoïdien complémentaire au contact radio-capitulaire. Les prothèses bi-articulées présentaient une subluxation latérale de leur tête radiale en position neutre et cela s’accompagnait d’une diminution des surfaces articulaires de contact. L’analyse cinématique a permis de mettre en évidence que la réalisation d’une capsulectomie antérieure augmentait la laxité du coude en varus tout comme les arthroplasties de tête radiale et que la laxité du coude en valgus était augmentée après résection de la tête radiale.La laxité rotatoire du coude, dépendante de la rotation de l’avant-bras, était également augmentée par la capsulectomie antérieure et cet effet était majoré après les prothèses bi-articulées.Les stabilités latérale et rotatoire du coude en regard de la prothèse monopolaire se rapprochaient de celles observées en regard de la tête radiale native tandis que la stabilité du coude en regard des prothèses bi-articulées était un intermédiaire entre la stabilité observée dans la situation native et celle observée en l’absence de tête radiale.Les résultats de la présente étude plaident en faveur de l’utilisation de prothèses monopolaires qui semblent offrir une meilleure stabilité du coude ainsi qu’un meilleur contact articulaire en position neutre. Les mécanismes qui sous-tendent l’instabilité des prothèses bi-articulées ne sont pas clairs et l’exploitation d’autres paramètres issus de l’analyse cinématique pourrait permettre de mieux définir ces phénomènes d’instabilité. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La survenue d’une infection péri prothétique (IPP) est la principale complication de la chirurgie prothétique articulaire, depuis son invention par Robert et Jean Judet en 1947. Comme le nombre de prothèses articulaires posées chaque année augmente de façon importante, ces infections sont de plus en plus fréquentes et l’optimisation de leur prise en charge est un enjeu important sur le plan médical et économique.Les modèles animaux d’IPP permettent de comprendre les mécanismes éthio-pathogéniques et tester de nouvelles thérapeutiques. Une analyse critique de la littérature a été effectuée en évaluant chaque modèle selon son type d’inoculation qui influence les taux et la sévérité de l’infection expérimentale obtenue.Un modèle expérimental d’IPP chez le lapin obtenu par remplacement partiel du genou et inoculation locale a été utilisé pour tester l’efficacité de nouvelles thérapeutiques au cours d’infections à deux bactéries multi résistantes qui posent des problèmes en thérapeutique humaine.Dans un 1er temps nous avons évalué l’efficacité de la ceftaroline (CPT) céphalosporine bactéricide in vivo contre le Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM) en la comparant à la vancomycine en association ou non à la rifampicine. 5.107UFC (Unités Formant Colonies) de SARM (Concentration Minimale Inhibitrice (CMI) de 0,38, 0,006, et 1 mg/l pour CPT, RIF, et VAN, respectivement) était injecté dans le genou. Les animaux infectés ont été randomisés et recevaient : aucun traitement (contrôles), CPT (60 mg/kg im), VAN (60 mg/kg im), CPT plus RIF (10 mg/kg im), ou VAN plus RIF débutant 7 jours après l'inoculation et durant 7 jours. L’efficacité des traitements a été évaluée sur la quantité de bactéries persistantes dans l’os (tibia proximal) après traitement. Ce travail a montré que la CPT et la VAN étaient efficace en monothérapie mais que seule l’association avec la rifampicine permettait de stériliser la quasi totalité des animaux. La CPT apparaît donc comme un traitement potentiellement efficace dans cette infection.Dans un 2ème temps nous avons étudié l'efficacité de la colistine (COL) dans le ciment, seule ou en combinaison avec des injections intramusculaires (im) de COL et/ou de méropénème (MRP) dans des infections à Klebsiella pneumoniae résistantes aux carbapénèmes (KPC). Un modèle proche de celui décrit pour le SARM a été utilisé. La souche KPC99YC est une souche clinique, résistante à la gentamicine (CMI 8mg/l) intermédiaire à l'imipénème (CMI 4mg/l), et sensible à la COL (CMI 0,25mg/l). L’inoculum était de 1.109UFC. Sept jours après l'infection, les prothèses étaient remplacées par espaceur sans antibiotique (contrôle), ou par espaceur imprégné de COL (3 MUI de COL/40g de ciment), ou par espaceur sans antibiotique et injections de COL (12 mg/kg im), ou l’association des deux, ou injections de COL avec espaceur en ciment imprégné de COL associé ou non à des injections de MRP (80 mg/kg im). Le traitement durait 7 jours. Tous les lapins témoins étaient infectés à J15, avec une moyenne de densité bactérienne de 6,17 [5,69, 7,04] CFU/g d'os. Contrairement à la COL locale, la COL systémique seule ou combinée avec le MRP était plus efficace que le contrôle sur le nombre de bactéries dans l'os à la fin du traitement. L’association COL locale + systémique était significativement plus efficace que le groupe témoin sur le dénombrement bactérien. D’ailleurs, c'était le seul schéma efficace sur le nombre de lapins avec un os stérile et à la limite de significativité par rapport au traitement systémique seul. Une souche résistante à la COL a été détectée dans le traitement local seul mais pas avec l’association de COL locale et systémique.Les modes d’inoculation directs sont les plus efficaces pour reproduire une IPP aigue. Les études expérimentales permettent de tester des traitements innovants en particulier pour les infections à bactéries multi résistantes. / The occurrence of prosthetic joint infection (PJI) is the main complication of joint prosthetic surgery since its invention by Robert and Jean Judet in 1947. Since the number of articular prostheses placed each year increases significantly, these infections are more and more frequent and the optimization of their management is an important medical and economic stake.The animal models of PJI make it possible to understand the ethiopathogenic mechanisms and to test new therapeutics. A critical analysis of the literature was carried out by evaluating each model according to its type of inoculation which influences the rates and the severity of the experimental infection obtained.An experimental model of PJI in rabbits obtained by partial replacement of the knee and local inoculation was used to test the efficacy of new therapeutics during infections with two multi-resistant bacteria which pose problems in human therapeutics.In a first step we evaluated the efficacy of ceftaroline (CPT) cephalosporin bactericidal in vivo against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) by comparing it with vancomycin (VAN) in combination with or without rifampin (RIF). 5.107UFC MRSA (Minimum Inhibitory Concentration (MIC) of 0.38, 0.006, and 1 mg/l for CPT, RIF, and VAN, respectively) was injected into the knee. Infected animals were randomized to receive no treatment (control), CPT (60 mg/kg im), VAN (60 mg/kg im), CPT plus RIF (10 mg/kg im) or VAN plus RIF, 7 days after inoculation and for 7 days. The efficacy of treatments was evaluated on the amount of persistent bacteria in the bone (proximal tibia) after treatment. This work has shown that CPT and VAN were effective as monotherapy, but only the combination with RIF allowed the sterilization of almost all animals. CPT appears to be a potentially effective treatment in this infection.In a second step we studied the efficacy of colistin (COL) in cement, alone or in combination with intramuscular (im) injections of COL and/or meropenem (MRP) in carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae infections (KPC). A model close to that used for MRSA was used. The strain KPC99YC is a clinical strain, resistant to gentamicin (MIC 8mg/L) intermediate to imipenem (MIC 4mg/l), and sensitive to COL (MIC 0,25mg/l). The inoculum was 1,109UFC. Seven days after the infection, the prosthesis were replaced by antibiotic-free spacer (control), or by COL-impregnated spacer (3 MIU of COL/40g of cement), or by antibiotic-free spacer and COL injections (12 mg/kg im), or the combination of the two, or COL injections with COL-impregnated cement spacer associated or not with MRP injections (80 mg/kg im). The treatment lasted 7 days. All control rabbits were infected at D15, with median and interquartile range (IQR) bone bacterial count of 6.17 [5.69, 7.04] CFU/g of bones. In contrast to local COL, systemic COL alone or combined with MRP was more effective than control on bacterial counts in bone at the end of treatment. The combination of COL local + systemic was significantly more effective than control group on bacterial counts. Interestingly it was the only effective regimen on the number of rabbits with sterile bone and at the limit of significance vs systemic treatment alone. One COL-resistant strain was detected in the COL local treatment alone but not with the combination of local and systemic COL.Direct inoculation modes are most effective in reproducing an acute PJI. The experimental studies allow testing innovative treatments in particular for the infections with multi-resistant bacteria.

L'échographie est un outil qui s'impose de plus en plus dans le domaine des Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO). Les médecins et les chirurgiens disposent en conséquence d'un excellent outil de travail qui les aide à planifier et surtout à réaliser des interventions chirurgicales. Pour cela, ils ont besoin également de logiciels automatiques et faciles à utiliser fondés sur d'algorithmes robustes, précis et rapides. L'objectif majeur de cette thèse est d'exploiter la dualité segmentation- recalage pour extraire de l'information pertinente des images échographiques. Cette information permettra ensuite le recalage automatique et précis des structures anatomiques contenues dans le modèle pré-opératoire issu de l'imagerie TDM/IRM et des données per-opératoires contenues dans les images échographique. Le résultat du recalage sera utilisé ultérieurement pour prêter assistance à un outil guidé par ordinateur. Dans une première partie, nous proposons des méthodes de filtrage, segmentation et calibrage des images échographiques. Un intérêt majeur a été accordé au développement des algorithmes de traitement robustes, précis et rapides. Une deuxième partie a été dédiée à la dualité segmentation-recalage et à la compensation des déformations élastiques des tissus mous. Des algorithmes de segmentation de haut niveau des images échographiques ont été développés. Ils se fondent sur la fusion des résultats fournis par la segmentation de bas niveau, des connaissances anatomiques a priori et de l'information apportée par le modèle pré-opératoire. La troisième partie est réservée à la description détaillée des applications et à l'interprétation des résultats. Les applications traitées sont : l'orthopédie du rachis - visée pédiculaire, l'orthopédie du bassin - visée sacro-iliaque, la radiothérapie de la prostate et la ponction d'un épanchement péricardique. Finalement, les développements futurs de cette approche sont discutés.

Les chirurgiens orthopédistes utilisent actuellement des guides de coupes adaptés à chaque patient afin d’effectuer l’opération d’arthroplastie totale du genou. Notamment, l’intervention chirurgicale est préparée grâce à des outils de planification où le chirurgien peut manipuler des images virtuelles du patient, construites à partir d’une imagerie médicale préopératoire. Des points de repère anatomiques permettent d’effectuer plusieurs mesures sur la jambe virtuelle afin de contrôler le positionnement des guides de coupes personnalisés par rapport aux modèles 3-D des os du genou. Nous proposons une méthode multi-atlas pour le positionnement automatique des points anatomiques pré-définis sur les maillages surfaciques modélisant le fémur et le tibia du patient. Nous exploitons un groupe d’atlas (exemples expert) constitué de plusieurs maillages triangulaires pour lesquels les points anatomiques définis ont été placés par des experts. Nous transférons les points anatomiques d’un exemple expert vers le maillage patient à travers le calcul d’un recalage global initial avec l’algorithme Iterative Closest Point (ICP) où une contrainte de courbure est utilisée en tant que dimension supplémentaire de façon à améliorer la robustesse du recalage. Des recalages locaux rigides permettent d’affiner l’adaptation pour la projection des points anatomiques sur la surface du maillage patient. Après avoir traité le maillage patient avec le groupe d’atlas, nous générons une position définitive pour chaque point de repère anatomique en utilisant une sélection automatique du jeu des meilleurs points transférés. Nous avons développé un environnement informatique accessible via internet pour la construction des modèles 3-D des os du genou du patient. Notre méthode de positionnement automatique des points de repère anatomiques est mise en œuvre sur ce système. Nous comparons notre positionnement automatique avec le positionnement manuel par des opérateurs expérimentés ainsi qu’avec des résultats rapportés dans les travaux des publications scientifiques du domaine. / Nowadays, orthopedic surgeons utilize patient-specific systems based on custom cutting guides for total knee arthroplasty. Particularly, the chirurgical operation is prepared by using planning tools where the surgeon can manipulate virtual images of the patient, built from pre-surgical medical images. Identified anatomical landmarks provide various measurements on the virtual lower limb allowing to control the positioning of the cutting guides relative to the 3-D models of the knee bones. We propose a multi-atlas method for the automatic positioning of the pre-defined landmarks on the surface of the models of the femur and the tibia of the patient. We exploit a group of atlases (expert examples) consisting of multiple triangular meshes for which the defined landmarks have been placed by experts. We transfer identified landmarks from an expert example to the patient mesh by computing an initial coarse global registration with an Iterative Closest Point (ICP) algorithm where a curvature constraint serves as a supplementary dimension in order to improve robustness. Adaptive local rigid registrations refine the fit for the projection of reference landmarks onto the surface of the patient mesh. After the patient mesh has been processed with the group of atlases, we compute a definite position for each landmark using an automatic selection of a set of best transferred landmarks. We developed a Web framework for the construction of the 3-D models of the bones of the patient. Our positioning method is implemented in this system. We compare our positioning method against the manual positioning of trained operators and against the results of published scientific works on the domain.

Les technologies d’imagerie médicale permettent de visualiser pathologies et traumatismes. Cependant, même si cette imagerie permet des vues perspectives dynamiques, elle reste du domaine du 3D virtuel puisque sur un écran 2D. Une réplique présente dès lors un avantage certain : elle rend palpable la notion d'échelle et de volume et apparents des détails cachés ou ambigus et ainsi améliore ou facilite le diagnostic et la solution chirurgicale.Le prototypage rapide permet la fabrication d'une réplique à partir d'un fichier CAO issu des données d'imagerie, mais ce procédé n'est pour l'instant appliqué qu'à des cas très spécifiques. Nos travaux montrent qu'il peut l'être avec profit en orthopédie et traumatologie à des cas chirurgicaux certes complexes mais courants, et passer du laboratoire de recherche à l'établissement hospitalier.Une méthodologie est définie visant à passer des données DICOM3 à une réplique en ABS par prototypage rapide par dépôt de fil fondu via une reconstruction 3D numérique à l'aide de logiciels dédiés. Une étude de capabilité, transposable à tout procédé, quantifie la réponse et la fidélité de la machine et les paramètres optimaux. Trois applications (à partir de la tomographie RX) sont présentées à travers trois cas cliniques (ostéotomie, arthroplastie, trochléoplastie).Les exemples montrent que le procédé s'avère pertinent (et économiquement raisonnable) dès qu’il est question de géométrie complexe, de matérialisation du relief et d’appréciation d’un volume osseux. La représentation objective de l’échelle des volumes en constitue le point fort et l'intérêt est indéniable dans nombre de domaines de la chirurgie orthopédique et traumatologique. / The medical imaging technologies allow the visualization of diseases and injuries. However, even if dynamic perspective ones, these views remain a virtual 3D visualization because on a 2D screen. Real replicas have therefore a definite advantage: they can make palpable the notion of scale and volume and apparent hidden or ambiguous details and thus enhance or facilitate the diagnosis and the surgical solution.The rapid prototyping allows to achieve a replica from a CAD file issued from imaging data but this process is now only applied to specific cases. Our work shows that it can be applied with profit for complex but usual orthopaedic and trauma surgery cases. It can be so transfered from the research laboratory to the hospital.A methodology is defined to manufacture an ABS replica through rapid prototyping by fused deposition modelling from DICOM3 data and digital 3D reconstructions using dedicated software. The study of the capability, transferable to any process, quantifies the response and the accuracy of the machine and the optimal parameters. Three applications (from CT-scan) are presented through three clinical cases (osteotomy, arthroplasty and trochleoplasty) . The examples show that the method is appropriate (and economically reasonable) when it comes to complex geometry or assessment of bone volume. The objective representation of the volumes is the strength of the method and the interest is undeniable in many areas of orthopaedic surgery and traumatology.

Objectif: La prématurité a lieu pendant une période critique de la minéralisation osseuse. Nous avons évalué si la naissance prématurée se traduit par un risque plus élevé de fracture orthopédique chez les enfants. Méthodes: Nous avons mené une étude de cohorte rétrospective sur 788 903 enfants nés entre 2006 et 2016 au Québec, Canada, avec 5 436 400 personnes-années de suivi. Nous avons distingué les enfants nés prématurés (<37 semaines) et nés à terme (≥ 37 semaines). Nous avons identifié les hospitalisations futures pour fractures osseuses nécessitant un traitement chirurgical avant 2018. Nous avons calculé les taux d'incidence et les hazard ratios estimés (HR) avec des intervalles de confiance (IC) à 95% pour mesurer l'association entre la prématurité et les fractures à l'aide de modèles de régression de Cox ajustés pour les caractéristiques de l’enfant et maternelles. Nous avons déterminé si le risque de fracture variait en fonction de l'âge de l'enfant. Résultats: Il y avait 51 212 nouveau-nés prématurés dans cette étude (6,5%). L'incidence de fracture était de 17,9 par 10 000 personnes-années chez les enfants prématurés et de 15,3 par 10 000 personnes-années pour les enfants nés à terme. Comparativement aux enfants nés à terme, les enfants prématurés présentaient un risque de fracture 1,08 fois plus élevé lors du suivi (IC 95% 0,99-1,18). Les associations étaient plus fortes pour le fémur (HR 1,27, IC 95% 1,01-1,60) et les fractures liées à une agression (HR 2,27, IC 95% 1,37-3,76). Les associations variaient également avec l'âge, les enfants prématurés ayant deux fois le risque de fracture du fémur entre 6 et 17 mois (HR 2,20, IC 95% 1,45-3,35), mais aucune association par la suite. Conclusion: La prématurité est associée à un risque accru de certaines fractures osseuses et de fractures liées à des agressions avant l'âge de 18 mois. Les familles d'enfants prématurés pourraient bénéficier de conseils et de soutien pour la prévention des fractures au cours de la petite enfance. / Objective: Preterm birth occurs during a critical period of bone mineralization. We assessed whether preterm birth translates into a higher risk of orthopedic fracture in childhood. Methods: We conducted a retrospective cohort study of 788,903 infants born between 2006 and 2016 in Quebec, Canada, including 5,436,400 person-years of follow-up. We distinguished preterm (<37 weeks) and term (≥37 weeks) infants and identified future hospitalizations for bone fractures that required operative treatment before 2018. We calculated incidence rates and estimated hazard ratios (HR) and 95% confidence intervals (CI) for the association of prematurity with fractures using Cox regression models adjusted for maternal and infant characteristics. We determined if the risk of fracture varied by the child’s age. Results: There were 51,212 preterm infants in this study (6.5%). The incidence of fracture was 17.9 per 10,000 person-years in preterm children and 15.3 per 10,000 person-years in term children. Compared with term, preterm children had 1.08 times the risk of fracture during follow-up (95% CI 0.99-1.18). Associations were stronger for femur (HR 1.27, 95% CI 1.01-1.60) and assault-related fractures (HR 2.27, 95% CI 1.37-3.76). Associations also varied with age, with preterm children having 2 times the risk of femur fracture between 6 and 17 months of age (HR 2.20, 95% CI 1.45-3.35), but no association thereafter. Conclusion: Preterm birth is associated with an increased risk of certain bone fractures and assault-related fractures before 18 months of age. Families of preterm children may benefit from counselling and support for fracture prevention during early childhood.

Introduction: Une procédure fréquente pour la prévention de l’arthrose de la cheville est une ostéotomie corrective du tibia distal (SMOT). Le Distal Tibia Nail (DTN ; Mizuho®), a été développé pour la réduction des fractures du tibia distal. L’objectif de ce projet était d’analyser la faisabilité du DTN pour des procédures SMOT effectuées avec une ouverture médiale (MWO). Méthodes : Au total 16 Sawbones® ont été instrumentés par un DTN ou une plaque (MDTP, Synthes®), suivi par la simulation d’une MWO. Quatre phases d’expérimentation étaient définies : Phase-0, Sawbones sans implant ni MWO ; Phase-1, échantillons avec un implant et MWO. Phase-2, les échantillons de la Phase-1 avec le cortex latéral fracturé ; Phase-3, simulation d’une fracture de type A3. La raideur et le mouvement inter-fragmentaire (IFM) étaient analysés. Des tomographies des échantillons ont été prises à Phases 0 et 1. Résultats : Jusqu’à 80% de différence était présente enter les Sawbones® de Phase-0 ; dans les Phases 1 et 2, des différences importantes se sont montrées entre des implants mais équivalent à <2 mm d’IFM. Le DTN a démontré une résistance très élevée aux charges appliquées en comparaison avec le MDTP pour la fixation des fractures A3. Des facteurs expérimentaux tels que la raideur initiale des Sawbones®, l’axe de chargement, et le positionnement de l’échantillon dans la machine d’essai, peuvent tous avoir une influence importante sur la raideur mesurée. Conclusion : Le DTN peut être considéré comme option pour la fixation des SMOT effectués avec un MWO. Des études futures doivent faire attention aux conditions limites ayant un effet sur des critères d’évaluation et des conclusions tirées / Introduction: Supra-malleolar corrective osteotomies (SMOT) are a common surgical procedure for the prevention of early onset of ankle arthritis. The Distal Tibia Nail (DTN; Mizuho®), was previously developed for the reduction of distal tibia fractures. The aim of this project was to identify error sources in biomechanical testing, and to test the feasibility of the DTN for SMOT performed using the medial wedge opening (MWO) technique. Methods: A total of 16 Sawbones® were each implanted with either a DTN or medial distal tibia plate (MDTP; Synthes®), and a MWO simulated. Four testing phases were defined: Phase-0, testing of Sawbones® without implant/osteotomy; Phase-1, samples with MWO and implant; Phase-2, Phase-1 samples with lateral cortex fractured; Phase-3, samples with an A3 type fracture. Stiffness construct and interfragmentary movement (IFM) were analysed. CT scans were taken of the samples at Phases 0 and 1. Results: Up to 80% difference was noticed between Sawbones® samples in Phase-0; in Phases 1 and 2 significant differences were found between stiffness constructs of the implant groups but this amounted to <2 mm IFM. The DTN was significantly more resistant to compression and torsion when supporting an A3 fractures (Phase-3). Elements such as original Sawbones® stiffness construct, implant position, potting material, loading axis, and sample positioning can have a high influence on measured stiffness and bias the results. Conclusion: The DTN is a viable option for the fixation of SMOT performed with a MWO technique. Future studies should pay careful attention to boundary conditions affecting outcomes measures and drawn conclusions

L’objectif général du mémoire est de développer un protocole d’évaluation de l’impact d’une orthèse optimisée sur la biomécanique intra-articulaire afin de prévenir une re déchirure du LCA lors du retour au jeu. La rupture du ligament croisé antérieur (LCA) est l’une des blessures les plus fréquentes au genou. Une déchirure de LCA implique généralement à court terme une reconstruction chirurgicale suivie d’une réadaptation d’au moins 6 mois avant de considérer un retour au jeu. Dans la population pédiatrique, jusqu’à un patient sur quatre subira une rupture du greffon au moment du retour au jeu. Cela a un impact catastrophique chez les jeunes athlètes qui abandonnent souvent le sport et développent une gonarthrose à plus long terme. La littérature est contradictoire concernant la prescription et l’utilisation d’une orthèse fonctionnelle lors du retour au jeu pour prévenir la déchirure du greffon chez les athlètes à haut risque. Une orthèse optimisée pédiatrique de genou pourrait s’avérer une avenue innovante afin de réduire le taux de re-déchirures chez cette population à risque. Pour répondre à l’objectif général, deux objectifs spécifiques ont été déterminés: 1) Développer une revue systématique pour évaluer l’utilisation d’orthèses fonctionnelles lors du retour au jeu et leur efficacité dans la prévention des re blessures, 2) Évaluer l’effet du port d’une orthèse optimisée lors de la réalisation de mouvements athlétiques. Cet objectif s’articule suivant deux sous objectifs : 2.1 Mettre au point un protocole d’évaluation, 2.2 évaluer l’impact du port de l’orthèse sur l’alignement articulaire du genou. À cet effet, nous avons publié une revue systématique qui a permis de démontrer une tendance quant à l’effet préventif de l’utilisation d’une orthèse fonctionnelle lors du retour au jeu sur le taux de re-déchirures chez certaines populations, dont les adolescents de moins de 17 ans. Un protocole expérimental a été développé afin d’évaluer l’effet d’une orthèse pédiatrique optimisée du genou sur la biomécanique 3D lors de gestes sportifs. / The overall objective of the thesis is to develop a protocol to evaluate the impact of an optimized knee brace on intra-articular biomechanics to prevent ACL reinjury when returning to play. An anterior cruciate ligament (ACL) rupture is one of the most common knee injuries. An ACL tear usually involves short-term surgical reconstruction followed by at least six months of rehabilitation before considering a return to play. Nearly one in four patients will experience a graft rupture upon return to play. This injury has a catastrophic impact on young athletes who often drop out of sport and develop knee osteoarthritis in the longer term, thus disrupting their quality of life. The problem lies in the prevention of ACL injury when identifying patients at high risk. The prescription and use of a functional knee brace upon return to play to prevent graft tear in high-risk athletes is inconsistent in the literature. An optimized pediatric knee brace may be an innovative avenue to reduce the rate of re-tears in at-risk populations. In addition to the main objective, two more specific goals were determined to answer the general objective. First, the development of a systematic review to evaluate the effect of wearing an optimized knee brace when return to play and their effectiveness in preventing reinjury. Second, to evaluate the effect of wearing a knee brace when performing athletic movement. This objective is structures according to two sub-objectives: 2.1 Develop an evaluation protocol, 2.2 evaluate the impact of wearing the knee brace on the biomechanics of the knee. To address the research objectives, we have published a systematic review that demonstrated a trend in the preventive effect of the use of a knee brace when returning to play on the reinjury rate in certain populations, including adolescents (< 17 years old). An experimental protocol has been developed to evaluate the effect of an optimized pediatric knee orthosis on 3D biomechanics during sport movements.